基于科學風險認知和決策能力的課例研究

都承峰+奚小玲

摘 要：緊密圍繞生活中的“補血劑”為主線展開教學，展開藥物使用的風險認知教學，使學生對鐵鹽與亞鐵鹽的認知從感性認識上升到理性認識，使學生體會化學物質應用的風險，強化學生的風險認知，培養其科學風險意識和風險決策能力。

關鍵詞：風險認知；決策能力；課例研究

一、 設計思路

從生活走進化學、用實驗探究化學、用化學視角關注生產生活。本節課采用主題式教學模式，緊密圍繞生活中的“補血劑”為主線展開教學，探討其鐵元素的存在形式、性質、檢驗、轉化。設計了四個環節，四看琥珀酸亞鐵片說明書，使學生對鐵鹽和亞鐵鹽的認知從感性認識上升到理性認識，展開藥物使用的風險認知教學，使學生體會化學物質應用的風險，強化學生的風險認知，培養其科學風險意識和風險決策能力。

二、 教學實錄

【環節一】感知Fe2+和Fe3+的魔力

【情境引入】表演小魔術

用一根玻璃棒在一杯茶水中輕輕攪拌，茶水立即變黑（玻璃棒上沾有鐵鹽）。向變黑的茶水中滴加幾滴檸檬汁，茶水立即變回原來的顏色（檸檬汁含維生素C）。

【師】你們想知道這個魔術的玄機嗎？通過本節課的學習，我們來給這個魔術解密。

【投影展示】驗血報告單，數據顯示患者的血紅蛋白含量明顯偏低。醫生的診斷——缺鐵性貧血，貧血就要補血。

【師】補血其實就是要補一種元素，大家知道是什么元素嗎？

【生】補“鐵”元素。

【問】如果你是一位醫生，你會給這位患者怎樣的建議？

【生】（暢所欲言）用鐵鍋炒菜，吃鐵強化醬油，服用補鐵劑，吃血爾、阿膠等等。

【師】我通過市場調查，發現補鐵劑可謂琳瑯滿目，品種繁多。形態上有液態的、固態的。目前首選口服補鐵劑為琥珀酸亞鐵，因為它吸收率高，對胃腸刺激性小，是有效而安全的補血劑。（實物展示）

【問】補鐵劑中鐵元素是什么價態？服用藥物前要做的第一件事情是什么？

【生】閱讀說明書。

【師】引導學生第一次閱讀琥珀酸亞鐵片說明書，談談你對藥品的認識。

【生】含的是Fe2+，要控制用量，有很多注意事項等等。

【師】Fe2+是血紅蛋白的重要組成，缺鐵時，血紅蛋白攜氧能力下降，造成缺鐵性貧血。

【設計意圖】化學源于生活，教學緊密聯系學生的生活經驗，展開藥物使用的風險認知教學，讓學生認識到可能潛在的風險，強化學生的風險認知，同時培養學生的探究品格。

【環節二】探究Fe2+和Fe3+的檢驗

【交流與討論】如何檢驗Fe2+和Fe3+？

【生1】觀察溶液顏色，Fe2+是淺綠色的，而Fe3+呈現黃色。（方法1）

【生2】我認為可以選擇氫氧化鈉溶液，如果出現紅褐色沉淀的是Fe3+，出現白色沉淀的是Fe2+。（方法2）

【師】實驗是化學的最高法庭，用實驗來驗證這位同學的觀點。

【學生實驗1】取2支試管，分別加入1mLFeCl3和 FeSO4，再分別加入少量NaOH，觀察實驗現象。并將裝有FeSO4試管的生成物全部倒到墊有濾紙的表面皿上。

