“鋼鐵冶煉中的科學風險”主題式教學及點評

嚴西平　倪娟

摘要：為促進初中生認知科學風險、發展風險決策能力，結合初中化學教材“鋼鐵冶煉”的內容，嘗試了主題式“風險教育”的課堂教學，提出了“認知-評估-決策”整體推進的教學策略。

關鍵詞：科學風險；風險決策能力；化學教學；主題式教學

文章編號：1005-6629（2016）1-0041-05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1.選題與設計思想

科技風險教育活動，它的基本目標是引導學生正確理解科學的作用，具備科技關涉的責任倫理意識，形成良好的科技風險素養。傳統的學校風險教育活動僅僅在于培養學生應對自然災害、突發事故及流行疾病等所必要的自救自保的技巧和能力，存在不能完全呈現客觀存在的各種風險，且形式與內容嚴重脫節等顯見弊端。

“鋼鐵冶煉”是滬教版初中化學教材第5章的主要內容之一，傳統上其教學從理論到實踐，都沒有涉及“風險教育”，致使學生的“風險意識”幾乎為零：氧化鐵肯定能還原生成鐵；實驗都是百分百成功的；生產是絕對安全的；“三廢”排放對環境和生態的影響只是文字上的感覺……“風險決策能力”更是無從談起。如果重新審視這些被忽視的內容，并加以合理重組，那么“科學風險”的多種表現形式：認知風險、實驗風險、生產風險、環境與生態風險等都能得到充分的表達，“風險決策能力”以及科學認知態度、遵守實驗安全規程、正確應對實驗意外、安全生產的意識、環境生態影響的警覺等都能在學生的反應得以表現。

按現行課標的三維教育目標，“科學風險”和“決策能力”屬于情感態度價值觀維度的內容，這種隱性教育功效是在常規教學中難以顯現的。我們認為把認知科學風險、發展決策能力當作主題，以“鋼鐵冶煉”內容為載體，立足于學生的知識水平和生活實際，創設打通書本世界和生活世界隔閡的真實情景，那么將呈現“內容更綜合、情景更生動、學習更主動、合作更密切”的特點。因此，以主題課形式嘗試情感態度價值觀教育成為我們設計本課的主導理念。

從課本走向生活，從實驗到生產，“鋼鐵冶煉”內容是“化學-技術-社會-環境”大系統的最佳投影之一。在筆者支教的張家港南豐鎮，就有一座現代化的鋼鐵企業——永聯鋼鐵（以下簡稱永鋼），經過短短30年從無到有、由弱變強的發展，已經躋身為中國鋼鐵行業的第一方陣。永鋼所在的永聯村也已華麗蛻變為中國新農村的標桿。聯系永鋼發展，深化風險教育，讓鄉土素材成為農村學生最接地氣的活教材，也更能體現風險教育的實用價值。

2.教學主線及流程

我們為這節課設計了三條主線，一條是“風險種類”的認知；另一條是“風險大小”評估；再有一條是“風險決策”的培養。三條線橫向推進、縱向關聯、全面提升。具體見圖1：

3.教學過程及點評

3.1對“科學風險”和“決策能力”的了解

[展示]天氣預報中的“紫外線強度”（見圖2）

[討論]如何防止皮膚曬傷？

[小組匯報]如果把陰雨天的紫外線照射強度引發的曬傷風險定為0，而把烈日下曬脫皮風險定為100%的話，那么圖2中的天氣風險指數是多少？（教師指導學生移動小展板上磁條來定位本小組認定的評估值，最后由教師匯總報出6個小組的平均值，約35%，見圖3。下同）

點評：引入比較自然。“科學風險”和“決策能力”對初中生來說是比較陌生和難以理解的概念。怎樣在課的一開始就能讓學生很快接受并理解呢？引入易懂的天氣預報術語，學生一下子就明白了“紫外線照射強度”就是潛在的對皮膚的傷害風險程度，就是一種天氣現象中的“科學風險”。同時學生很快就能想出應對的措施：打傘、戴墨鏡、避免暴曬等。這其實就是“決策能力”的表現。有了這層鋪墊，學生接下來對“鋼鐵冶煉中的科學風險”有了參照，回答和討論明顯直入主題。另外，科學風險指數設計形象生動，用學生最熟悉的百分制來度量，能調動學生參與評估的積極}生。

