社会责任素养视角下的学科育人实践——以“实验探究”为例

张灵丽

（苏州市振华中学校 江苏苏州 215000）

一、问题的提出及对策

《义务教育化学课程标准（2022年版）》指出：执行党的教育方针，实现立德育人的根本任务，培养有理想、有能力、有责任的新人。［1］教育不仅只是传授知识与技能的手段，更是铸造德行，浸润思想文化，培育价值观念和个性化能力的过程。实验教学是国家课程和课程标准的重要组成部分，是培养创新人才的重要渠道。中学化学实验教学是让学生获得知识，培养技能和人格，提升综合素养的手段。［2］笔者在初中化学教学中，尝试以实验为载体，浸润社会责任，践行学科育人理念。

1.弘扬爱国精神

模仿侯德榜制苏打，培养学生的爱国情感，部分教学环节如下：

【教师】课前布置同学查阅资料，了解侯德榜制纯碱的经历。

【学生】旧中国企业高价从国外购买纯碱，民族化工产业发展举步维艰。经过五年的探索，侯德邦和他的团队对2000多个样本分析，经过500多个循环实验，稳定了具体的工艺流程。新工艺将盐的回收率从70%提高到96%，并将没有用的氯化钙转化为氯化铵。他还无私地向世界宣布了制碱技术，赢得了国际化学界的赞扬和尊重。

【教师】说说你听完这段文字的感想。

【学生】侯氏制碱法提升了文化自信，增强了我们的家国情怀，侯德榜的事迹激励我们砥砺前行，勇于创新，为国争光。

【师生合作实验】操作过程如下：配制饱和食盐水，加热浓氨水制备氨气，向饱和食盐水中通氨气，一边加热浓氨水，一边晃动平底烧瓶，让氨气和饱和食盐水充分接触，通氨气过程中，为防止烧瓶里气压过大，间歇打开尾气处理处的弹簧夹，释放少量气体到尾气处理的烧杯里，以缓冲烧瓶内的压力。氨气缓慢地进入饱和食盐水中，大约半小时后，向饱和氨盐水中通二氧化碳（用大理石和稀盐酸制备二氧化碳），让二氧化碳缓慢持续地通入氨盐水中，大约半小时之后，看到烧瓶底部有固体析出，经检验产物为碳酸氢钠晶体。具体如图1、图2所示。

图1 模拟侯德榜制纯碱

图2 烧瓶里的碳酸氢钠晶体

设计意图：首先，学生的爱国情愫、自豪感提升；其次，一名理科教师，坚守住对学科的热爱，并把这种热爱传递给学生，只有学生保持住学科兴趣，才能保证学好这门课程的热情和动力，将来才更有可能投入到化学的研究中，人类社会的进步，需要更多的化学工作者来改变；最后，该实验的成功是经历多次失败后，不断总结改进的成果，磨炼不惧失败的决心和行动，成为有责任、有担当的学生。

有很多爱国主义教育的经典案例，适用于初中化学实验教学。比如，在做蛋白质性质实验中，引出我国科学家吴宪的事迹：我国于1965年合成的结晶牛胰岛素，是世界上第一次、用人工的方法合成的、有生命活力的蛋白质。吴宪早年就读于麻省理工和哈佛大学，以优异的成绩获得博士学位，他提出的血糖测定方法，被后人称为“福林-吴”法，如果没有这个方法，胰岛素的发现就会受阻。［3］再比如，自从2019年底我国新冠肺炎暴发后，以钟南山、张文宏为代表的我国医学工作者为国为民的奉献精神，鼓励年轻人努力学习，报效祖国。

2.浸润奉献精神

科学研究是枯燥的，初次进实验室，会新鲜好奇，但是当同一个过程要经历成千上万次，就会枯燥气馁，即便面临无数次的失败，仍有许多科研人员为了科学付出一切，这种不计名利的奉献精神，永远都是年轻人尊重和学习的楷模。

在学习从大豆中提取油脂的实验中，通过己烷溶解豆油提取豆油的原理，引入屠呦呦提取青蒿素的教学。教学片断如下：

【资料】青蒿素是针状结晶，无色，几乎不溶于水，可溶于乙醚、乙醇、微溶于冷石油醚等有机溶剂，易溶于丙酮、苯、氯仿和乙酸乙酯，熔点是156-157°C，受热不稳定。

【教师】可以选择什么溶剂来提取青蒿素呢？

【学生】有机溶剂。

【教师】传统的提取方法目前主要是有机溶剂提取。提取青蒿素的实验条件：室温下，浸提12天以上，能将青蒿素比较完全地提取出来，恒温浸提条件为：温度40°C，每天更换石油醚，接连提取5天，可以将青蒿素全部地浸提出。搅拌提取，转速600 r/min，恒温在45°C，提取3小时，得到最大收率，高达99%的提取率［4］。

