發展社會責任素養的初中化學課堂教學設計
——以“燃料的變遷與合理使用”為例

李雯婧 鄒 標 葉建偉

核心素養是指學生應該具備的能夠適應終身發展和社會發展所需要的必備品格和關鍵能力[1]，而核心素養中的責任擔當包含社會責任?！读x務教育化學課程標準（2022年版）》提出化學課程要培養核心素養，科學態度與責任素養是其維度之一[2]。本文以“燃料的變遷與合理使用”為例，探討如何在一線教學過程中滲透科學態度與責任素養。

一、教學內容和學情分析

（一）教學內容分析

本節課教學內容位于人教版九年級《化學》第七單元“燃燒與滅火”中的主題3“燃料的變遷與合理使用”，主要包括化石燃料和新能源的合理開發與利用等內容。本章內容是九年級上冊最后一章節內容，其目的之一是對前面所學章節的化學基本知識和原理進行鞏固，同時引導學生知道資源開發、能源利用可能會對環境產生的影響，樹立環保意識。本節內容涉及與化學相關的社會熱點問題，知識面較廣，是每年中考考查的重點之一。但是在教學過程中，往往只重視理論知識，忽視了本節課所蘊藏的豐富的社會責任素養。

將單元主題進行重構，如表1所示。

表1 “燃燒與滅火”的單元目標主題重構

（二）學情分析

知識方面，學生已經學習了氧氣的化學性質，知道燃燒反應的劇烈程度與氧氣的濃度有關；能力方面，學生已經具備一定的探究能力；心理方面，初三學生好奇心強，容易調動積極性。因此本節課基于真實的社會熱點問題，調動學生運用化學知識解決社會生產生活中的實際問題，體會化學學科對促進人類文明和社會可持續發展的重要價值，培養學生對自然和社會的責任感[3]。

二、教學目標設計

1.通過燃料使用變遷的發展史及其在生產生活中廣泛應用的事實，認識化學對滿足人類日益增長的對美好生活追求的重大貢獻，激發學生的社會責任感。

2.通過分析化石燃料使用對環境的影響，了解化學對人類健康和社會可持續發展的重要作用，培養學生綠色化學觀念。

3.通過了解化石能源不可再生的特點，到煤和石油的綜合利用，最后通過開發生物質能，初步形成節約資源、保護環境等意識。

三、教學流程設計

本節課的教學流程設計如圖1所示。

圖1 教學流程圖

四、教學過程設計

（一）環節1：初識柴薪燃料的使用

[情景]以鉆木取火、野炊篝火、燒制陶瓷等圖片為素材展示古代人對柴薪燃料的使用，了解從原始社會人類發現火開始，人類就進入“柴薪時代”。農業史上有個特別重要的名詞，叫“刀耕火種”，其中“火種”就是焚燒秸稈，草灰肥田。但是從前幾年開始，禁止秸稈焚燒，甚至某些地區禁止農村用秸稈燒火做飯，改用更加清潔的沼氣作為燃料。

問題：焚燒秸稈會對環境產生哪些影響？為什么禁止焚燒秸稈？

[活動]小組討論焚燒秸稈的情景，總結焚燒秸稈對環境產生的影響，引導學生從柴薪燃料的熱值、對環境影響等角度分析柴薪被化石燃料取代的必然性。

設計意圖：通過生活場景再現，引導學生了解柴薪燃料的使用在燃料的發展史上曾是一個重要階段，在人類文明和社會發展中做出重要貢獻。但是由于焚燒秸稈、木柴等對環境可能造成污染以及低熱值等特點，決定了人類需要尋找高熱值燃料，學會評估燃料對環境的影響。

（二）環節2：再識化石燃料的發展

[情景]古代對煤的使用情況及現代煤的綜合利用情況如圖2所示。

圖2 古代對煤的使用情況及現代煤的綜合利用情況

問題1：請同學們閱讀古代煤的利用發展史，并對比現代煤的綜合利用。為什么現代要將煤進行綜合利用？

問題2：現在我國發電廠大多數都是通過燃煤發電，而煤中含有硫等元素，其燃燒產物對環境會有什么影響？北方冬天經常燒炭取暖，但是有的家庭通風條件較差，會出現CO 中毒情況，這是為什么？

[情景]古代對石油的使用情況及現代石油的綜合利用情況如圖3所示。

圖3 古代對石油的使用情況及現代石油的綜合利用情況

問題3：對比古今人類對石油的使用情況，思考石油燃燒的主要產物和優缺點是什么，現代對石油的處理，如石油分餾、石油的綜合利用等過程屬于物理變化還是化學變化？有何優點？

[活動]觀看視頻——課前采訪幾位同學，聊聊關于現今家庭使用燃料的情況，展示中國古代對石油利用史以及現代石油的綜合利用等資料，如圖3所示。

[情景]①煤炭對環境的可能影響如圖4所示。

圖4 煤炭對環境的破壞

②2015—2021年中國能源消費量及生產總值情況如圖5所示。

圖5 2015—2021年中國能源消費量及生產總值情況統計表

圖6 “燃料的變遷與合理使用”的發展圖

問題4：分析資料中的數據，你所擔心的問題是什么？有什么方法能夠解決？

設計意圖：通過煤、石油發展史的學習，從中領略先人的智慧，感受化學的魅力，學會贊賞并熱愛化學。通過了解現代對煤和石油的綜合利用，知道高效利用自然資源的同時，要減少環境污染，培養學生節約能源、保護環境意識。在融合古今中外燃料使用的演變歷程中，了解化學對人類健康和社會可持續發展的重要作用，培養綠色化學觀念。