[情景導入]視頻《永鋼30年發展》

[引導]在我們美麗的家鄉，有一座現代化的鋼鐵城，它就是我們的驕傲——永聯鋼鐵！我們已經學習了在高爐里冶煉赤鐵礦的初步知識，從反應原理、實驗操作再到實際生產會不會也有科學風險呢？

3.2對“一氧化碳還原氧化鐵”反應的再認識

[板演]一氧化碳還原氧化鐵的反應方程式（學生分組在小展板上書寫）

[展示]（1）新舊版本教材中兩種“一氧化碳還原氧化鐵”的實驗裝置圖（見圖4）；兩種實驗條件下產物的對比檢驗（分別用磁鐵吸引和滴加稀鹽酸：都能被吸引，但是只有B中的產物才產生氣泡）。

（2）資料：氧化鐵在不同溫度下逐步還原的過程（即氧化鐵-四氧化三鐵-氧化亞鐵-鐵，逐步失氧，見圖5）

[視頻]數字化測溫。A中酒精燈外焰峰值約658℃；B中酒精噴燈外焰峰值約887℃。

【展示】

[討論】（1）條件不同產物會不會不同呢？對“取樣加稀鹽酸”檢查產物是如何理解的？

（2）除了金剛石、石墨外你還知道哪些新的碳單質？碳的氧化物只有一氧化碳和二氧化碳嗎？鐵跟氧氣的反應只能是在點燃條件下生成四氧化三鐵嗎？

（3）在學習過程中我們應該秉持什么樣的認知態度？

[展示]針對（2），展示C60、石墨烯等微觀模型示意圖和C2O3、C5O2等化學式。針對（3）總結出以下觀點：不僵化、不守舊、不一成不變：不要只盯著課本，要多看課外科普書籍雜志，充分利用網絡資源，拓展視野；要用發展的眼光看待人類認識物質世界所取得的成就，包容開放、與時俱進等。

[小組匯報]“認知風險”指數為多少？（同上，教師統計，6個小組評估值均約為30%）

點評：強調“認知風險”是對傳統知識教學的有益補充。一線教師在中高考的壓力下'不敢放開手腳，割舍了不少適應未來社會生活應有素養的教學內容。于是課文就是金科玉律，不得觸碰：概念背記一字不差、方程式書寫亙古不變、實驗異常現象視而不見……這樣的教與學一點“風險”都沒有了，當然學生也會喪失理解化學本質的新途徑，分析能力、批判性思維和創見性思維也會受到影響，“形成科學決策能力”將變為無米之炊。一味拋棄知識的復雜性，背離了化學“本真教學”的目標，學生認知固化了、思維僵化了、行動鈍化了，后續的風險教育難以取得明顯的效果。另夕卜展開拓展性討論并形成應秉持的認知觀并不是節外生枝，是一種較好的由點及面的深化形式。

3.3對“一氧化碳還原氧化鐵”實驗的再認識

[展示]教師實驗片段

[討論]（1）為什么要先通一氧化碳？

（2）尾氣處理的酒精燈何時點燃？

（3）實驗結束時為什么要先停止酒精噴燈的加熱，繼續通一氧化碳？

（4）出現玻璃管燒穿的意外情況，該怎么辦？

[小組匯報]“實驗風險”指數為多少？（同上，教師統計，6個小組評估值均約為65%）

點評：在現有實驗條件下，玻璃管受高熱破裂屬于隨機風險事件，其風險指數較高，難以避免。在不知道這一風險的情況下，當風險突然產生時，人的本能反應是保護自己和身邊的人不受傷害，因而有了學生的回答“戴手套”、用坩堝鉗拆破損的裝置。而站在筆者的角度，想保留玻璃管中的固體，因而用木塊“堵”，但沒有成功，從而啟用了備用裝置。通過這一事例，可以教育學生，在面對未知的風險時，要理智地、正確地應變，以保護自己和身邊的人的安全為前提，同時想出應對事故的補救措施，將突發風險造成的負面影響降到最低。

