对化学学科核心素养体系中“风险评估与安全意识”的教学思考

唐隆健

摘要： 对高中化学学科核心素养体系中“风险评估与安全意识”内容的背景意义和特点进行解读，分析了化学学科核心素养中“风险评估与安全意识”维度的基本要素，并重点结合高中阶段的化学实验、元素化合物及化学反应原理等具体教学模块，探讨在教学实践中渗透落实“风险评估与安全意识”素养的具体方略和注意事项。

关键词： 化学核心素养; 风险评估与安全意识; 教学实例

文章编号： 1005-6629（2019）11-0030-04            中图分类号： G633.8            文献标识码： B

高风险是现代社会的突出特征之一，以至于有社会学家建议将现代社会称为“风险社会”，因人类理性认知的局限和大量外部事物的未知性与突发性，使风险的存在无论在个体层面还是社会层次都是客观、普遍和永恒的。而在分析导致现代社会风险增长的原因时，科学技术作为重要风险源早已引起学界关注，并认为风险是科学技术的内在属性之一[1]。单从化学学科视角看，现代社会的风险也无处不在。从婴儿奶粉到老人保健品，我们不少人或许一辈子都在被动、无意识地（无论你学不学化学）接触某些有害物质（如甲醛超标产品），关键是社会发展和日常生活的确早已离不开各种化学品（利大于弊），除非人们愿意让自己生活水平倒退几百年。当然，其他学科带来的风险问题也很多（如核污染、克隆人等）。

因此，现代社会从个人层面到国家集体都急需“风险评估与安全意识”这一重要素养来保驾护航。然而，我国当前教育对这一素养的具体要求与课程落实仍有待加强，很多学校的安全风险教育（如消防、地震演练）往往流于形式且内容单一，未能真正在日常课程和教学中潜移默化、一以贯之，而具体学科教学中涉及科技风险和安全话题时往往浮光掠影，这种现象不能不引起广大教育工作者关注。

1  最新化学课程标准中有关“风险评估与安全意识”素养的要求与解读

正因为在现代社会“风险评估与安全意识”素养对个人和社会健康发展极为重要，故《普通高中化学课程标准（2017年版）》在附录1“化学学科核心素养的水平划分”中对该素养提出了明确要求与解读，其中“素养5  科学态度与社会责任”一栏中的水平1指出“具有安全意识，逐步养成严谨求实的科学态度……”，并在水平2中强调“能运用所学知识分析和探讨某些化学过程对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估”，另外水平4也指出“能依据‘绿色化学思想和科学伦理对某一个化学过程进行分析，权衡利弊，作出合理的决策……”[2]。

可以看出，新一轮化学课程标准一方面将“风险评估与安全意识”明确纳入了学科核心素养体系，但另一方面又是将其置于“素养5  科学态度与社会责任”下的具体素养水平中，并强调在具有安全意识和绿色化学观念的同时要能欣赏化学对人类文明的伟大贡献[3]，这应当是化学课标制定组慎重考虑后的巧妙安排，也是一段意味深长的解说，因为这里牵涉到化学学科强调“风险评估与安全意识”素养的特殊性。

2  化学学科关注“风险评估与安全意识”素养教育的特殊性

2.1  安全风险问题历来在从事化学实验与化工生产的人群身上比较突出

我国每年都有多起较大化工事故，如近年从2015年的“8·12天津滨海新区特大爆炸事故”到2019年刚发生的“3·21江苏盐城特大化工爆炸事故”等教训惨重，可见当前我国化工行业从管理层到普通职工其风险评估与安全责任素养之匮乏。当前，化学实验室安全问题同样备受关注，近年来许多著名高校实验室事故频发（如2008年美国加州大学洛杉矶分校一研究助理在取用丁基锂过程中因药品自燃致烧成重伤并死亡、2015年清华大学化学系一实验室因爆炸导致一名博士后当场死亡），更是将实验室安全问题推向了全球舆论的风口浪尖。因此，强调在化学教学中关注和落实“风险评估与安全意识”素养已迫在眉睫。

