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社会中的化学(Chemistry in the Community)(以下简称ChemCom)是上世纪80年代末在美国诞生的一部具有跨时代意义的化学课程。自1988年ChemCom首版正式发行以来,经过1993、1998、2002和2005年四次修订,2005年秋,ChemCom第五版正式发行并投入使用。ChemCom作为美国科学教育的经典作品,其课程设计理念对我国化学课程及教学改革有重要的借鉴意义。现摘取其中一例,着重分析其人文意蕴,以期对中学化学教学改革有所启示。
案例:ChemCom第八单元《化学工业:承诺与挑战》节选[1]
你决定:赞成还是反对
Riverwood居民将通过公民投票表决是否允许EKS在他们镇周围建造氨生产厂,如果你是Riverwood居民,你的选择是什么?你如何决定?
为了澄清这些问题,你将对在Riverwood建造这样一座化工厂的益处与危害进行课堂讨论。这里有一些你可能希望参考的因素。
【有利因素】
·地方经济将会增长 该工厂为当地居民提供200个就业岗位,分三班工作。每年Riverwood经济将增加400万美元。另外,每个工厂就业者又间接地给另外四个人提供了工作,这对拥有21,000劳动力,目前有7%失业的Riverwood来说相当诱人。
·农业生产成本将降低 目前Riverwood附近的农民使用的化肥是从200英里以外的化肥厂运来的。每吨氮肥农民需支出14美元的运费,每年Riverwood地区的农场需要700吨化肥,这样在运费上每年可节约9,800美元。
·Riverwood的空气质量将会提高 一家天然气(甲烷,CH4)公司将给Riverwood的氨厂铺设一条天然气管道。使用燃油的居民将能用上天然气,如果11,000户居民和企业都使用天然气而不是油,SO2和粉尘物质的排放量会降低。
·增加税收 氨厂将按现行Riverwood的商业税率纳税,这会大大增加社区的财政收入。
【不利因素】
·伤害和事故带来的威胁 生产氨需要高温和高压,工厂事故可使附近的工人受到伤害。在每100位美国氮肥厂的工人中,每年都有几起有关伤害或引起疾病的报道,个别情况下还有有关死亡的报道。
·生产涉及到化学危险品 在常温常压下氨是一种气体,浓度很高时,毒性很大。它通常用罐车运输。在公路上或工厂里发生的大量氨泄漏事故会危害健康。虽然这类事故很少,但20世纪70年代在Houston发生的交通事故使氨罐破裂,造成5人死亡,178人受伤。尽管自20世纪80年代处以来总事故发生率已经减少,但每年都有在储藏和运输氨中发生伤亡事故的报道。
·水质受到威胁 在生产过程中,少量的氨会溶解在水中并进入输水管道,这样的水呈碱性——也就是说,它的pH大于7。若工厂发生故障,充满氨的废水排放会使Snake河的水生物毙命。
·氨市场可能萎缩 化肥工业是氨的最大用户,目前化肥密集农业生产方式已引起争议。尽管合成肥料的使用增加,但在一些地区农作物产量却在下降。一些农民尽量不使用合成肥料,今后氨需求量可能会减少。虽然氨厂能提供短期经济效益,但这可能会影响Riverwood未来的经济。
在投票决定是否建设化工厂前,Riverwood居民有六个月的时间考虑这个问题。在此期间,许多人需要熟悉化学工业和氨厂的工作。
在我们传统的化学教材中,对“氨”这一内容的呈现大多会按“性质——制备——用途”这样的线索来呈现,化学教师通常也会从这三个方面来组织教学。于是,通过这样的教材及教学,我们的学生大多会知道氨极易溶于水(喷泉实验)、合成氨的化学原理(催化氧化)、氨的主要用途(生产化肥)等化学知识。至于氨与人类社会、生活有什么关系,我们除了知道用它来生产化肥外,并无什么深刻的感受。而在案例中,编者将有关“氨”的知识融于一个社会问题解决的背景中,在问题解决过程中,学生不仅需要掌握氨的性质、工艺流程、贮存运输方法等,而且在潜移默化中获得了人文熏陶。
一、对化学的辩证态度
