基于化學科學風險認知與決策能力培養的教學研究

史金花

摘要：在日常的化學教學中有必要滲透科學風險認知，并通過學習活動的設計幫助學生逐步形成相關的決策能力，從而以理性的態度與行為以及正確的科學價值觀，面對、理解并嘗試解決生活和生產中與化學相關的問題，享受化學學科給予社會發展、人類生活的幸福與美好。

關鍵詞：科學風險? 科學風險認知? 決策能力? 鹵代烴

1 問題的提出

1.1風險認知教育的價值

風險是在主體的決策和實踐過程中存在的、與主體的價值目標對抗的一種不確定的危害性。風險認知則指人們對影響日常生活和工作的各種因素的心理感受和認識，是測量公眾心理恐慌的指標，公眾的每個成員都需要有一定的風險認知能力，才能安穩平和地生活和工作。

因而，風險和風險認知有必要成為學校教育的重要內容，有利于學生形成科學潛在風險的正確認識，既防止了學生產生對科學頂禮膜拜或奉若神明的過渡依賴現象，也能幫助學生克服“談科色變”、“警惕科學”的恐慌心理。

1.2決策能力的培養

所謂決策能力，是指人們面對問題時，能夠依據已有知識和經驗提出多種解決方案，并運用科學方法和手段選擇出最佳方案的能力。學生的決策能力主要表現為：能夠獨立掌握并運用知識和方法，善于從不同角度給出多種問題解答方案，善于分析問題并得出最合理的結論。通過決策訓練，不僅讓學生學到知識，還要培養學生作為決策者所應具備的素質，如思維縝密、具有創新性、堅持原則而又靈活果斷等，具備了這些素質也就具備了決策能力。

1.3化學科學風險認知教育與決策能力的培養

化學是一門基礎自然科學，同時擁有很強的實踐性和應用性，它對提高人類生活質量，解決社會發展過程中所面臨的問題發揮著重要作用。然而，從近年來出現在人們視野中的天津港大爆炸、PX項目選址、“我們恨化學”化妝品廣告等事件，讓化學更多與“危險、有毒、有害”掛鉤，人們甚而“談化色變”。究其原因，不乏與公眾對化學知識的缺乏、風險意識的淡薄以及處理問題的決策能力缺失有關。作為一名中學化學教師，我們有責任和義務在日常的化學課堂教學中滲透學科風險認知，并通過對問題的分析、討論、解決，幫助學生逐步形成決策能力。

2 中學化學科學風險認知與決策能力培養的案例研究

2.1選題與設計思想

可作為中學化學科學風險認知教育的議題，一般來說具有以下特征：有一定的社會關注度、對問題的認識有不同的見解、以學生的學習興趣為基礎。

“鹵代烴”是蘇教版《有機化學基礎》模塊中的重要內容，不同于人教版和魯教版的編排，蘇教版教材突出強化了鹵代烴對人類生活的影響。一方面，它們是合成醫藥、農藥、染料、香料的基礎原料或重要中間體，以此為橋梁可以向很多不同類別的有機物轉化;另一方面它們性質穩定、難以降解，在自然界滯留時間較長，從而形成累積性殘留，給人體健康和生態環境帶來不良的影響。比如，氟利昂從最初公認的無毒無害制冷劑到導致臭氧空洞的元兇;DDT從優異的廣譜殺蟲劑到全球大范圍禁用，但同時也造成了非洲瘧疾的再次泛濫。不難看出，鹵代烴在某些領域的推廣與使用始終存在風險并一直伴有爭議。因此，利用這一節課的教學內容，開展科學風險認知教育，使學生對鹵代烴有更深入、全面的認識，從而對有機化學的學習產生積極的意義。

基于上述思考，本節課的設計旨在以“鹵代烴的性質和應用”為內容載體，立足于學生原有的知識水平，創設貼近學生生活的真實情景，組織師生共同參與的探究活動，并將科學風險認知的教育、決策能力的培養內隱于整個學習過程的始終。實現從生活走進課本，從課本走向實驗，從實驗領悟生產。

2.2教學過程

環節一：生活中的鹵代烴——衣物干洗劑

[情境導入]羊毛制品是生活中不可或缺的保暖利器，但這些衣物臟了該如何洗滌？展示洗標——三氯三氟乙烷干洗

[問題]這里的干洗劑屬于哪類有機物，它又為什么可以除去油污？

[投影]連線教材——《化學與生活》：干洗劑的去污原理。

設計意圖：選擇更加貼近學生生活的內容并結合現有教材創設情境，引出本節課要研究的一類有機物。也激發學生的學習興趣，并使學生在學習化學知識的同時，運用這些知識解決生活中的問題，提升生活技能。

環節二：工業生產中的鹵代烴——油污清洗劑

[過渡]工業生產中，也需要面對工業油污的清洗問題。

[投影]百度百科：工業上使用的用來除去污垢的化學或生物制劑統稱為工業清洗劑。今天，我們一起來認識這一種工業上廣泛應用的清洗劑1-溴丙烷。

[學生閱讀]文獻資料

1、1-溴丙烷試劑，對油脂等一般性污跡有很高的溶解力。它的毒性以及對臭氧的消耗能力較小，難燃，相對穩定，被美國環保署列為一定條件下可代替氯代烴類溶劑，安全用于普通金屬等洗滌的清洗劑。但使用時仍需注意“在一定條件下”這一前提，注意現場安全操作的條件，如環境通風，做好皮膚防護等必要措施。

2、2-溴丙烷也曾在20世紀90年代中期，在韓國和日本用作工業清洗劑，但由于隨后被發現2-溴丙烷對人體有較大影響，高濃度、高劑量接觸會引起頭痛、眩暈等癥狀，從而被停止使用。

