基于“科學(xué)風(fēng)險認(rèn)知和決策能力培養(yǎng)”的“氯氣”教學(xué)設(shè)計

魏愛民

一、教材分析

1.教材分析

“氯氣”是蘇教版必修教材化學(xué)1專題2“從海水中獲得的化學(xué)物質(zhì)”第一單元“氯、溴、碘及其化合物”中的第一課時的學(xué)習(xí)內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容是“運用化學(xué)方法進(jìn)行自然資源開發(fā)利用”這個宏大主題的第一節(jié)課，是元素及其化合物知識學(xué)習(xí)的開局之篇。因此，對元素及其化合物的學(xué)習(xí)具有示范和引領(lǐng)的作用。在此之前，在專題1“化學(xué)家眼中的物質(zhì)世界”中，已經(jīng)就化學(xué)研究的“分類方法”“計量方法”“實驗方法”和“模型方法”等進(jìn)行了初步系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)，這為本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定了學(xué)科方法的基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容從“自然資源的化學(xué)利用”的角度旗幟鮮明地宣示了化學(xué)研究對人類社會發(fā)展的重要價值，樹立了化學(xué)學(xué)科承擔(dān)社會責(zé)任和推動社會發(fā)展的積極形象。此外，由于氯氣具有很強的毒性，這涉及到如何避開氯氣的毒性而開發(fā)更加安全、有效和穩(wěn)定的消毒劑產(chǎn)品等問題，這些內(nèi)容對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)風(fēng)險意識以及根據(jù)科學(xué)知識進(jìn)行科學(xué)決策的方法和能力具有重要的教育價值。本教學(xué)設(shè)計圍繞探究氯氣的性質(zhì)、利用氯氣的性質(zhì)、規(guī)避氯氣的毒性風(fēng)險而開發(fā)出安全有效的消毒劑產(chǎn)品這樣一條線索來展開。

2.教學(xué)目標(biāo)

知識與技能：通過實驗探究等學(xué)習(xí)方式認(rèn)識氯氣制備、物理性質(zhì)、毒性和強氧化性；認(rèn)識氯氣和水及堿溶液反應(yīng)的本質(zhì)；了解次氯酸的不穩(wěn)定性和強氧化性，探究次氯酸鹽的漂白、殺菌作用。

過程與方法：了解氯氣作為自來水消毒劑以及環(huán)境消毒劑的風(fēng)險；通過探究體驗化工專家規(guī)避氯氣毒性以及次氯酸不穩(wěn)定性的風(fēng)險而開發(fā)出安全、穩(wěn)定和高效的氯系消毒劑產(chǎn)品的過程，增強對物質(zhì)應(yīng)用的科學(xué)風(fēng)險的意識和進(jìn)行科學(xué)決策的經(jīng)驗和能力。

情感態(tài)度與價值觀：通過探究學(xué)習(xí)，樹立探究意識，培養(yǎng)科學(xué)精神，體會化學(xué)學(xué)科的科學(xué)價值和社會價值，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)濟世的意識和情懷。通過開發(fā)有效、安全的氯系消毒劑產(chǎn)品的探索過程，樹立物質(zhì)應(yīng)用的科學(xué)風(fēng)險意識，認(rèn)識到科學(xué)方法是規(guī)避風(fēng)險的重要手段，培養(yǎng)運用科學(xué)知識規(guī)避風(fēng)險的科學(xué)決策能力和經(jīng)驗。

3.教學(xué)重、難點

重點：氯氣強氧化性概念的形成；安全有效的氯系消毒劑開發(fā)的決策過程。

難點：氯氣的強氧化性概念的形成。

二、教學(xué)過程

模塊一：氯氣的制備

環(huán)節(jié)1：激發(fā)興趣，引出課題。教師組織學(xué)生觀看非洲埃博拉病毒疫區(qū)的視頻。提問：視頻中疫區(qū)的環(huán)境消毒采用了何種消毒劑？該消毒劑如何制備？學(xué)生通過觀看視頻，利用發(fā)現(xiàn)法引入含氯消毒劑。

環(huán)節(jié)2：聚焦氯氣，制備氯氣。該含氯消毒劑由氯氣作為原料制備，因此，必須先制備出氯氣。教師播放氯堿工業(yè)視頻，展示實驗室所制備的氯氣樣品，學(xué)生觀察氯氣的顏色狀態(tài)。教師講解氯氣的毒性。

模塊二：探究氯氣的化學(xué)性質(zhì)

環(huán)節(jié)1：由表及里，形成概念。教師演示氯氣分別與鐵絲、銅絲、氫氣反應(yīng)。提問：這些反應(yīng)表現(xiàn)了氯氣怎樣的化學(xué)性質(zhì)？在教師引導(dǎo)下，通過對氯元素化合價和電子得失的分析，建立“氧化性”概念。

環(huán)節(jié)2：聚焦氯水，探究成分。教師將20mL水注入裝滿氯氣的礦泉水瓶子中，蓋緊，震蕩。提問：氯氣水溶性如何？氯氣的水溶液具有怎樣的顏色？如何解釋？引導(dǎo)學(xué)生得出氯水中含有氯氣分子的結(jié)論。

環(huán)節(jié)3：深度探究，促成發(fā)現(xiàn)。具有強氧化性的物質(zhì)一般能夠殺菌消毒且同時具有漂白性。教師演示對比實驗：干燥的氯氣和氯水的漂白性比較。提問：氯水中的漂白性成分是什么？在觀察氯水光照產(chǎn)生氧氣的實驗基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生推理發(fā)現(xiàn)氯水中漂白性物質(zhì)為次氯酸。