【教师】查找文献，寻找答案：为了提取青蒿素，屠呦呦团队经历了怎样的过程？

【学生分享资料】2015年，屠呦呦在85岁高龄时，获得诺贝尔奖，因为她发现了青蒿素治疗疟疾的新方法。她的团队成员李国桥，将疟疾患者的血液注射到自己体内感染疟疾，只为测试针灸治疗疟疾的效果，连续使用针灸4天，陷入生命险境才停止。屠呦呦带领团队亲自试药，经过190次失败后，在第191次，采用乙醚低温提取，通过改变提取温度，获得青蒿素。

【教师】说说你听完上述文献的感想。

【学生1】发现青蒿素，体现了屠呦呦团队对科学探究的执着、沉浸、顽强、不怕失败的奉献精神。

【学生2】屠呦呦是我们的荣耀，屠呦呦是首个我国教育体系下培养的诺贝尔科学类获奖者，体现了我国教育的实力，也体现了我国人民的智慧和才能。

【学生3】中医文化源远流长、奥秘无穷，我们要尽力去探索和钻研中医药的精华。

【学生4】屠呦呦的创新无畏精神，值得我们尊敬学习。

【学生6】屠呦呦团队以身试药，执着奉献的精神深深震撼了我。

【教师】对科学的执着、勤奋、踏实和无私奉献是屠呦呦成功的根本。

设计意图：青蒿素的拓展教学，将爱国、奉献、求真、创新等社会责任贯穿于教学中，塑造青少年的必备品质。提炼鼓舞人心的科学内涵和学科育人理念应当渗透在日常教学中。

3.提升文化自信

中国文化博大精深。我国古代的许多科学技术与化学有密切的关系，在世界上影响深远，需要深入挖掘和传授。

带领学生做铜画的实验，进入金属和盐溶液置换反应的学习，引入中国化学史的教学。教学片断如下：

【学生实验】实验操作：在培养皿里放一张滤纸，将硫酸铜饱和溶液和氯化钠溶液倒在滤纸，浸湿滤纸，取一颗锌粒放在滤纸上，用表面皿盖上，静置一段时间。［5］每位同学画出来的铜画都不一样，如图3-5所示。

图3 “龙虾”铜画

图4 “松树”铜画

图5 “衬衫”铜画

【教师】你知道实验的原理吗？

【学生】金属和盐溶液发生了置换反应。

【教师】不仅有盐溶液和金属的置换，还有平衡移动理论、氧化还原反应、盐的水解、原电池、配合物等。［6］

【教师】查找文献，了解中国古代的炼铜技术。

【学生1】殷商的青铜器。

【学生2】秦汉时期有：“白青得铁，即化为铜。”

【学生3】三国、隋朝有：“石胆……烧至变白色者真”（硫酸铜晶体加热分解。）

【学生4】唐宋有：“土绿红银法”（汞与少量水放入铁釜中加热沸腾，投入胆矾，锅铁将其置换出来，生成铜汞合金。［7］）

【教师】查文献，挖掘中国古代的化学工艺。

【学生5】公元1075年，北宋伟大科学家沈括在《沈存中良方》中记载了“秋石”及制炼方法。从人的尿液中提取出雄激素，我国在11世纪，甚至更早的时候就做到了。［8］这是世界上最早关于提取性激素的记载。

【学生6】三国-隋朝时期，蒸馏胆矾制硫酸：“炼石胆取精华法。”我国硫酸盐的发现与硫酸的制备早于西方至少1个世纪。［7］

【学生7】世界炼锌的发源地是中国。

【学生8】在秦汉时期已经使用草木灰，称碳酸钠为卤碱。

【学生9】我国古代的丝绸、玉器、瓷器、金属制品、牙雕、笔墨纸砚、酿酒技术名扬海内外。大英博物馆前十名的镇馆之宝中，其中三件是我国的陶瓷花瓶、敦煌壁画、中国最早的绢画《女士箴图》。

【教师】听完以上同学的介绍，你们有什么感想？

【学生】非常震惊！虽然化学这门科学是从西方引入到我国的，但中国古代的化学工艺也有很高的成就！好自豪啊！

【教师】查找文献，了解我国古往今来的化学家及其贡献。

【学生9】黑火药是唐朝的孙思邈发明创造的，造纸术是东汉蔡伦发明的。

【学生10】在炼丹术、炼金术上葛洪造诣很深，《本草纲目》是明朝李时珍的杰作。

【学生11】范旭东是近代中国化工之父，我国第一家制碱厂、精盐厂、制铝厂、合成氨工厂、硫酸铵厂、化学肥料厂都是他创办的。［7］

【学生12】中国放射化学之父杨承宗，分离出镤233、锕227，手工合成原子弹铀原料2.5吨。［7］

【教师】请同学们整理，画出一张我国从古至今的化学工艺的思维导图。学生画的思维导图如图6所示。

图6 我国化学史思维导图

设计意图：由实验引入，学生查阅资料，分享中国化学史和化学家的杰出贡献，学习科学家胸怀祖国、服务人民的爱国精神，提升化学学习兴趣，加深理解化学知识，建立文化自信，增加民族自豪感。更重要的是，从古到今，默默付出的中国化学家应得到尊重和学习。

