基于“科学风险认知和决策能力培养”的“氯气”教学设计

魏爱民

（江苏省怀仁中学）

基于“科学风险认知和决策能力培养”的“氯气”教学设计

魏爱民

（江苏省怀仁中学）

一、教材分析

1.教材分析

“氯气”是苏教版必修教材化学1专题2“从海水中获得的化学物质”第一单元“氯、溴、碘及其化合物”中的第一课时的学习内容。本节内容是“运用化学方法进行自然资源开发利用”这个宏大主题的第一节课，是元素及其化合物知识学习的开局之篇。因此，对元素及其化合物的学习具有示范和引领的作用。在此之前，在专题1“化学家眼中的物质世界”中，已经就化学研究的“分类方法”“计量方法”“实验方法”和“模型方法”等进行了初步系统化的学习，这为本节内容的学习奠定了学科方法的基础。本节内容从“自然资源的化学利用”的角度旗帜鲜明地宣示了化学研究对人类社会发展的重要价值，树立了化学学科承担社会责任和推动社会发展的积极形象。此外，由于氯气具有很强的毒性，这涉及到如何避开氯气的毒性而开发更加安全、有效和稳定的消毒剂产品等问题，这些内容对培养学生科学风险意识以及根据科学知识进行科学决策的方法和能力具有重要的教育价值。本教学设计围绕探究氯气的性质、利用氯气的性质、规避氯气的毒性风险而开发出安全有效的消毒剂产品这样一条线索来展开。

2.教学目标

知识与技能：通过实验探究等学习方式认识氯气制备、物理性质、毒性和强氧化性；认识氯气和水及碱溶液反应的本质；了解次氯酸的不稳定性和强氧化性，探究次氯酸盐的漂白、杀菌作用。

过程与方法：了解氯气作为自来水消毒剂以及环境消毒剂的风险；通过探究体验化工专家规避氯气毒性以及次氯酸不稳定性的风险而开发出安全、稳定和高效的氯系消毒剂产品的过程，增强对物质应用的科学风险的意识和进行科学决策的经验和能力。

情感态度与价值观：通过探究学习，树立探究意识，培养科学精神，体会化学学科的科学价值和社会价值，培养学生科学济世的意识和情怀。通过开发有效、安全的氯系消毒剂产品的探索过程，树立物质应用的科学风险意识，认识到科学方法是规避风险的重要手段，培养运用科学知识规避风险的科学决策能力和经验。

3.教学重、难点

重点：氯气强氧化性概念的形成；安全有效的氯系消毒剂开发的决策过程。

难点：氯气的强氧化性概念的形成。

二、教学过程

模块一：氯气的制备

环节1：激发兴趣，引出课题。教师组织学生观看非洲埃博拉病毒疫区的视频。提问：视频中疫区的环境消毒采用了何种消毒剂？该消毒剂如何制备？学生通过观看视频，利用发现法引入含氯消毒剂。

环节2：聚焦氯气，制备氯气。该含氯消毒剂由氯气作为原料制备，因此，必须先制备出氯气。教师播放氯碱工业视频，展示实验室所制备的氯气样品，学生观察氯气的颜色状态。教师讲解氯气的毒性。

模块二：探究氯气的化学性质

环节1：由表及里，形成概念。教师演示氯气分别与铁丝、铜丝、氢气反应。提问：这些反应表现了氯气怎样的化学性质？在教师引导下，通过对氯元素化合价和电子得失的分析，建立“氧化性”概念。

环节2：聚焦氯水，探究成分。教师将20mL水注入装满氯气的矿泉水瓶子中，盖紧，震荡。提问：氯气水溶性如何？氯气的水溶液具有怎样的颜色？如何解释？引导学生得出氯水中含有氯气分子的结论。

环节3：深度探究，促成发现。具有强氧化性的物质一般能够杀菌消毒且同时具有漂白性。教师演示对比实验：干燥的氯气和氯水的漂白性比较。提问：氯水中的漂白性成分是什么？在观察氯水光照产生氧气的实验基础上，引导学生推理发现氯水中漂白性物质为次氯酸。