（三）環節3：尋找清潔環保的新能源

1.生物質氣——甲烷

[情景]生物質能是指利用自然界的植物、糞便以及城鄉有機廢棄物轉化成的能源。農村地區可就地取材，通過厭氧發酵生產沼氣及生物天然氣（主要成分為CH4），解決農村生產生活中氣源不足和用氣成本高昂問題[4]。

問題1：從化學角度分析，如何設計實驗方案并驗證甲烷的組成元素？

[活動]學生小組討論并設計實驗方案，通過檢測甲烷的燃燒產物，推測甲烷的組成元素。[情景]甲烷燃燒的視頻。

問題2：根據甲烷的燃燒現象，書寫化學方程式，并畫出甲烷完全燃燒的微觀示意圖。[活動]學生思考并書寫化學方程式，畫出甲烷發生完全燃燒反應的微觀示意圖。

2.生物質能的潛力

[情景]①若將40%各類有機廢棄物加以能源化利用，每年可替代標煤4 億噸，減少二氧化碳排放10 億噸、二氧化硫960 萬噸、氮氧化物300 萬噸[5]。

②根據2021年2月新能源網發布的資料，以2020年山東省陽信縣農村四口之家為例，120 平方米磚混結構平房，冬季室內溫度16℃～18℃，每年四個月取暖期，不含取暖設施建設成本和政府補貼費用，僅計算燃料成本，如表2所示。

表2 四口之家四個月取暖的燃料成本

③在不同能源發電的碳排放強度中，生物質發電的碳排放強度最低，約為18 克二氧化碳/千瓦時。

問題3：通過閱讀資料，生物質能開發的優勢有哪些？

問題4：假如家中使用的燃料由液化石油氣（主要成分為C3H8）改為生物質氣（主要成分為CH4），灶具的進風口應該如何改變？提示：同溫同壓下，氣體的體積越大分子數目越多。

設計意圖：通過設計實驗，檢驗甲烷的組成元素和完成甲烷燃燒反應的微觀示意圖，從整體上認識燃料及其變化，建立轉化觀、守恒觀、微粒觀等化學基本觀念。在分析生物質能的發展優勢時，培養學生運用化學知識解決社會實際問題意識；同時引導學生樹立人與自然和諧共生的自然科學觀和綠色化學觀，促進社會可持續發展。

3.其他新能源

[情景]雖然新能源的使用在近半個世紀才逐漸發展起來，但是出于對未來發展的考量，人類早已把地球之外的星際能源納入開發計劃之列。如月球上的氦-3，火星的重氫、風能、地熱能等，不過受制于各種條件，對星際能源的利用還僅僅停留在理論研究和實驗研究階段，距離真正的開采應用還有很長的路要走。

問題：請學生根據今天所學所感，與老師共同完成能源利用發展圖。

五、小結

本節課從燃料的使用變遷出發，從最開始秸稈、木材等柴薪，到化石燃料，再到當代對新能源的開發和合理利用。在燃料的變遷過程中，從滿足人類日益增長的需求以及保護環境角度分析，學生學會如何選擇熱值高、污染小的燃料。家庭燃料的變遷帶來的一系列問題的解決，訓練相關化學用語的書寫和計算能力，體會運用化學知識解決生活實際問題的快樂，增強安全意識。通過分析燃料使用與合理開發過程中的相關數據，知道自然資源是不可再生的，培養學生成為自然資源的合理利用者和保護者，從而促進社會可持續發展。

六、教學設計反思

（一）講好化學發展史，促進歷史認同

社會責任感基于國家認同感，國家認同感源于歷史認同感。追尋先賢足跡，從知史到尊史，國家認同才能內化于心，社會責任感方能外顯于行[6]。本節課以燃料變遷的發展史為主線，柴薪—化石燃料—新能源的合理開發和使用，以真實生活中燃料的發展史激發學生共鳴?？斩吹卣毡拘?，只會讓學生只知其意，不知其本。在探究化學燃料的利與弊中，學會用辯證的眼光看待能源的使用，同時認同合理使用化石燃料和開發新能源的必要性。

（二）重視交流討論，培育責任情感

教師對社會責任的內涵理解不足。教學中滲透社會責任的意識不夠，源于沒有從思想上認識到社會責任培育的重要性[7]。在課上教師可以從師生、生生交流討論中滲透社會責任素養。本節課設置了很多討論問題。如，為什么出現大量焚燒秸稈？秸稈為什么不再作為主要燃料？化石能源危機及使用導致的環境問題應該如何解決？引導學生在組內討論和跨組討論過程中，認識到化學對人類的雙重作用，明白化學在滿足人類日益增長需求方面發揮的作用。尋找高熱值、環保的燃料，解決環境問題和能源危機，激發學生立志學好化學，為人類社會可持續發展做出貢獻的社會責任感。

培育學生的社會責任感并不是一朝一夕就能達成的，需要在平時的教學過程中逐漸滲透。在真實情景中，引導學生關注社會熱點問題，并從化學角度理性判斷社會問題，從而感悟化學的魅力，造福社會；學會尊重自然，形成可持續發展的科學觀，在實踐中力行踐行。