4.涵育坚毅品格

教育要承载两个目的：求知和做人。在探究溶液的导电性时，和学生一起测溶液的电导率。教学片断如下：

【教师】研究离子种类、浓度、温度对电导率的影响因素。选用20种溶质配制溶液，测溶液的电导率，每种溶质配15种不同浓度的溶液（从0.1 mol·L-1递增到1.5 mol·L-1），每种溶液测3次，另外，测Ba（OH）2溶液和H2SO4溶液反应的电导率的变化、H2SO4溶液和BaCl2溶液反应、CH3COOH溶液和NaOH溶液反应等的电导率变化。

【实验经历】300次计算，300次精确称量，300次溶解，900次洗容量瓶（两次自来水冲洗，一次蒸馏水冲洗），300次测电导率，3000次数据记录，1200次洗涤传感器的探头。

【实验过程记录】以上数据是第一部分的实验，第二部分的实验是测9组物质反应过程中导电率的变化。50 mL的液体，必须要逐滴加（每毫升约20滴，50 mL的总滴数为1000），每组实验耗时4-5小时。在实验过程中，有4组数据有问题，重新配液返工。有的实验甚至做十几次，有的物质溶解度很小，无法配出浓溶液，比如，常温下Ba（OH）2的溶解度不大，多次尝试后，0.025 mol/L的Ba（OH）2溶液才是澄清的，有的物质常温下溶解得很慢，要加热才能慢慢溶解，比如硫酸钠。师生寒暑假和平时的节假日基本都在实验室做实验，时间跨度一年半，部分实验照片如图7-12所示。

图7 药品和仪器

图8 电炉加热溶解

图9 学生配制溶液

图10 配制的15种不同浓度的硫酸铜溶液

图11 0.1 mol·L-1不同溶液电导率随温度的变化

图12 0.025 mol·L-1的B（aOH）2溶液和0.025 mol·L-1的HCl溶液反应的电导率曲线

【学生】为了一个数据，看一个结果，天天配溶液，好枯燥啊！

【教师】实验不仅是脑力劳动，更是体力劳动，为了探索一个结论或论点，科学家需要测成千上万个数据，日复一日在实验室里劳作，但是千万次的操作，也不一定会有一丝希望的曙光。科研不易，科学家更不易，没有一颗淡泊宁静的心，没有坚忍不拔的毅力和献身科学的精神，是很难坚持的。但只要你一旦喜欢上它，专注于此，就不会觉得单调，反而是一种享受：享受在探索中带来的不确定和挑战。

设计意图：学生通过亲身体验，认识到科研的艰难，新时代的年轻人勇于做时代先锋，敢于质疑，严谨求实、求真务实、不怕困难、不怕孤独、淡泊名利、永远攀登高峰、勇于争先的创新精神。

5.质疑批判精神

“科学地教学生真正的化学”。［9］在实验研究中培养学生好奇心和批判性，提高思维深度。

关于金属的习题中，金属和酸反应产生H2的图形题有很多，例如，质量相同的铝、锌、镁、铁和足量的稀HCl反应，产生H2的总质量随时间变化的关系如图13所示，则图中a、b、c表示的金属分别为：a 、b 、c 。

图13 试题设计的曲线

这种题型的真实情况如何呢？带领学生做实验，教学片断如下：

【教师】用相同质量和形状的铝、镁、铁、铜、锌和同样浓度及体积的稀HCl反应，用压强传感器测压强的变化。

【学生】实验发现：如图14和图15所示，铝、锌、铁真实的变化曲线和习题的图形有很大的不同，只有镁的反应曲线有相似处，特别是对于铝片，反应开始缓慢，当从铝片表面去除氧化膜时，反应速率迅速提高，铁片的反应速度很慢，足够的酸能完全溶解金属，镁带被完全溶解耗时短，而铁片被完全溶解耗时长。

图14 Al和稀HCl反应的压强曲线

图15 不同金属与稀HCl反应的压强曲线

设计意图：培养学生尊重事实的科学态度，激发学生的创造力和勇于追求科学真理的学科核心素养。［10］年轻人在学习中深思考，重探索，勇求知，坚守文化自信，提高创新能力。

二、结语

在化学教学中培养社会责任感，实施学科育人，既是为学生培根铸魂提供基本保证，也是实现立德树人的有力手段，充分发挥实验“激发兴趣、获取知识、求真循理”等综合育人功能。［11］知识和文化教育的应然状态是将知识学习升华到理想和信仰培养的高层次。