《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》在课程目标中明确指出：高中生应“能较深刻地理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，强化社会责任意识，积极参与有关化学中能源、资源回收的社会决策”
［1］。
STSE理念强调科学、技术、社会和环境的相互关系，重视科学技术在社会生产、生活环境和社会发展中的作用
［2］。以浓差电池模拟实验为例，它是化学原理探究中的重要内容之一，同时也与STSE理念紧密相关。
1 基于STSE理念的项目开发
1.1 确立基于STSE理念的项目主题
钢材是社会生产生活中的重要原料之一，在钢铁制品的后续处理过程中，会产生大量的酸洗废液。因酸洗废液处理成本较高，部分企业为节约成本而违规排污，对环境造成了严重污染。从技术角度看，利用浓差电池工艺进行能源化处置，是处理酸洗废液可行的技术方法。为了让学生关注社会生产问题，提升社会责任感，笔者决定将主题为“制作简易浓差电池能源化处理酸性工业废水”的项目引入教学，其项目设计如
图1所示。
1.2 梳理项目内容，进行项目拆解
考虑到真实的酸性工业废水具有成分复杂、处理复杂的特点，结合高中生的认知结构和心理特征，要求实验贴近生活，故在设计项目时将重点放在制作简易浓差电池模拟处理盐酸型、草酸型工业废液上。该项目可以分解为4个环节，其构建流程如
图2所示。
1.3 融入STSE理念的项目学习目标
根据学情，基于STSE理念，从科学、技术、社会、环境4个维度明确项目学习目标，详见
表1。
1.4 指向素养发展的项目教学框架
该项目包括引导课1课时（项目主题确定）、探究课2课时（探究相关原理、设计制作浓差电池模拟处理酸性废水）和展示课1课时（成果展示汇报）。具体项目教学框架如
图3所示。
2 基于STSE理念的项目实施过程
2.1 项目准备
【前置学习任务】分组调查研究、查阅文献资料，了解钢铁生产的基本流程以及钢铁生产中酸性废液污染的案例。
2.2 项目开展
（1） 任务一：了解钢铁生产酸性废液的环境污染及治理情况。
【驱动性问题1】钢铁生产酸性废液的环境污染情况如何？
【情境导入】播放一段关于钢铁工业污染的视频，吸引学生注意，引发深入思考。
【展示交流】学生根据课前调查结果进行展示交流，分享钢铁生产酸性废液的环境污染情况。
【项目主题确定】如何利用浓差电池技术实现钢铁酸洗废液的能源化处理。
【驱动性问题2】钢铁生产酸性废液的能源化利用方式有哪些？
【交流讨论】结合所学化学知识和查找的文献，组织学生进行交流讨论。
【教师评价】总结观点并引导学生思考解决方案。
【设计意图】让学生了解实际生产中的环境污染问题，培养学生的社会责任感。
（2） 任务二：追寻化学电池的发展史，探讨浓差电池原理。
【驱动性问题3】化学电池的发展史和浓差电池的发现史是怎样的？
【分组讨论，分组汇报】各小组根据课前查询的知识进行分组讨论，整理关键信息，进行分组汇报。
【教师评价】教师进行评价，补充相关知识和背景。
【驱动性问题4】离子交换膜浓差电池的工作原理是怎样的？
【分组讨论，分组汇报】学生分组讨论离子交换膜浓差电池的工作原理。各小组选派代表进行分组汇报，阐述对工作原理的理解。
【教师评价】详细讲解离子交换膜浓差电池的工作原理，包括离子的迁移、电极反应等（
图4）。
【设计意图】探讨浓差电池的发现史，了解浓差电池的基本要素，形成关于化学电源的正确科学史观。
【驱动性问题5】如何设计实验并验证浓差电池的工作原理？
【装置和药品】手持式电导率仪、电流表、电压表；离子交换膜、草酸、盐酸、硫酸铜等。
【引导问题】电导率与离子之间的关系是什么？我们能否利用手持式电导率仪完成实验探究？
【分组探讨，开展实验】探讨离子浓度、电荷数与电导率的关系；探讨运用手持式电导率仪设计实验、验证原理的方式方法；进行实验探究（
图5、
表2）。
【教师评价】总结实验设计、操作要点、注意事项等。
【设计意图】从宏观与微观相结合的视角，探究浓差电池的工作实质，目的是发展学生的“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养。
（3） 任务三：指导学生设计制作模拟能源化处理酸性工业废水的浓差电池。
