基于化学科学风险认知与决策能力培养的教学研究

史金花

摘要：在日常的化学教学中有必要渗透科学风险认知，并通过学习活动的设计帮助学生逐步形成相关的决策能力，从而以理性的态度与行为以及正确的科学价值观，面对、理解并尝试解决生活和生产中与化学相关的问题，享受化学学科给予社会发展、人类生活的幸福与美好。

关键词：科学风险  科学风险认知  决策能力  卤代烃

1 问题的提出

1.1风险认知教育的价值

风险是在主体的决策和实践过程中存在的、与主体的价值目标对抗的一种不确定的危害性。风险认知则指人们对影响日常生活和工作的各种因素的心理感受和认识，是测量公众心理恐慌的指标，公众的每个成员都需要有一定的风险认知能力，才能安稳平和地生活和工作。

因而，风险和风险认知有必要成为学校教育的重要内容，有利于学生形成科学潜在风险的正确认识，既防止了学生产生对科学顶礼膜拜或奉若神明的过渡依赖现象，也能帮助学生克服“谈科色变”、“警惕科学”的恐慌心理。

1.2决策能力的培养

所谓决策能力，是指人们面对问题时，能够依据已有知识和经验提出多种解决方案，并运用科学方法和手段选择出最佳方案的能力。学生的决策能力主要表现为：能够独立掌握并运用知识和方法，善于从不同角度给出多种问题解答方案，善于分析问题并得出最合理的结论。通过决策训练，不仅让学生学到知识，还要培养学生作为决策者所应具备的素质，如思维缜密、具有创新性、坚持原则而又灵活果断等，具备了这些素质也就具备了决策能力。

1.3化学科学风险认知教育与决策能力的培养

化学是一门基础自然科学，同时拥有很强的实践性和应用性，它对提高人类生活质量，解决社会发展过程中所面临的问题发挥着重要作用。然而，从近年来出现在人们视野中的天津港大爆炸、PX项目选址、“我们恨化学”化妆品广告等事件，让化学更多与“危险、有毒、有害”挂钩，人们甚而“谈化色变”。究其原因，不乏与公众对化学知识的缺乏、风险意识的淡薄以及处理问题的决策能力缺失有关。作为一名中学化学教师，我们有责任和义务在日常的化学课堂教学中渗透学科风险认知，并通过对问题的分析、讨论、解决，帮助学生逐步形成决策能力。

2 中学化学科学风险认知与决策能力培养的案例研究

2.1选题与设计思想

可作为中学化学科学风险认知教育的议题，一般来说具有以下特征：有一定的社会关注度、对问题的认识有不同的见解、以学生的学习兴趣为基础。

“卤代烃”是苏教版《有机化学基础》模块中的重要内容，不同于人教版和鲁教版的编排，苏教版教材突出强化了卤代烃对人类生活的影响。一方面，它们是合成医药、农药、染料、香料的基础原料或重要中间体，以此为桥梁可以向很多不同类别的有机物转化;另一方面它们性质稳定、难以降解，在自然界滞留时间较长，从而形成累积性残留，给人体健康和生态环境带来不良的影响。比如，氟利昂从最初公认的无毒无害制冷剂到导致臭氧空洞的元凶;DDT从优异的广谱杀虫剂到全球大范围禁用，但同时也造成了非洲疟疾的再次泛滥。不难看出，卤代烃在某些领域的推广与使用始终存在风险并一直伴有争议。因此，利用这一节课的教学内容，开展科学风险认知教育，使学生对卤代烃有更深入、全面的认识，从而对有机化学的学习产生积极的意义。

基于上述思考，本节课的设计旨在以“卤代烃的性质和应用”为内容载体，立足于学生原有的知识水平，创设贴近学生生活的真实情景，组织师生共同参与的探究活动，并将科学风险认知的教育、决策能力的培养内隐于整个学习过程的始终。实现从生活走进课本，从课本走向实验，从实验领悟生产。

2.2教学过程

环节一：生活中的卤代烃——衣物干洗剂

[情境导入]羊毛制品是生活中不可或缺的保暖利器，但这些衣物脏了该如何洗涤？展示洗标——三氯三氟乙烷干洗

[问题]这里的干洗剂属于哪类有机物，它又为什么可以除去油污？

[投影]连线教材——《化学与生活》：干洗剂的去污原理。

设计意图：选择更加贴近学生生活的内容并结合现有教材创设情境，引出本节课要研究的一类有机物。也激发学生的学习兴趣，并使学生在学习化学知识的同时，运用这些知识解决生活中的问题，提升生活技能。

环节二：工业生产中的卤代烃——油污清洗剂

[过渡]工业生产中，也需要面对工业油污的清洗问题。

[投影]百度百科：工业上使用的用来除去污垢的化学或生物制剂统称为工业清洗剂。今天，我们一起来认识这一种工业上广泛应用的清洗剂1-溴丙烷。

[学生阅读]文献资料

1、1-溴丙烷试剂，对油脂等一般性污迹有很高的溶解力。它的毒性以及对臭氧的消耗能力较小，难燃，相对稳定，被美国环保署列为一定条件下可代替氯代烃类溶剂，安全用于普通金属等洗涤的清洗剂。但使用时仍需注意“在一定条件下”这一前提，注意现场安全操作的条件，如环境通风，做好皮肤防护等必要措施。

2、2-溴丙烷也曾在20世纪90年代中期，在韩国和日本用作工业清洗剂，但由于随后被发现2-溴丙烷对人体有较大影响，高浓度、高剂量接触会引起头痛、眩晕等症状，从而被停止使用。