2.2  化学学科发展学生“风险评估与安全意识”素养应特别注意方式和度

在化学教学实践中发现，学生对科学风险的认知常表现出与社会群体相似的两种不良倾向： 一种是科学风险意识的缺乏，另一种是对科学风险的过度反应[4]。因此存在一种顾虑，即由于在化学教学中过于强调和渲染“风险评估与安全意识”，甚至有意无意夸大了某些化学品和化学反应的危险和负面影响，可能会无形中增加学生对化学的恐惧心理和厌恶情绪。所以，在化学教学中一定要把握好方式和度： 一方面，要在化学教学中充分重视和培养学生的风险评估与安全意识素养（这是为学生和社会安全负责的必然要求），使学生知道安全风险问题可以科学评估和正确规避，并掌握防范和应对常见安全事故的技能;另一方面，还要特别引导学生注意一个事实，即一些化学试剂、實验和化工生产固然存在安全风险，但人生在世本来就处处充满风险和危机，每年因溺水、火灾、矿难、传染病、交通事故和地质灾害等伤亡的人数远比在化学实验或化工生产中伤亡的多，从而使学生对化学中的安全风险问题能持理性平和的态度。

2.3  化学学科蕴含丰富的“风险评估与安全意识”素材

化学在培养“风险评估与安全意识”素养上确有独到学科优势，因为其中涉及安全风险的话题和素材案例俯拾皆是，从食品添加剂、人造脂肪、合成抗生素、兴奋剂到化妆品、装修材料、化肥农药等不胜枚举，从而确保“风险评估与安全意识”素养能统领和贯穿化学教学始终，这或许是其他学科难以替代比拟的。

因此，笔者认为关注落实化学核心素养中有关“风险评估与安全意识”维度的要求，既是着眼于化学工作者的切身安全问题（且该素养迁移性极强），又有助于广大师生及公众对化学风险问题的正确理解（如懂得如何科学评估和规避），从而使大家能以一种正常、无畏、无偏见的心态对待化学，并让那些真正热爱化学且有学科天分的学生愿意终生研究化学、以之为职业。如果我们基础化学教育能努力做到这一点，则对学生、学科和国家都将是一件幸事。

3  化学学科核心素养中的“风险评估与安全意识”要素分析

分析构成化学核心素养中“风险评估与安全意识”维度的要素也许是个见仁见智的问题，笔者认为至少应包括以下方面。

3.1  思想观念层面

能在整体上辩证审慎地看待化学等科学对人类的贡献与影响，在化学品使用、化学实验或化工生产过程中能有强烈的风险评估与安全防范意识，并能将化学学科中习得的安全风险评估和防范素养迁移至其他领域（包括对风险不明的事物应当按有安全风险审慎对待），使该素养真正服务于个人和社会的健康发展。但同时要警惕和防止因夸大渲染化学中的安全风险问题而有损学科形象和学生对化学学科的态度。

3.2  具体知识层面

了解化学化工中常见的安全风险来源，包括熟悉生活中常见化学品的性能，尤其是一些常见危险化学品的性质、保存、使用及有关法律法规，并理解与化学反应安全有关联的各种知识（如放热、速率、气压变化等）。

3.3  方法技能层面

掌握规避常见化学安全风险问题的具体策略和方法技巧，如化学实验中的各种安全规范操作与安全急救措施等。

4  在具体化学教学中落实“风险评估与安全意识”素养举隅

学科素养的形成，需要在长期而具体的教学中有意识、有计划地渗透强化。下面仅分别以高中阶段的化学实验、元素化合物和反应原理等内容为例，探讨如何在教学实际中落实该素养。

4.1  在化学实验教学中渗透“风险评估与安全意识”

实验室是科学研究和人才培养的重要场所，也是落实“风险评估与安全意识”教育的最佳平台。尤其是化学实验室，通常环境较复杂，存放和使用的化学品较多，且热、电、水、气等用量大，人均空间狭小，不可否认这些客观因素在一定程度上导致化学实验室安全隐患较大。但调查也发现，近年高校多数实验安全事故的主要原因在于实验者安全意识淡薄、思想麻痹大意，甚至违规操作[5]，这也反映出当前化学实验中“风险评估与安全意识”教育的明显不足。