教材一方面提供有利因素让学生明白化学的贡献——氨工厂的建成和投产对降低当地农业成本、发展地方经济的作用;另一方面又不回避不利因素——伤害、事故、潜在危险等。在开诚布公的讨论中,让学生清楚地知道,化工生产是风险和利润共担的。而且,没有任何化学工业活动或政府能完全消除制造化学物质所带来的危险,它的危险性并不会比驾驶汽车更大。知道这些危害,深入地进行研究,谨慎地处理它们是至关重要的。对这些问题的关心不仅仅是化学工业的责任,作为化工产品的使用者,我们也有责任。我们了解一些化工产品生产的基本知识,包括物质是如何被加工的、如何满足能量需要、用什么原材料以及原材料如何获得、废物如何处理、操作中存在什么危险、对环境存在什么潜在危害等。有了这些知识,在判断对我们和环境是有害还是有益时就变得主动了。学生在学习科学知识的过程中必须理解一个事实:我们在享受科学技术福祉的同时,也要对其局限性进行反思,辩证地看待风险和收益,尽可能用科学的方法减少或避免这些风险;我们应当通过交流,用科学技术知识回应不同的观点和顾虑。了解化学与科学技术、工农业生产、社会生活的联系,培养正确的世界观、价值观和应用化学知识解决实际问题的能力。将来在处理复杂社会问题时,能运用化学知识权衡利弊、准确判断,做出恰当的选择和处理。
二、对自然的关爱
氨是一种重要中间体,尽管EKS公司利用自己生产的氨制造化肥,它也把氨卖给其他生产塑料、树脂、纤维和炸药的化学公司。同样,EKS从其他化学公司也购买化工产品用于生成化肥。化工产品需求量正在稳步增加,由于生产这些物质需要越来越多的自然资源,众多问题就产生了:我们如何从地壳中获得大量原料而不破坏地球的美丽和平衡?如何处理大量的废物?它们许多都含有有毒物质,怎样控制大气和水污染?如何防止和减少化学物质泄漏以及保证工人和普通公众不受化学物质伤害?这些问题的讨论强化了学生对于自然的关爱意识。“人类缺少的不是智慧而是驾驭智慧的智慧,即人文智慧。”科学技术发展是推动历史前进和社会变革的最重要因素之一,科技的价值取向归根结底取决于人的素质。能否对科学技术社会有客观的认识和做出正确的决策,取决于人类能否关注自身,关注自然,能否对其他生命怀有一种终极关怀。
三、对社会的责任感
化学在为人类创造财富、促进社会发展时的同时,也给人类社会造成了一些严重的问题。化学工业有责任采用各种方法尽可能使化学品没有危险,尽可能使工作场所安全。教材中还给学生提供了一则材料,如以下案例所示。
案例:CMA会员公司必须遵守的原则[1]
近年来,美国工业界和公民已经认识到他们共同的责任是确保化工产品有利润并对社会造成的危害最小。美国环境保护局(EPA)作为公众利益的代表,为致力于这种合作作出了贡献。拥有近200个会员公司的化学制造业联盟(CMA)拥有美国化工产品90%的生产能力,CMA中任何一会员公司必须遵守以下原则:
·在生产、运输、储存、使用以及处理化学品时必须确保安全和对环境负责。
·回答社区关心的化学物质及生产问题。
·帮助社区做好处理泄漏和其他排放物等紧急情况的准备。
·使公民和政府官员知道与化学物有关的健康和环境危害。
由科学技术的发展而导致的社会问题的解决,不仅仅是科学家和政治学家们的事情,也同样是大众的事情。学校不仅要培养了解社会、致力于社会的科学家和技术人才,还要培养了解科学技术及其后果并能参与科学决策的公民。在给予学生化学科学力量的同时,也要教给他们正确使用这种力量的方法。即从人文的角度,反思化学的能力,认识它促进社会发展的同时给社会带来的负面影响,并以人类发展为前途去思考和行动,建立高度的社会责任感和使命感。
ChemCom将化学的人文价值作为一条暗线贯穿于教材的始终,它告诉我们:化学并非只有“工具理性”或技术价值,其中蕴涵丰富的人文内涵,中学化学教育要培养的不仅仅是化学家,而且是对化学学科有所了解和体悟的普通公民。高中化学课程标准明确提出了“在人类文化背景下构建高中化学课程体系,充分体现化学课程的人文内涵,发挥化学课程对培养学生人文精神的积极作用”[2]。化学教学不仅提供给学生基本的化学知识、技能和方法,更重要的是要让他们能从化学的视角去认识科学、技术、社会和生活方面的有关问题,在面临与化学有关的社会问题的挑战时,能做出更理智、更科学的决策。学生不仅从化学中学到科学知识和方法,也学会思考,学会怀疑,同时也学会关怀。培养这种具有科学精神和人文精神的个体,才是现代中学化学教育的最终目标。
参考文献:
[1] Ameican Chemical Society. Chemistry in the
Community 5th Edition.W.H. Freeman and Company Publishers,2005
[2] 中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准. 北京:人民教育出版社,2003
案例:ChemCom第八单元《化学工业:承诺与挑战》节选[1]
你决定:赞成还是反对
Riverwood居民将通过公民投票表决是否允许EKS在他们镇周围建造氨生产厂,如果你是Riverwood居民,你的选择是什么?你如何决定?
