基于化學科學風險認知與決策能力培養(yǎng)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(shè)計幫助學生逐步形成相關(guān)的決策能力，從而以理性的態(tài)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(chǎn)中與化學相關(guān)的問題，享受化學學科給予社會發(fā)展、人類生活的幸福與美好。

關(guān)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(wěn)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(nèi)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(chǎn)生對科學頂禮膜拜或奉若神明的過渡依賴現(xiàn)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(yǎng)

所謂決策能力，是指人們面對問題時，能夠依據(jù)已有知識和經(jīng)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(xiàn)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(jié)論。通過決策訓練，不僅讓學生學到知識，還要培養(yǎng)學生作為決策者所應(yīng)具備的素質(zhì)，如思維縝密、具有創(chuàng)新性、堅持原則而又靈活果斷等，具備了這些素質(zhì)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(yǎng)

化學是一門基礎(chǔ)自然科學，同時擁有很強的實踐性和應(yīng)用性，它對提高人類生活質(zhì)量，解決社會發(fā)展過程中所面臨的問題發(fā)揮著重要作用。然而，從近年來出現(xiàn)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(guān)。作為一名中學化學教師，我們有責任和義務(wù)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(yǎng)的案例研究

2.1選題與設(shè)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(guān)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(chǔ)。

“鹵代烴”是蘇教版《有機化學基礎(chǔ)》模塊中的重要內(nèi)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(yī)藥、農(nóng)藥、染料、香料的基礎(chǔ)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(zhuǎn)化;另一方面它們性質(zhì)穩(wěn)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(tài)環(huán)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(yōu)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(lǐng)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(jié)課的教學內(nèi)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(chǎn)生積極的意義。

基于上述思考，本節(jié)課的設(shè)計旨在以“鹵代烴的性質(zhì)和應(yīng)用”為內(nèi)容載體，立足于學生原有的知識水平，創(chuàng)設(shè)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(yǎng)內(nèi)隱于整個學習過程的始終。實現(xiàn)從生活走進課本，從課本走向?qū)嶒?，從實驗領(lǐng)悟生產(chǎn)。

2.2教學過程

環(huán)節(jié)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(shè)計意圖：選擇更加貼近學生生活的內(nèi)容并結(jié)合現(xiàn)有教材創(chuàng)設(shè)情境，引出本節(jié)課要研究的一類有機物。也激發(fā)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(huán)節(jié)二：工業(yè)生產(chǎn)中的鹵代烴——油污清洗劑

[過渡]工業(yè)生產(chǎn)中，也需要面對工業(yè)油污的清洗問題。

[投影]百度百科：工業(yè)上使用的用來除去污垢的化學或生物制劑統(tǒng)稱為工業(yè)清洗劑。今天，我們一起來認識這一種工業(yè)上廣泛應(yīng)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(wěn)定，被美國環(huán)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(xiàn)場安全操作的條件，如環(huán)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(yè)清洗劑，但由于隨后被發(fā)現(xiàn)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(yè)清洗劑有哪些特點？

[學生小結(jié)] 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(wěn)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(jié)]經(jīng)濟、簡約、環(huán)保、高效是我們工業(yè)生產(chǎn)選擇的重要依據(jù)。

設(shè)計意圖：結(jié)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(yè)清洗劑所具備的快速油污溶解能力。因為該物質(zhì)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(huán)節(jié)的設(shè)置，逐步實現(xiàn)了從生活走向生產(chǎn)的初探過程。

環(huán)節(jié)三：實驗探究1-溴丙烷的化學性質(zhì)

[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(yīng)（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(jié)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(yīng)還生成了什么？你有什么方法可以來進一步確認？

[問題]反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)。2）取反應(yīng)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(xiàn)象）

[問題]結(jié)合實驗現(xiàn)象分析，在反應(yīng)過程中1-溴丙烷中哪些化學鍵發(fā)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(yīng)叫做消去反應(yīng)。

[小結(jié)]對比可得：反應(yīng)試劑、溶劑及溫度的不同，都將導致生成的主要產(chǎn)物不同，從而也實現(xiàn)了溴丙烷向各種不同類別的物質(zhì)轉(zhuǎn)換。

教學反思：對比教材發(fā)現(xiàn)，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(yīng)的生成物（最好為氣態(tài)物質(zhì)）。所選鹵代烴的沸點，最好高于70℃。當溫度低于70℃時，鹵代烴發(fā)生消去反應(yīng)的速率非常慢、產(chǎn)生氣體的量很少，當溫度高于70℃時，則鹵代烴發(fā)生消去反應(yīng)的速率比較快、產(chǎn)生氣體的量比較多。查閱文獻數(shù)據(jù)，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(fā)，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(huán)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(xiàn)，通過學生的自主閱讀和發(fā)現(xiàn)，加深認識與理解。其次，1-溴丙烷消去反應(yīng)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(yīng)的實驗在課本基礎(chǔ)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(fā)生緩慢的反應(yīng)。再結(jié)合物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識，引導學生自主總結(jié)促進反應(yīng)發(fā)生的條件，最后通過實驗進一步驗證。對于消去反應(yīng)的理解，沿用了上述探究的思路。

環(huán)節(jié)四：有機合成工業(yè)中的鹵代烴——有機化工原料

[敘述]工業(yè)上1-溴丙烷還作為化工原料，用于合成農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料，在有機合成工業(yè)中扮演著非常重要的角色。

[敘述]基于對1-溴丙烷性質(zhì)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(fā)生，水解和消去反應(yīng)呢？

[觀察與思考]觀察上述鹵代烴的結(jié)構(gòu)，判斷它們是否可以發(fā)生水解反應(yīng)和消去反應(yīng)？

[學生總結(jié)]嘗試對鹵代烴水解反應(yīng)和消去反應(yīng)發(fā)生的結(jié)構(gòu)和其它條件進行歸納和總結(jié)：

[總結(jié)歸納]不難看出，除了反應(yīng)試劑、溶劑及溫度的不同，有機物本身的結(jié)構(gòu)特點是決定有機物性質(zhì)最根本的因素。因此，對于有機反應(yīng)的理解、對于有機物性質(zhì)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(chǎn)造福。

參考文獻：

[1]王金龍，丁愛軍.化學教育，2009，30（2）：64