模块三：开发安全、稳定和高效的氯系消毒剂

环节1：关注应用，聚焦风险。教师提问：既然次氯酸具有强氧化性（由漂白性推理得到），能够杀菌，那么能否用氯水作为疫区环境的消毒剂？是否存在什么风险？播放视频：某市自来水厂氯气泄漏事故，消防队处理泄漏氯气的现场。提问：消防员用碱液或石灰乳处理氯气的原理是什么？引导学生思考、讨论、形成结论。（氯水挥发出有毒的氯气，而次氯酸不稳定易分解，因此，氯水不能作为环境消毒剂）。

环节2：积极尝试，探究创新。教师提问并引导探究：次氯酸钠能否杀菌消毒？引导学生设计实验进行探究。（用漂白性代替杀菌性进行实验）

环节3：深度探究，促成发现。讨论：对次氯酸盐和氯水两种消毒剂进行对比，分别从安全性、稳定性、经济性（便于储运）进行风险比较，做出决策：次氯酸钠能否作为环境消毒剂使用？

环节4：展示应用，体现价值。观看视频：非洲埃博拉疫区中国医疗志愿队的卓越工作电视片。中国志愿者在诸多国家撤退的关键时刻义无反顾地投入到非洲埃博拉疫区，帮助非洲人民战胜埃博拉疫情，赢得国际社会广泛赞誉。展示在非洲疫区所使用的消毒措施（环境消毒使用次氯酸钠消毒液），体现化学研究对人类社会的重要价值。

环节5：风险评估，学会决策。教师提问：次氯酸盐是否具有绝对的安全性？播放视频：某家庭主妇将洁厕剂和“84消毒液”混用而引起中毒的新闻报道。总结讲述：物质的运用，不可能有绝对的零风险。只有掌握足够的知识，采取正确的行动方式，才能很好地规避风险。此外，人们对物质运用风险的认识是逐步发展的。比如，氯气曾经被认为是很好的自来水消毒剂，但是，近年来的研究却发现，氯气消毒会产生一些有机氯化物，对模块四：知识线索整理

人体健康不利。目前国际上逐步使用更加安全的二氧化氯取代氯气作为自来水的消毒剂。因此，揭示潜在的风险，需要持续发展科学研究事业，因此，科学研究永无止境。

通过对本节课堂叙事的回顾，将叙事的情节整合为知识线索（如何用氯气作为原料制备安全高效的氯系消毒剂），建构完整的意义链。

三、教学反思

1.构建课堂知识叙事结构

知识叙事结构是影响课堂教学的重要的全局性因素。良好的知识叙事结构在推动知识意义的建构和促进认知发展方面具有重要功能。本教学设计从非洲埃博拉病毒的疫情消毒需要出发，引出氯系消毒剂的制备探索，最终以中国医疗志愿人员采用次氯酸钠作为消毒剂帮助非洲疫区战胜疫情的情节作为收尾。该知识叙事的设计试图将氯气制备、性质和用途等知识目标融汇到“科学造福人类”和“中国的全球意识”等时代主题中，赋予知识学习以现实意义。

2.科技风险和决策能力教育

当今中国，在建设创新型国家的大潮中，科学技术的发展和运用日新月异。科学技术发展方向的判断和科技发展战略的决策面临着多重风险的挑战；科学技术在给人们带来福祉的同时，也带给人类社会在环境、健康和生命财产等多方面的风险。因此，在中学进行科技风险教育和科学决策能力的培养应该引起应有的重视。本教学设计以安全高效的消毒剂制备为线索，通过信息收集、实验探究、合作讨论等方法进行学习，按照风险认知、风险研究、风险决策和风险反思的线索，体会化学物质应用的风险，培养科技风险意识和风险决策能力，从科技风险教育的角度践行科学素质教育的核心课程目标。

［1］周菲.风险决策的认知心理分析［J］.辽宁大学学报，2006（7）.

［2］孙壮珍，宋伟.公众科技风险感知与科技决策“困惑”之实证考量［J］.科学学与科学技术管理，2014（8）.

·编辑杨国蓉