角色扮演活动可以提升学生参与度，鼓励循证讨论，并帮助学生理解学习材料（Freire、Baptisa和Freire，2016）。利用较新且具争议性的话题，鼓励学生建立与科学的联系，同时分析并提出合理的见解（Burgin和Butler，2016）。在本课中，我们将提供一个让学生参与现实世界的课程示例。本活动基于2015年美国密歇根州弗林特市的水危机事件——重金属元素铅从被腐蚀的管道进入该市的饮用水中。在我们的故事性课程中，学生开展模拟水质测试，探寻酸碱化学和缓冲溶液的基本概念，并对影响和决定本组实验结果的因素进行讨论。学生应具备基本化学概念，比如元素、原子、分子和化合物之间的差异。

筹备

学生被领入一个虚构的城市中，那里的人们正在患病，但病因未知。为了解开谜团并保护他们的社区，学生必须进行仔细测试，汇集数据并作出明智的决定。我们将学生随机分为3～6人的小组，每组代表1个虚构社区，这些社区有不同的人口统计数据和不同的供水管道类型（见图1和在线补充材料中的教案）。社区供水管道有3种类型：全铅管、半铅半PVC管和PVC管。每一类管道都由一个具有代表性的管道模型代替，包括较长的城市管道和较短的入户管道（见图2，灰色表示铅管，白色表示PVC管），表1末尾有详细说明。学生会收到1个财政风险模块，跟踪城市的支出，以及1个铅污染风险模块，指示每个社区发生铅暴露的可能性（见图3）。模拟水质量测试使用了2种类型的水：含洗涤苏打的水构成“阳性”测试样本，蒸馏水作为“阴性”测试样本。“阳性”水制备法：在1加仑水中加入3匙洗涤苏打并溶解，把柠檬汁和硫酸镁（泻盐）分别作为细菌测试和铅测试的“指示剂”。学生在处理洗涤苏打、泻盐和柠檬汁时应佩戴护目镜，避免接触眼睛、嘴和面部，并应在活动结束后立即洗手。

步骤1：氯化

为了介绍本课的基本框架，我们询问学生关于细菌的知识，以及这些污染物导致疾病的作用机理。讨论结束后，每个小组会收到5个样本，这些样本代表从社区抽取的水。为了检测细菌的存在，要求学生在5个样本中分别加入几滴柠檬汁（指示剂）。如果溶液颜色变为黄色，则样本标记为细菌“阳性”（见图4）。每组收到的5个样本中有1个、2个或3个阳性样本。

学生在观看一段简短的视频后，对其进行讨论。该视频介绍了如何使用氯通过破坏细胞膜分解（杀死）细菌。最终学生投票决定是否对城市的水进行氯化（见参考资源中的“漂白剂的神奇性质”）。学生必须权衡水处理的健康效益与城市的财政成本。投票后，学生在简短的讨论中对自己的意见进行论证。每个阶段的投票节点起到形成性评价的作用，而学生可以在其中整合新信息并作出决定。以下是一些学生的观点依据。

●  大多数学生投票赞成氯化，因为他们想避免人们因为致病细菌而生病，而且有足够的经费支撑。

●  一些学生投票反对氯化，因为他们不想只为了单一的积极结果而投入资金。

在少数情况下，学生投票不对水进行氯化，我们会拿出1份环境保护局的命令，要求城市进行水的氯化，以推进场景进程，并演示风险模块的使用方法。财政风险模块列出了全市的财政成本。现在，每个小组都会得到1杯代表他们城市里的现有的水，测试pH值。测出的pH值应为中性，即7.0。学生向杯中加入“氯”（醋）并将其财政风险模块的风险上调1级，表示增加了城市的总运营成本。然后，学生可以测试水的pH值水平，查看pH值的变化，pH值应低于7，因为水的酸性增强了。

如样本实验所示，向水中加入“氯”会导致水中解离出的氢氧根形成次氯酸（HClO），使水酸性加强。我们会使用pH值表示测量出的酸度，该值表示游离氢离子（H+）的浓度。pH=1时氢离子最多，pH=14时氢离子最少。因为酸性物质有更多的氢离子，pH值上升意味着从最酸性变为最碱性，pH=7为中性。学生应该理解，水的酸度改变是一个意外的结果，而不是细菌被清除的缘故。随着氯化进程的推进，学生学习酸碱化学的概念，并理解自己的决定如何对社区产生影响。

步骤2：铅污染问题和补救措施

接下来，我们将铅作为一种污染物进行介绍，并与学生就其性质进行简要讨论。讨论的性质包括铅作为软金属和可塑性金属的广泛使用领域，以及作为神经毒素的风险，包括发育迟缓和行为问题。我们鼓励学生提出诸如“铅笔中是否含有铅”这样的问题，并思考可能造成的影响。

之后，学生观看了关于密歇根州弗林特市的介绍视频，以及他们的管道是如何被氯腐蚀的（见参考资源中的《腐蚀性化学：铅如何进入弗林特市的饮用水中》）。铅管道的腐蚀是由氧分子与管道中的铅分子发生反应引起的。反应会暴露更多的铅，铅会溶解在水中。一种解决方案是向水中加入正磷酸盐或磷酸盐缓冲液。正磷酸盐与铅分子结合，增加pH值，从而降低酸度。缓冲液到位后，pH值波动较小并维持在一定范围内，降低水引起腐蚀的可能性。然而如果添加过多的酸或碱，缓冲液可能会失效。