【驱动性问题6】如何选择生活中常见药品模拟盐酸型、草酸型的废液？
【教学情境】创设教学情境，展示一些生活中常见的清洁试剂，如盐酸、草酸等。
【交流讨论，分组汇报】组织学生交流讨论模拟实验的步骤。
【驱动性问题7】如何设计实验装置，并用其模拟能源化处理或利用工业废水？
【知识回顾】引导学生回顾前面所学知识，形成探究方案并组织学生开展分组实验。
【案例一】探究最优电极。
【探究内容】探究目标：利用Cu电极和石墨电极，探究在未稀释的洁厕灵和草酸溶液中的电流和电压情况，找到当前实验药品中的最优电极。探究步骤：连接好电路，借此测试洁厕灵、草酸溶液；多次测量并开展数据分析。
【交流研讨】相较于石墨电极，Cu电极在洁厕灵和草酸溶液中的电流和电压更优，如
图6、
表3、
表4所示。
【案例二】探究模拟草酸型废液的最优稀释倍率。
【探究内容】探究目标：在室温下，探究从不稀释到稀释20倍的电压和电流的情况，找到最优稀释倍率。探究步骤：连接电路并测试不同稀释倍率；多次测量并开展数据分析（
表5）。
【交流研讨】模拟草酸型废液最优稀释倍率为1∶1，电压为0.34 V，电流为0.52 A。
【案例三】探究模拟盐酸型废液最优稀释倍率。
【探究内容】探究目的：探究不稀释直至稀释20倍的电压和电流的情况，找到最优稀释倍率。探究步骤：连接电路并测试不同稀释倍率；多次测量，进行数据分析；记录每次测量的电压和电流值，制作表格对数据进行整理；绘制稀释倍率、电流、电压的曲线（
表6）。
【交流研讨】模拟盐酸型废液最优稀释倍率为1∶2，电压为0.46 V，电流为0.17 A。
【设计意图】设置不同电极、不同浓度梯度的浓差电池，探寻最佳处理条件；提升学生的“科学探究与创新意识”、化学学科核心素养和工程设计能力
［3］。
（4） 任务四：成果总结，应用展望。
【引导问题】汇报制作成果——模拟能源化处理酸性工业废水的浓差电池。
【优秀作品展示】组织学生进行项目总结、汇报，各小组展示项目成果。
【学生反思和评价】引导学生反思和自我评价，总结在项目学习过程中的收获和不足之处。
【教师进行全面评价】对学生的表现给予肯定和鼓励，同时指出存在的问题和改进方向。
【拓展作业】思考——如何设计温差电池？
【设计意图】基于浓差电池的工作原理，讨论并展望“浓差电池”“温差电池”在生物医药、环境保护、能源利用、工艺生产调控等社会应用的案例，借此提升学生的“科学态度与社会责任”等化学学科核心素养。
2.3 项目评价
根据学生的项目总结报告和成果展示，引导学生结合问题回答、实践操作和小组汇报等情况，完成科学性、创新性、操作性和趣味性等4个维度的评价
［4］，其评价结果如
表7、
表8所示。
3 项目反思
3.1 STSE理念的体现
项目各环节紧密相连、相互促进，全方位体现了STSE理念所强调的互动关系。
科学上，学生借查阅文献解决前置问题，提升了科学探究能力，为后续实践奠定了基础；技术上，学会制作简易浓差电池，掌握实验操作技能，此技术既依托科学知识，又为解决社会与环境问题助力；社会层面，以酸性工业废水处理为背景，让学生认识到化学对解决社会问题的重要性，增强了环保与可持续发展意识，该意识又推动科学技术运用于社会、保护环境等方面；环境方面，利用浓差电池处理废水，实现能源化利用与污染减排，体现了科技对环保的作用，而社会对环保的重视又反推科学研究与技术创新的进步。
3.2 项目实施过程中的问题与改进措施
部分学生的实验操作不规范，影响到结果的准确性，需要加强实验操作的规范性培训；学生缺乏团队合作意识，工作效率低，需要进一步优化小组分工以提高效率；项目时间安排比较紧凑，可将探究最优条件的内容增设1课时，以便学生有充足的时间进行探讨。
3.3 对未来教学的启示
STSE理念贯穿于项目式学习，可激发学生的学习兴趣并培养学生的社会责任感与环境保护意识
［5］。该实践研究将STSE理念与项目式学习进行有效融合，效果良好。笔者未来将继续丰富相关教学内容，以期为学生提供更好的学习体验。同时，也期待同行积极研究。
贵州省贵阳市花溪区2023年区级教育科研课题“基于化学学科核心素养的初高中衔接校本课程开发——以贵阳二十五中高一年级为例”(HXYB2326)
京公网安备11010202008535号
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