在化学实验教学中，首先要让学生掌握一些大的安全原则。如，所有首次实验（以前未做过的，无论这实验表面看起来多么寻常）都应先进行风险评估（如首先充分查阅有关资料），了解该实验可能存在的风险及其原因和规避办法。化学实验操作最基本的一个原则就是先将一切化学品视为有潜在危险的，因而对毒性不明的物质或安全性难以确定的实验都应按有风险对待（如要在通风橱中操作）[6]，这一原则不仅对实验安全十分重要，而且在现实生活中亦颇具启发，即凡对风险不明的事物都应按有风险考虑，进而审慎对待并有预案备案，这是“风险评估与安全意识”素养的重要内涵之一。其次，应多在实验细节中潜移默化地强化安全风险意识。如，化学实验中对于在没有指明试剂用量情况下应取“最少量”这一要求，不仅是从节约药品角度考虑，也是出于安全考虑;又如，实验中常用氯水、溴水（或溴的四氯化碳溶液）替代氯气或纯溴，也主要是为了使操作安全和方便;盛气体的钢瓶用不同颜色（如氧气瓶天蓝色、氢气瓶青绿色等），实为安全标志（当瓶上字样标志模糊后仍能识别）;再如，对于剧毒品，需了解其管理的“五双”原则，即双人领取、双人保管、双人使用、双锁、双账[7]，并清楚毒物侵入的主要途径，如大都知道通过呼吸道和消化道入侵，但也常有人因对皮肤吸收这一主要途径认识不足而酿成悲剧。这些实验中易被忽视的安全细节正是培养学生“风险评估与安全意识”素养的好素材。

4.2  在元素化合物教学中渗透“风险评估与安全意识”

元素化合物（包括有机物）涉及大量具体物质的性质、反应、制备和应用，且与日常生活息息相关，因而也是培养学生“风险评估与安全意识”的重要阵地。如碳、氮、硫化合物教学中对环境问题的高度关注，碱金属教学中对其保存、实验及着火处理等安全细节的强调，有机物教学中对毒品和兴奋剂等敏感安全话题的讨论与正面引导等。在元素化合物部分进行安全风险教育时，首先要让学生领会： 化学物质中好的并不总是好、有害的并不总是那么坏，就像人一样，怎么能要求它十全十美？关键看人类如何使用和控制，从而使学生深刻体会化学物质对人类的双重影响和“物尽其用”的智慧。这种引导有利于人们以一种更客观理智的态度看待化学品和化学学科（既能预见其可能的风险隐患，又不会产生莫名的恐惧和排斥）。

比如，不仅要让学生知道明矾和氯气能用于自来水净化和消毒，还要认识其存在的安全隐患（铝的长期摄入对脑细胞有一定损伤，而氯气与水中某些有机物作用可产生致癌物），更要知道化學家在面对这些安全问题时的科学对策与积极作为（如用更高效安全的高分子聚合铁盐和二氧化氯分别替代明矾和氯气）。又如，当教学中谈及水、氧气等生命必需物质时，不妨加一句“过量或浓度过高也会发生水中毒氧中毒”;分析氮气时，一句“实验室钢瓶中大量氮气泄露有无危险”的发问让学生进一步体会谈毒性离不开剂量和浓度（会稀释氧），并通过让学生意识到稳定无毒如氮气仍可能有安全隐患，从而进一步强化其风险评估与安全意识。再反过来看“有害的并不总是那么坏”： NO通常被描述为有毒气体，然而它在生命体内的诸多作用（如作为气体信使分子、改善血管功能等）如今已为人熟知;SO2一面是大气污染物，但另一面又在葡萄酒中发挥难以替代的作用。再如，在有机物教学中，苯与氢加成制环己烷的反应学完了，多加一句“环己烷比苯毒性小得多，故常用其替代苯做有机溶剂”既是学以致用又是润物无声的安全教育，甚至还可引导学生尝试从有机物结构预测毒性（尽管目前还没有相关的系统理论），如一般认为不饱和度越高毒性越大、芳环和卤原子增多往往加重毒性[8]，这一方面可增强学生科学预测物质风险的信心，另一方面又让学生觉得化学处处蕴含学问智慧。