【生】形成認知沖突，FeCl3溶液中加入NaOH溶液看到了紅褐色沉淀是Fe（OH）3，FeSO4溶液中加入NaOH溶液看到的是灰綠色的沉淀。

【師】Fe（OH）2沉淀是灰綠色嗎？我給大家演示一個實驗。

【演示實驗1】Fe（OH）2的制備。

【師】之所以沒有看到白色沉淀都是誰惹的禍？

【生】氧氣。

【師】在空氣中，Fe（OH）2白色沉淀快速變成灰綠色，最終變成紅褐色。這是Fe（OH）2特有的現象，常用于亞鐵離子的檢驗。大家觀察一下剛剛倒到濾紙上的Fe（OH）2沉淀顏色的變化。

【生】書寫相關的離子方程式或化學方程式。

【設計意圖】設計對比實驗，形成認知沖突，通過分析實驗的“異常現象”來培養學生的決策能力。

【師】課本P75頁信息提示：還可以選擇硫氰化鉀溶液。指導學生閱讀。

【學生實驗2】取2支試管，分別加入1mL的FeCl3和FeSO4，再分別滴加幾滴KSCN，觀察實驗現象。

【生】匯報現象，FeCl3液中加入幾滴硫氰化鉀溶液，看到了血紅色溶液，FeSO4溶液中加入幾滴硫氰化鉀溶液，無現象。

【師】請利用提供的試劑（氯水、雙氧水）驗證我們的理論分析。

【學生實驗3】在剛剛沒看到現象的試管中加入氯水或是雙氧水，看到了溶液變紅。

【實驗結論】Fe2+有較強的還原性，可以被氯水、雙氧水、氧氣、酸性高錳酸鉀等氧化。

【師】板書構建“鐵三角”。

【歸納小結】列表對比Fe3+、Fe2+的三種檢驗方法并進行評價。

【環節三】理解Fe2+和Fe3+的轉化

【師】請看說明書的【性狀】欄目，本品為薄膜衣片，除去薄膜衣后顯暗黃色。

【問】思考藥片包衣的主要作用是什么？

【生】第2次閱讀說明書，回答：防止Fe2+被空氣中氧氣氧化成Fe3+。

【師】如何檢驗琥珀酸亞鐵片中的Fe2+？請同學們設計并書寫出檢驗方案。

【生】匯報設計的方案，師生加以點評，歸納總結出下面的方案。

實驗方案：

①用小刀刮去薄膜層（可以不做，說明書中說包衣是胃溶性的），將藥研磨；

②取半藥匙粉末于試管中，加鹽酸溶解、振蕩、靜置；

③滴加幾滴KSCN溶液進行檢驗。

【師】大家預測會有什么現象？

【生】看不到明顯現象，溶液不變紅。endprint

【師】讓學生按照實驗方案進行分組實驗。要求學生認真仔細操作，注意觀察實驗現象。

【學生實驗4】實驗結果和預測的結果不一致。加KSCN溶液直接變紅，檢驗出Fe3+。

【師】藥片說明書上強調的是含有Fe2+，但是大家檢驗出來的為什么是Fe3+？難道這是一盒黑心藥？請同學們分析原因。

【生】將藥片碾碎，加鹽酸溶解，這個過程，經歷的時間較長，和空氣接觸較多，Fe2+可能被氧氣氧化成Fe3+，所以加入KSCN會出現血紅色。

【師】回答得很好，Fe2+還原性極強，很容易被空氣中的氧氣氧化。如何使紅色溶液褪色？

【生】加還原劑，如鐵粉、銅粉。

【學生實驗5】向剛剛的紅色溶液中加入1/2匙的鐵粉，快速振蕩，靜置15秒，看溶液顏色變化。

【現象】溶液紅色褪色。

【結論】Fe3+有較強的氧化性，可以被鐵、銅等還原。

【練一練】寫出Fe3+和Fe反應的離子方程式。

【師】板書構建“鐵三角”。

【設計意圖】實驗過程是進行實驗風險教育的素材：實驗異常現象的風險、實驗失敗的風險等。引導學生分析異常現象的原因，利用這些“失敗”作為課堂的動態資源，來強化學生的決策能力。