[问题]1-溴丙烷作为工业清洗劑有哪些特点？

[学生小结] 毒性以及对臭氧的消耗能力较小，但仍需做好防护工作，难燃，相对稳定。

[分组实验] 它的去油污效果与同样常作为溶剂的水和无水乙醇相比如何？实验：铜片涂上凡士林（矿物油），分别放入装有水、无水乙醇和1-溴丙烷的三支试管。（友情提醒：带好橡胶手套）

[观察]1-溴丙烷快速溶解油污，效果好;乙醇中油污部分溶解，水中铜片没有什么变化。

[学生小结]经济、简约、环保、高效是我们工业生产选择的重要依据。

设计意图：结合文献具体认识1-溴丙烷，通过与水、无水乙醇的对比实验，学生亲自感知了1-溴丙烷作为工业清洗剂所具备的快速油污溶解能力。因为该物质可能潜在的毒性，所以学生在进行实验需要有一定的风险意识，并做好防护工作。整个环节的设置，逐步实现了从生活走向生产的初探过程。

环节三：实验探究1-溴丙烷的化学性质

[叙述]水、乙醇、1-溴丙烷都是很好的溶剂，适用的范围有所不同。如果将其两两混合又会有怎样的变化？

[实验探究一] 1-溴丙烷的水解（取代）反应（注意：做好实验防护工作：手套、通风）

[叙述]借助仪器分析是我们常用的手段之一。下面一起来看混合前后，核磁共振氢谱测得的结果。

[学生分析]谱图对比：混合前的有机物有3组峰;混合后的有机物有4组峰，生成了正丙醇。

[叙述]除此之外，反应还生成了什么？你有什么方法可以来进一步确认？

[问题]反应过程中，1-溴丙烷中的化学键如何断裂，为什么会断裂，又形成了什么新的化学键？（学生分析原理）

[拓展视野]同样的原理，1-溴丙烷中的溴原子还可以被其他带负电荷的基团所代替，比如：[回答]加热（升高温度加快反应速率）、加碱（增加了带负电荷的OH的浓度）。

[实验探究二]1-溴丙烷水解反应的条件

[过渡]相同条件下，我们仅把溶剂换成了醇，又会有怎样的变化？

[实验视频]1）1-溴丙烷醇溶液在碱性条件下的反应。2）取反应后的溶液少许，加入硝酸至溶液呈酸性，再加入硝酸银溶液。（学生描述现象）

[问题]结合实验现象分析，在反应过程中1-溴丙烷中哪些化学键发生了断裂？

[叙述]（原理分析）像这样，在一定条件下，从一个有机化合物分子中脱去一个或几个小分子生成不饱和化合物（含双建或叁键）的反应叫做消去反应。

[小结]对比可得：反应试剂、溶剂及温度的不同，都将导致生成的主要产物不同，从而也实现了溴丙烷向各种不同类别的物质转换。

教学反思：对比教材发现，人教版选择的是溴乙烷，苏教版则是1-溴丙烷或2-溴丙烷。研究表明，卤代烃选择主要取决于两点：一是卤代烃的沸点，二是消去反应的生成物（最好为气态物质）。所选卤代烃的沸点，最好高于70℃。当温度低于70℃时，卤代烃发生消去反应的速率非常慢、产生气体的量很少，当温度高于70℃时，则卤代烃发生消去反应的速率比较快、产生气体的量比较多。查阅文献数据，溴乙烷的沸点是38.4℃，1-溴丙烷为71℃，2-溴丙烷为60℃左右。所以，加热条件下，溴乙烷和2-溴丙烷更易挥发，不利于实验进行。同时，为了更好地控制温度，将课本中直接加热的方法改为了水浴加热。而从化学实验中的科学风险考虑，三种卤代烃均有一定的毒性，虽然1-溴丙烷的最小，但仍需做好防护工作，实验过程中要带好橡胶手套，并保持实验环境的通风。而这些风险认知没有直接告知学生，而是以资料卡的形式呈现，通过学生的自主阅读和发现，加深认识与理解。其次，1-溴丙烷消去反应的实验中，用沸点更高的乙二醇代替了乙醇，减少了醇的存在使高锰酸钾溶液褪色的干扰。

对卤代烃的水解反应的实验在课本基础上进行了充實，采用对比分析法，直观地展示卤代烃与水混合可以发生缓慢的反应。再结合物质结构的知识，引导学生自主总结促进反应发生的条件，最后通过实验进一步验证。对于消去反应的理解，沿用了上述探究的思路。

环节四：有机合成工业中的卤代烃——有机化工原料

[叙述]工业上1-溴丙烷还作为化工原料，用于合成农药、医药、染料，在有机合成工业中扮演着非常重要的角色。

[叙述]基于对1-溴丙烷性质的理解，尝试以它为原料合成2-丙醇。（板演）

[拓展与延伸]那么是不是所有的卤代烃都和1-溴丙烷一样能够发生，水解和消去反应呢？

[观察与思考]观察上述卤代烃的结构，判断它们是否可以发生水解反应和消去反应？

[学生总结]尝试对卤代烃水解反应和消去反应发生的结构和其它条件进行归纳和总结：

[总结归纳]不难看出，除了反应试剂、溶剂及温度的不同，有机物本身的结构特点是决定有机物性质最根本的因素。因此，对于有机反应的理解、对于有机物性质的认识往往需要综合考量，科学全面地认识，才能趋利避害，使其为我们的生活生产造福。

参考文献：

[1]王金龙，丁爱军.化学教育，2009，30（2）：64