为了澄清这些问题,你将对在Riverwood建造这样一座化工厂的益处与危害进行课堂讨论。这里有一些你可能希望参考的因素。
【有利因素】
·地方经济将会增长 该工厂为当地居民提供200个就业岗位,分三班工作。每年Riverwood经济将增加400万美元。另外,每个工厂就业者又间接地给另外四个人提供了工作,这对拥有21,000劳动力,目前有7%失业的Riverwood来说相当诱人。
·农业生产成本将降低 目前Riverwood附近的农民使用的化肥是从200英里以外的化肥厂运来的。每吨氮肥农民需支出14美元的运费,每年Riverwood地区的农场需要700吨化肥,这样在运费上每年可节约9,800美元。
·Riverwood的空气质量将会提高 一家天然气(甲烷,CH4)公司将给Riverwood的氨厂铺设一条天然气管道。使用燃油的居民将能用上天然气,如果11,000户居民和企业都使用天然气而不是油,SO2和粉尘物质的排放量会降低。
·增加税收 氨厂将按现行Riverwood的商业税率纳税,这会大大增加社区的财政收入。
【不利因素】
·伤害和事故带来的威胁 生产氨需要高温和高压,工厂事故可使附近的工人受到伤害。在每100位美国氮肥厂的工人中,每年都有几起有关伤害或引起疾病的报道,个别情况下还有有关死亡的报道。
·生产涉及到化学危险品 在常温常压下氨是一种气体,浓度很高时,毒性很大。它通常用罐车运输。在公路上或工厂里发生的大量氨泄漏事故会危害健康。虽然这类事故很少,但20世纪70年代在Houston发生的交通事故使氨罐破裂,造成5人死亡,178人受伤。尽管自20世纪80年代处以来总事故发生率已经减少,但每年都有在储藏和运输氨中发生伤亡事故的报道。
·水质受到威胁 在生产过程中,少量的氨会溶解在水中并进入输水管道,这样的水呈碱性——也就是说,它的pH大于7。若工厂发生故障,充满氨的废水排放会使Snake河的水生物毙命。
·氨市场可能萎缩 化肥工业是氨的最大用户,目前化肥密集农业生产方式已引起争议。尽管合成肥料的使用增加,但在一些地区农作物产量却在下降。一些农民尽量不使用合成肥料,今后氨需求量可能会减少。虽然氨厂能提供短期经济效益,但这可能会影响Riverwood未来的经济。
在投票决定是否建设化工厂前,Riverwood居民有六个月的时间考虑这个问题。在此期间,许多人需要熟悉化学工业和氨厂的工作。
在我们传统的化学教材中,对“氨”这一内容的呈现大多会按“性质——制备——用途”这样的线索来呈现,化学教师通常也会从这三个方面来组织教学。于是,通过这样的教材及教学,我们的学生大多会知道氨极易溶于水(喷泉实验)、合成氨的化学原理(催化氧化)、氨的主要用途(生产化肥)等化学知识。至于氨与人类社会、生活有什么关系,我们除了知道用它来生产化肥外,并无什么深刻的感受。而在案例中,编者将有关“氨”的知识融于一个社会问题解决的背景中,在问题解决过程中,学生不仅需要掌握氨的性质、工艺流程、贮存运输方法等,而且在潜移默化中获得了人文熏陶。
一、对化学的辩证态度
教材一方面提供有利因素让学生明白化学的贡献——氨工厂的建成和投产对降低当地农业成本、发展地方经济的作用;另一方面又不回避不利因素——伤害、事故、潜在危险等。在开诚布公的讨论中,让学生清楚地知道,化工生产是风险和利润共担的。而且,没有任何化学工业活动或政府能完全消除制造化学物质所带来的危险,它的危险性并不会比驾驶汽车更大。知道这些危害,深入地进行研究,谨慎地处理它们是至关重要的。对这些问题的关心不仅仅是化学工业的责任,作为化工产品的使用者,我们也有责任。我们了解一些化工产品生产的基本知识,包括物质是如何被加工的、如何满足能量需要、用什么原材料以及原材料如何获得、废物如何处理、操作中存在什么危险、对环境存在什么潜在危害等。有了这些知识,在判断对我们和环境是有害还是有益时就变得主动了。学生在学习科学知识的过程中必须理解一个事实:我们在享受科学技术福祉的同时,也要对其局限性进行反思,辩证地看待风险和收益,尽可能用科学的方法减少或避免这些风险;我们应当通过交流,用科学技术知识回应不同的观点和顾虑。了解化学与科学技术、工农业生产、社会生活的联系,培养正确的世界观、价值观和应用化学知识解决实际问题的能力。将来在处理复杂社会问题时,能运用化学知识权衡利弊、准确判断,做出恰当的选择和处理。