[問題]1-溴丙烷作為工業清洗劑有哪些特點？

[學生小結] 毒性以及對臭氧的消耗能力較小，但仍需做好防護工作，難燃，相對穩定。

[分組實驗] 它的去油污效果與同樣常作為溶劑的水和無水乙醇相比如何？實驗：銅片涂上凡士林（礦物油），分別放入裝有水、無水乙醇和1-溴丙烷的三支試管。（友情提醒：帶好橡膠手套）

[觀察]1-溴丙烷快速溶解油污，效果好;乙醇中油污部分溶解，水中銅片沒有什么變化。

[學生小結]經濟、簡約、環保、高效是我們工業生產選擇的重要依據。

設計意圖：結合文獻具體認識1-溴丙烷，通過與水、無水乙醇的對比實驗，學生親自感知了1-溴丙烷作為工業清洗劑所具備的快速油污溶解能力。因為該物質可能潛在的毒性，所以學生在進行實驗需要有一定的風險意識，并做好防護工作。整個環節的設置，逐步實現了從生活走向生產的初探過程。

環節三：實驗探究1-溴丙烷的化學性質

[敘述]水、乙醇、1-溴丙烷都是很好的溶劑，適用的范圍有所不同。如果將其兩兩混合又會有怎樣的變化？

[實驗探究一] 1-溴丙烷的水解（取代）反應（注意：做好實驗防護工作：手套、通風）

[敘述]借助儀器分析是我們常用的手段之一。下面一起來看混合前后，核磁共振氫譜測得的結果。

[學生分析]譜圖對比：混合前的有機物有3組峰;混合后的有機物有4組峰，生成了正丙醇。

[敘述]除此之外，反應還生成了什么？你有什么方法可以來進一步確認？

[問題]反應過程中，1-溴丙烷中的化學鍵如何斷裂，為什么會斷裂，又形成了什么新的化學鍵？（學生分析原理）

[拓展視野]同樣的原理，1-溴丙烷中的溴原子還可以被其他帶負電荷的基團所代替，比如：[回答]加熱（升高溫度加快反應速率）、加堿（增加了帶負電荷的OH的濃度）。

[實驗探究二]1-溴丙烷水解反應的條件

[過渡]相同條件下，我們僅把溶劑換成了醇，又會有怎樣的變化？

[實驗視頻]1）1-溴丙烷醇溶液在堿性條件下的反應。2）取反應后的溶液少許，加入硝酸至溶液呈酸性，再加入硝酸銀溶液。（學生描述現象）

[問題]結合實驗現象分析，在反應過程中1-溴丙烷中哪些化學鍵發生了斷裂？

[敘述]（原理分析）像這樣，在一定條件下，從一個有機化合物分子中脫去一個或幾個小分子生成不飽和化合物（含雙建或叁鍵）的反應叫做消去反應。

[小結]對比可得：反應試劑、溶劑及溫度的不同，都將導致生成的主要產物不同，從而也實現了溴丙烷向各種不同類別的物質轉換。

教學反思：對比教材發現，人教版選擇的是溴乙烷，蘇教版則是1-溴丙烷或2-溴丙烷。研究表明，鹵代烴選擇主要取決于兩點：一是鹵代烴的沸點，二是消去反應的生成物（最好為氣態物質）。所選鹵代烴的沸點，最好高于70℃。當溫度低于70℃時，鹵代烴發生消去反應的速率非常慢、產生氣體的量很少，當溫度高于70℃時，則鹵代烴發生消去反應的速率比較快、產生氣體的量比較多。查閱文獻數據，溴乙烷的沸點是38.4℃，1-溴丙烷為71℃，2-溴丙烷為60℃左右。所以，加熱條件下，溴乙烷和2-溴丙烷更易揮發，不利于實驗進行。同時，為了更好地控制溫度，將課本中直接加熱的方法改為了水浴加熱。而從化學實驗中的科學風險考慮，三種鹵代烴均有一定的毒性，雖然1-溴丙烷的最小，但仍需做好防護工作，實驗過程中要帶好橡膠手套，并保持實驗環境的通風。而這些風險認知沒有直接告知學生，而是以資料卡的形式呈現，通過學生的自主閱讀和發現，加深認識與理解。其次，1-溴丙烷消去反應的實驗中，用沸點更高的乙二醇代替了乙醇，減少了醇的存在使高錳酸鉀溶液褪色的干擾。

對鹵代烴的水解反應的實驗在課本基礎上進行了充實，采用對比分析法，直觀地展示鹵代烴與水混合可以發生緩慢的反應。再結合物質結構的知識，引導學生自主總結促進反應發生的條件，最后通過實驗進一步驗證。對于消去反應的理解，沿用了上述探究的思路。

環節四：有機合成工業中的鹵代烴——有機化工原料

[敘述]工業上1-溴丙烷還作為化工原料，用于合成農藥、醫藥、染料，在有機合成工業中扮演著非常重要的角色。

[敘述]基于對1-溴丙烷性質的理解，嘗試以它為原料合成2-丙醇。（板演）

[拓展與延伸]那么是不是所有的鹵代烴都和1-溴丙烷一樣能夠發生，水解和消去反應呢？

[觀察與思考]觀察上述鹵代烴的結構，判斷它們是否可以發生水解反應和消去反應？

[學生總結]嘗試對鹵代烴水解反應和消去反應發生的結構和其它條件進行歸納和總結：

[總結歸納]不難看出，除了反應試劑、溶劑及溫度的不同，有機物本身的結構特點是決定有機物性質最根本的因素。因此，對于有機反應的理解、對于有機物性質的認識往往需要綜合考量，科學全面地認識，才能趨利避害，使其為我們的生活生產造福。

參考文獻：

[1]王金龍，丁愛軍.化學教育，2009，30（2）：64