模塊三：開發(fā)安全、穩(wěn)定和高效的氯系消毒劑

環(huán)節(jié)1：關(guān)注應(yīng)用，聚焦風(fēng)險。教師提問：既然次氯酸具有強氧化性（由漂白性推理得到），能夠殺菌，那么能否用氯水作為疫區(qū)環(huán)境的消毒劑？是否存在什么風(fēng)險？播放視頻：某市自來水廠氯氣泄漏事故，消防隊處理泄漏氯氣的現(xiàn)場。提問：消防員用堿液或石灰乳處理氯氣的原理是什么？引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、形成結(jié)論。（氯水揮發(fā)出有毒的氯氣，而次氯酸不穩(wěn)定易分解，因此，氯水不能作為環(huán)境消毒劑）。

環(huán)節(jié)2：積極嘗試，探究創(chuàng)新。教師提問并引導(dǎo)探究：次氯酸鈉能否殺菌消毒？引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗進(jìn)行探究。（用漂白性代替殺菌性進(jìn)行實驗）

環(huán)節(jié)3：深度探究，促成發(fā)現(xiàn)。討論：對次氯酸鹽和氯水兩種消毒劑進(jìn)行對比，分別從安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性（便于儲運）進(jìn)行風(fēng)險比較，做出決策：次氯酸鈉能否作為環(huán)境消毒劑使用？

環(huán)節(jié)4：展示應(yīng)用，體現(xiàn)價值。觀看視頻：非洲埃博拉疫區(qū)中國醫(yī)療志愿隊的卓越工作電視片。中國志愿者在諸多國家撤退的關(guān)鍵時刻義無反顧地投入到非洲埃博拉疫區(qū)，幫助非洲人民戰(zhàn)勝埃博拉疫情，贏得國際社會廣泛贊譽。展示在非洲疫區(qū)所使用的消毒措施（環(huán)境消毒使用次氯酸鈉消毒液），體現(xiàn)化學(xué)研究對人類社會的重要價值。

環(huán)節(jié)5：風(fēng)險評估，學(xué)會決策。教師提問：次氯酸鹽是否具有絕對的安全性？播放視頻：某家庭主婦將潔廁劑和“84消毒液”混用而引起中毒的新聞報道?？偨Y(jié)講述：物質(zhì)的運用，不可能有絕對的零風(fēng)險。只有掌握足夠的知識，采取正確的行動方式，才能很好地規(guī)避風(fēng)險。此外，人們對物質(zhì)運用風(fēng)險的認(rèn)識是逐步發(fā)展的。比如，氯氣曾經(jīng)被認(rèn)為是很好的自來水消毒劑，但是，近年來的研究卻發(fā)現(xiàn)，氯氣消毒會產(chǎn)生一些有機氯化物，對人體健康不利。目前國際上逐步使用更加安全的二氧化氯取代氯氣作為自來水的消毒劑。因此，揭示潛在的風(fēng)險，需要持續(xù)發(fā)展科學(xué)研究事業(yè)，因此，科學(xué)研究永無止境。

模塊四：知識線索整理

通過對本節(jié)課堂敘事的回顧，將敘事的情節(jié)整合為知識線索（如何用氯氣作為原料制備安全高效的氯系消毒劑），建構(gòu)完整的意義鏈。

三、教學(xué)反思

1.構(gòu)建課堂知識敘事結(jié)構(gòu)

知識敘事結(jié)構(gòu)是影響課堂教學(xué)的重要的全局性因素。良好的知識敘事結(jié)構(gòu)在推動知識意義的建構(gòu)和促進(jìn)認(rèn)知發(fā)展方面具有重要功能。本教學(xué)設(shè)計從非洲埃博拉病毒的疫情消毒需要出發(fā)，引出氯系消毒劑的制備探索，最終以中國醫(yī)療志愿人員采用次氯酸鈉作為消毒劑幫助非洲疫區(qū)戰(zhàn)勝疫情的情節(jié)作為收尾。該知識敘事的設(shè)計試圖將氯氣制備、性質(zhì)和用途等知識目標(biāo)融匯到“科學(xué)造福人類”和“中國的全球意識”等時代主題中，賦予知識學(xué)習(xí)以現(xiàn)實意義。

2.科技風(fēng)險和決策能力教育

當(dāng)今中國，在建設(shè)創(chuàng)新型國家的大潮中，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和運用日新月異。科學(xué)技術(shù)發(fā)展方向的判斷和科技發(fā)展戰(zhàn)略的決策面臨著多重風(fēng)險的挑戰(zhàn)；科學(xué)技術(shù)在給人們帶來福祉的同時，也帶給人類社會在環(huán)境、健康和生命財產(chǎn)等多方面的風(fēng)險。因此，在中學(xué)進(jìn)行科技風(fēng)險教育和科學(xué)決策能力的培養(yǎng)應(yīng)該引起應(yīng)有的重視。本教學(xué)設(shè)計以安全高效的消毒劑制備為線索，通過信息收集、實驗探究、合作討論等方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，按照風(fēng)險認(rèn)知、風(fēng)險研究、風(fēng)險決策和風(fēng)險反思的線索，體會化學(xué)物質(zhì)應(yīng)用的風(fēng)險，培養(yǎng)科技風(fēng)險意識和風(fēng)險決策能力，從科技風(fēng)險教育的角度踐行科學(xué)素質(zhì)教育的核心課程目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周菲.風(fēng)險決策的認(rèn)知心理分析[J].遼寧大學(xué)學(xué)報，2006（7）.

[2]孫壯珍，宋偉.公眾科技風(fēng)險感知與科技決策“困惑”之實證考量[J].科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理，2014（8）.

編輯 楊國蓉