基于“科學風險認知和決策能力培養(yǎng)”的“氯氣”教學設計

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1專題2“從海水中獲得的化學物質”第一單元“氯、溴、碘及其化合物”中的第一課時的學習內容。本節(jié)內容是“運用化學方法進行自然資源開發(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習的開局之篇。因此，對元素及其化合物的學習具有示范和引領的作用。在此之前，在專題1“化學家眼中的物質世界”中，已經(jīng)就化學研究的“分類方法”“計量方法”“實驗方法”和“模型方法”等進行了初步系統(tǒng)化的學習，這為本節(jié)內容的學習奠定了學科方法的基礎。本節(jié)內容從“自然資源的化學利用”的角度旗幟鮮明地宣示了化學研究對人類社會發(fā)展的重要價值，樹立了化學學科承擔社會責任和推動社會發(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，這些內容對培養(yǎng)學生科學風險意識以及根據(jù)科學知識進行科學決策的方法和能力具有重要的教育價值。本教學設計圍繞探究氯氣的性質、利用氯氣的性質、規(guī)避氯氣的毒性風險而開發(fā)出安全有效的消毒劑產(chǎn)品這樣一條線索來展開。

2.教學目標

知識與技能：通過實驗探究等學習方式認識氯氣制備、物理性質、毒性和強氧化性；認識氯氣和水及堿溶液反應的本質；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，增強對物質應用的科學風險的意識和進行科學決策的經(jīng)驗和能力。

情感態(tài)度與價值觀：通過探究學習，樹立探究意識，培養(yǎng)科學精神，體會化學學科的科學價值和社會價值，培養(yǎng)學生科學濟世的意識和情懷。通過開發(fā)有效、安全的氯系消毒劑產(chǎn)品的探索過程，樹立物質應用的科學風險意識，認識到科學方法是規(guī)避風險的重要手段，培養(yǎng)運用科學知識規(guī)避風險的科學決策能力和經(jīng)驗。

3.教學重、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：探究氯氣的化學性質

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。提問：這些反應表現(xiàn)了氯氣怎樣的化學性質？在教師引導下，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？引導學生得出氯水中含有氯氣分子的結論。

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)生氧氣的實驗基礎上，引導學生推理發(fā)現(xiàn)氯水中漂白性物質為次氯酸。

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：關注應用，聚焦風險。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？引導學生思考、討論、形成結論。（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。教師提問并引導探究：次氯酸鈉能否殺菌消毒？引導學生設計實驗進行探究。（用漂白性代替殺菌性進行實驗）

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行對比，分別從安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性（便于儲運）進行風險比較，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)化學研究對人類社會的重要價值。

環(huán)節(jié)5：風險評估，學會決策。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。總結講述：物質的運用，不可能有絕對的零風險。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)避風險。此外，人們對物質運用風險的認識是逐步發(fā)展的。比如，氯氣曾經(jīng)被認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，揭示潛在的風險，需要持續(xù)發(fā)展科學研究事業(yè)，因此，科學研究永無止境。

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），建構完整的意義鏈。

三、教學反思

1.構建課堂知識敘事結構

知識敘事結構是影響課堂教學的重要的全局性因素。良好的知識敘事結構在推動知識意義的建構和促進認知發(fā)展方面具有重要功能。本教學設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。該知識敘事的設計試圖將氯氣制備、性質和用途等知識目標融匯到“科學造福人類”和“中國的全球意識”等時代主題中，賦予知識學習以現(xiàn)實意義。

2.科技風險和決策能力教育

當今中國，在建設創(chuàng)新型國家的大潮中，科學技術的發(fā)展和運用日新月異?？茖W技術發(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險的挑戰(zhàn)；科學技術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)等多方面的風險。因此，在中學進行科技風險教育和科學決策能力的培養(yǎng)應該引起應有的重視。本教學設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、合作討論等方法進行學習，按照風險認知、風險研究、風險決策和風險反思的線索，體會化學物質應用的風險，培養(yǎng)科技風險意識和風險決策能力，從科技風險教育的角度踐行科學素質教育的核心課程目標。

參考文獻：

[1]周菲.風險決策的認知心理分析[J].遼寧大學學報，2006（7）.

[2]孫壯珍，宋偉.公眾科技風險感知與科技決策“困惑”之實證考量[J].科學學與科學技術管理，2014（8）.

編輯 楊國蓉