【提問】如果誤食亞硝酸鈉會使人中毒，因為亞硝酸鈉會使Fe2+轉化為Fe3+，生成高鐵血紅蛋白而喪失與O2的結合能力。生死時速，假如你就在患者身邊，你準備怎么辦？

【演示實驗2】滴有硫氰化鉀的鐵離子溶液與維生素C的反應。

【生】第3次閱讀說明書，思考維生素C的作用：維生素C是抗氧化劑，具有還原性，可以將人體無法吸收的鐵離子變成易被人體吸收的亞鐵離子。當然這只是緩解癥狀，患者還需及時就醫。

【設計意圖】讓學生將所學知識與解決生活中的實際問題結合起來，教會學生正確處理風險危機，培養學生如何根據具體情況選擇合適方法的決策能力。

【環節四】感悟Fe2+和Fe3+的應用

【情境1】實驗員小王的困惑，昨日配制的硫酸亞鐵溶液怎么變成了淺黃色呢？該如何處理？

【學生】討論回答，被氧氣氧化，可以加鐵粉防止氧化。

【情境2】藍黑墨水的奧秘

資料1：藍黑墨水主要原料為鞣酸亞鐵和藍色顏料。剛開始書寫時顯示的是顏料的藍色，在空氣中鞣酸亞鐵被氧氣氧化變成黑色不溶性的鞣酸鐵，使字跡變黑，持久不褪。

資料2：茶葉中含有鞣酸。

【生】第4次閱讀說明書，思考為什么“本品不應與濃茶同服”？

【師】服用補鐵劑時，外表的包衣溶解后，Fe2+進入體內就會部分開始被氧化成Fe3+，茶水中含有鞣酸，會與Fe3+反應，迅速生成黑色極難溶的鞣酸鐵（三價鐵）沉淀，使人體無法吸收其中的鐵元素，降低吸收效果。

【設計意圖】再讀藥物說明書，使學生深刻認識到藥物的使用禁忌，如果濫用，不僅沒有補鐵的效果，甚至會產生很多意想不到的危害，對人的健康造成“風險”，存在安全隱患。課堂中引導學生形成風險評估的習慣與意識，培養學生運用所學知識去研究、解決問題的綜合水平。

【師】現在你會對課堂剛開始做的那個魔術解密了嗎？

【師】化學是一門有趣的、有用的、實用性的科學，我們要學好它、用好它，關注與化學有關的社會、生活熱點問題，并學會從化學的視角去解決一些問題，提高科學風險認知和決策能力的素養。

三、 教學反思

1. 聯系生活實際提高學生對科學風險的認知能力

基于生活中的問題來導入新課，激發學生的學習興趣。關注與化學有關的生活題材來創設教學情境，通過設計濃茶變色小魔術、展示真實的驗血報告單、展示琥珀酸亞鐵片實物、亞硝酸鈉中毒的急救方法等與生活密切相關的問題情境，進行任務驅動式教學。試圖從生活知識中提煉出化學學科知識，分析討論鐵鹽與亞鐵鹽的性質、檢驗、轉化等，并從中進行實驗“異常”、藥物使用風險認知的教學，提高學生對科學風險的認知能力，并有意識地引導學生從多角度對相關問題作出決策判斷。

2. 利用學生已有知識和經驗培養學生的決策能力

設計這節課的幾個環節，如探究Fe2+和Fe3+的檢驗、理解Fe2+和Fe3+的轉化，教師不能急于包辦講完，而是先由學生用他們的已有經驗得出一些初步的解決方法，給學生創造一個相互交流、集思廣益的氛圍，課堂中引導學生養成有證據地思考問題，理智地處理問題，民主地對待不同的意見，綜合地看待問題，從而形成正確的科學價值觀以及與風險認知所對應的決策能力。

參考文獻：

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[5]葉書林.“鐵離子、亞鐵離子的性質與轉化”教學設計[M].中學化學教學參考，2014，（11）.

作者簡介：

都承峰 奚小玲，現就職于江蘇省常州市第一中學。endprint