总之，在元素化合物教学中，希望通过教师的长期正确引导，既要提升学生“风险评估与安全意识”素养，又要在潜移默化中使学生更客观、全面、公正地看待化学品乃至欣赏化学。

4.3  在化学反应原理教学中渗透“风险评估与安全意识”

化学反应原理模块同样涉及大量“风险評估与安全意识”教育的素材，只要有意发掘。事实上，化学反应中的风险研究正是进行工程放大、工艺设计和安全生产的关键环节。

比如在“反应热”教学中，对放热反应我们往往觉得很好，因为通常易自发还省能量，但许多化工事故皆因反应放热失控引起（比如涉及自发氧化、硝化、磺化等强放热的化工反应时）。因放热使温度升高，温度升高又使反应加快，进而放热更快并导致恶性循环，若无风险评估和预案规避，极易引发事故[9]。所以在进行化工反应风险评估时，通常需要知道混合物料的比热容、工艺放热速率、最大放热量等技术参数，并对反应中涉及的原料、中间物和产品进行热稳定性测试，以及通过反应的温升测试来评估放热反应失控后可能的严重程度。当然，在教学中不一定要给学生介绍这么细，但起码应当给学生增加这么一个安全风险的认知维度，比如在面对氢气、甲烷等燃料的热化学方程式时，应同时提醒学生关注爆炸极限。

再如，“化学反应速率”教学也可密切联系化工安全。其中，动力学方程、反应级数、活化能等都是化工反应安全评估的重要参考内容，可通过分析温度、浓度（压强）、催化剂等对反应速率影响的定量关系（如浓度对速率的影响可通过反应级数量化、温度对速率的影响可通过范特霍夫经验规律或阿伦尼乌斯公式预测），从而较为科学地预测反应的总体速率趋势、可能最大速率（包括工艺放热速率、气体及压强的增加速率等重要安全参数），最后再综合其他因素（如生产成本等）设计恰当反应器并控制最佳反应条件[10]。在反应原理教学中渗透“风险评估与安全意识”教育，不仅能提升学生预测化学风险的信心与技能，还有利于使抽象教学内容变得更生动实际。

在化学的其他章节模块，如电解（涉及用电安全、电解质熔融时的高温等）、物质结构（如从组成结构预测热稳定性、可燃性甚至毒性）、化学分析检测等方面，也都有很好的风险评估与安全意识教育素材，不再赘述。

5  结语

在新一轮全国课程与高考改革背景下，在科技风险越来越突出的现代风险社会背景下，在当前化学学科公众形象和发展前景不容乐观的形势下，深入挖掘、多角度探讨并实践化学核心素养体系中“风险评估与安全意识”的维度内容具有现实、深远和特殊的意义。以化学等学科教学为载体，培养学生“风险评估与安全意识”这一迁移性极强的公民核心素养（当然需要特别讲究教学的策略方式和度的把握），增强其预见和规避科学风险及一般安全问题的能力，既是使人们更加客观、理性、公正地看待化学（或科学）的必经之路，更是当代教育在现代风险社会背景下促进学生幸福生活与终生发展的必然选择。

参考文献：

[1]赵万里. 科学技术与社会风险[J]. 科学技术与辩证法， 1998， （3）： 50～55.

[2][3]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 89～92.

[4]梁雪峰， 倪娟. 浅论中学化学科学风险认知教学——以“天然气的利用——甲烷”为例[J]. 化学教学， 2015， （12）： 38～43.

[5][6][7][8]北京大学化学与分子工程学院实验室安全技术教学组. 化学实验室安全知识教程[M]. 北京： 北京大学出版社， 2012： 1～3， 129， 62， 59.

[9][10]黄仲九， 房鼎业. 化学工艺学（第二版）[M]. 北京： 高等教育出版社， 2008： 63， 115.