二、对自然的关爱
氨是一种重要中间体,尽管EKS公司利用自己生产的氨制造化肥,它也把氨卖给其他生产塑料、树脂、纤维和炸药的化学公司。同样,EKS从其他化学公司也购买化工产品用于生成化肥。化工产品需求量正在稳步增加,由于生产这些物质需要越来越多的自然资源,众多问题就产生了:我们如何从地壳中获得大量原料而不破坏地球的美丽和平衡?如何处理大量的废物?它们许多都含有有毒物质,怎样控制大气和水污染?如何防止和减少化学物质泄漏以及保证工人和普通公众不受化学物质伤害?这些问题的讨论强化了学生对于自然的关爱意识。“人类缺少的不是智慧而是驾驭智慧的智慧,即人文智慧。”科学技术发展是推动历史前进和社会变革的最重要因素之一,科技的价值取向归根结底取决于人的素质。能否对科学技术社会有客观的认识和做出正确的决策,取决于人类能否关注自身,关注自然,能否对其他生命怀有一种终极关怀。
三、对社会的责任感
化学在为人类创造财富、促进社会发展时的同时,也给人类社会造成了一些严重的问题。化学工业有责任采用各种方法尽可能使化学品没有危险,尽可能使工作场所安全。教材中还给学生提供了一则材料,如以下案例所示。
案例:CMA会员公司必须遵守的原则[1]
近年来,美国工业界和公民已经认识到他们共同的责任是确保化工产品有利润并对社会造成的危害最小。美国环境保护局(EPA)作为公众利益的代表,为致力于这种合作作出了贡献。拥有近200个会员公司的化学制造业联盟(CMA)拥有美国化工产品90%的生产能力,CMA中任何一会员公司必须遵守以下原则:
·在生产、运输、储存、使用以及处理化学品时必须确保安全和对环境负责。
·回答社区关心的化学物质及生产问题。
·帮助社区做好处理泄漏和其他排放物等紧急情况的准备。
·使公民和政府官员知道与化学物有关的健康和环境危害。
由科学技术的发展而导致的社会问题的解决,不仅仅是科学家和政治学家们的事情,也同样是大众的事情。学校不仅要培养了解社会、致力于社会的科学家和技术人才,还要培养了解科学技术及其后果并能参与科学决策的公民。在给予学生化学科学力量的同时,也要教给他们正确使用这种力量的方法。即从人文的角度,反思化学的能力,认识它促进社会发展的同时给社会带来的负面影响,并以人类发展为前途去思考和行动,建立高度的社会责任感和使命感。
ChemCom将化学的人文价值作为一条暗线贯穿于教材的始终,它告诉我们:化学并非只有“工具理性”或技术价值,其中蕴涵丰富的人文内涵,中学化学教育要培养的不仅仅是化学家,而且是对化学学科有所了解和体悟的普通公民。高中化学课程标准明确提出了“在人类文化背景下构建高中化学课程体系,充分体现化学课程的人文内涵,发挥化学课程对培养学生人文精神的积极作用”[2]。化学教学不仅提供给学生基本的化学知识、技能和方法,更重要的是要让他们能从化学的视角去认识科学、技术、社会和生活方面的有关问题,在面临与化学有关的社会问题的挑战时,能做出更理智、更科学的决策。学生不仅从化学中学到科学知识和方法,也学会思考,学会怀疑,同时也学会关怀。培养这种具有科学精神和人文精神的个体,才是现代中学化学教育的最终目标。
参考文献:
[1] Ameican Chemical Society. Chemistry in the
Community 5th Edition.W.H. Freeman and Company Publishers,2005
[2] 中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准. 北京:人民教育出版社,2003