[過渡]為什么實際生產不用課本上的實驗裝置，而用高爐呢？這樣的好處在哪里？會帶來什么更大的生產風險嗎？

3.4對“鋼鐵冶煉”過程中生產風險的認識

[展示]（視頻）某鋼廠的轉爐爆炸事故

[閱讀]資料卡之1《鋼鐵安全生產的風險》

[小組匯報]“生產風險”指數是多少？（同上，教師統計，6個小組評估值均約為70%）

3.5對伴隨“鋼鐵冶煉”而來的環境、生態等諸多挑戰的認識

[展示]鋼鐵冶煉過程對環境、生態、健康的影響（觀看視頻：“高爐灰”為何成了香餑餑？）

[閱讀]資料卡之2《鋼鐵生產過程中的“三廢”》

[小組匯報]“環境、生態風險”指數是多少？（同上，教師統計，6個小組評估值均約為60%）

點評：鋼鐵的大量生產所形成的環境風險和生態風險以“風險社會化”的形式表現出來，成為全社會都必須面對的問題。這一內容的交流，也啟發我們對未知事物是否存在風險，可以用查找資料的方式來獲取其風險的評估信息、風險的等級以及降低風險可以采取的方法。這一環節中有一處學生的反應出乎教師的預設，原以為做了很多鋪墊，學生應該認為鋼鐵生產過程中的“三廢”對環境、生態的影響比較嚴重，但他們評估出的風險指數卻低于實驗風險和生產風險，對此筆者機智地展開了深入探討，舉例說明霧霾的主要來源之一就是鋼鐵企業排放的煙塵，首都鋼鐵廠都整體搬遷到了河北省。廢渣通過水體、土壤而帶來的危害經過較長的時間才能顯現出來，同學們身體現在感覺無恙，并不意味著這類風險小。這樣的即興教育收效比預設的更嫵

3.6對“永鋼與環境生態和諧發展”的期盼

[辯論]你的態度如何？

正方：積極關注。參考觀點：永鋼就在我們身邊，我們是南豐的未來；永鋼生產帶來的環境污染和生態破壞與我們每個人的健康長壽息息相關；我們必須展示主人翁的責任感，關心我們家鄉的藍天碧水，積極參與永鋼的環保宣傳等。

反方：淡然處之。參考觀點：我們還是學生，要以學業為重；永鋼的環保做得還不錯，感覺不到什么污染，身體目前還挺好的；環保的事情是大人的事，我們小孩不懂，也沒有資格去管；靠政府監管和社會輿論的監督就可以了等。

[展示]視頻《永鋼走上和諧發展之路》

[閱讀]資料卡之3-6《永鋼對社會的貢獻》、《永鋼發展帶動永聯村飛躍》、《工業“三廢”變成“小三寶”》、《高爐余熱‘催熟”新產業》

[討論]如何看待這種發展？（風險是否可控？怎樣處理企業發展與環境保護、生態平衡、健康生命的關系？）

點評：永鋼勇于承擔社會道義責任，投入巨資，進行科學的三廢治理，大幅降低生產排放的廢棄物，讓天更藍、水更清，形成人與自然的和諧統一。使鋼鐵廠周邊的環境風險和生態風險得以大幅度地降低。這種低碳綠色發展的鮮活實例生動地教育了學生：只要了解風險在能夠控制的范圍內，做好防范風險的充分準備，對社會發展有利的事應該喝彩！這一環節充分利用鄉土素材，拉近了農村學生和現代化工業的距離，增強了對家鄉和諧發展的關愛情懷。這種充滿正能量的辯論總結也把學生引領到認知風險的價值高地，為價值觀教育增色不少c

3.7課堂小結（結合圖6，教師引導，師生總結）

[展示]（1）科學風險認知伴隨化學學習整個過程，要培養這種意識。

（2）決策能力伴隨風險意識的深化會逐步提高的。

點評：一種精心開發的概念圖統攝了學生的風險認知和決策能力，起到了畫龍點睛的效果，升華了本課的主題教學。