教案：鋼鐵冶煉中的科學風險

《深度建構(gòu)觀念與能力：化學學科育人二十年探索》教學成果推選視頻教學設(shè)計鋼鐵冶煉中的科學風險執(zhí)教教師：嚴西平（江蘇省蘇州市立達中學張家港南豐中學）一、設(shè)計思想科學風險是當今人類面臨的社會可持續(xù)發(fā)展的核心問題，同時，科學風險化又不同于一般的科學教育問題。社會性科學問題的解決不僅需要個人基本的科學素養(yǎng)，更需要對政治經(jīng)濟和社會文化等深層次問題的理解。在我國2017年版普通高中各學科課程標準中，地理、化學、生物等學科提出的“人地協(xié)調(diào)觀”、“減緩自然災害”、“社會可持續(xù)發(fā)展”等教育理念，將科學風險問題作為學習專題或教學主題，有助于培養(yǎng)學生跨學科綜合解決問題能力、批判性思維能力以及社會責任意識等核心素養(yǎng)。科技風險教育活動，其基本目標是引導學生正確理解科學的作用，具備科技關(guān)涉的責任倫理意識，形成良好的科技風險素養(yǎng)。傳統(tǒng)的學校風險教育活動多注重于培養(yǎng)學生應(yīng)對自然災害、突發(fā)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(xiàn)客觀存在的各種風險，且形式與內(nèi)容嚴重脫節(jié)等顯見弊端?！颁撹F冶煉”是滬教版初中化學教材第5章的主要內(nèi)容之一，傳統(tǒng)上的教學一般都不涉及“風險教育”，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(chǎn)是絕對安全的；“三廢”排放對環(huán)境和生態(tài)的影響只是文字上的感覺等等，“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(nèi)容，并加以合理重組，那么“科學風險”的多種表現(xiàn)形式：認知風險、實驗風險、生產(chǎn)風險、環(huán)境與生態(tài)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(tài)度、遵守實驗安全規(guī)程、正確應(yīng)對實驗意外、安全生產(chǎn)的意識、環(huán)境生態(tài)影響的警覺等都能在學生的反應(yīng)中得以表現(xiàn)。我們認為把認知科學風險、發(fā)展決策能力當作主題，以“鋼鐵冶煉”內(nèi)容為載體，立足于學生的知識水平和生活實際，創(chuàng)設(shè)打通書本世界和生活世界隔閡的真實情景，那么將呈現(xiàn)“內(nèi)容更綜合、情景更生動、學習更主動、合作更密切”的特點。從課本走向生活，從實驗到生產(chǎn)，“鋼鐵冶煉”內(nèi)容是“化學-技術(shù)-社會-環(huán)境”大系統(tǒng)的最佳投影之一。在執(zhí)教者所在的張家港南豐鎮(zhèn)，就有一座現(xiàn)代化的鋼鐵企業(yè)——永聯(lián)鋼鐵（以下簡稱永鋼），經(jīng)過短短30年從無到有、由弱變強的發(fā)展，已經(jīng)躋身為中國鋼鐵行業(yè)的第一方陣。永鋼所在的永聯(lián)村也已華麗蛻變?yōu)橹袊罗r(nóng)村的標桿。聯(lián)系永鋼發(fā)展，深化風險教育，讓鄉(xiāng)土素材成為農(nóng)村學生最接地氣的活教材，也更能體現(xiàn)風險教育的實用價值。二、教學目標 1.在復習“一氧化碳還原氧化鐵”反應(yīng)原理的過程中，認識到產(chǎn)物的組成與溫度有密切聯(lián)系，形成“認知風險”的意識，增強“選擇反應(yīng)條件”的決策能力； 2.在復習“一氧化碳還原氧化鐵的實驗”的操作步驟中，認識到按一定程序進行實驗的必要性，同時針對實驗意外情況的處置，形成“實驗風險”的意識，增強“遵循安全操作規(guī)定”、“機智處理突發(fā)事件”的決策能力；

3.在結(jié)合鄉(xiāng)土素材——“永鋼30年發(fā)展”的學習過程中，認識到實際生產(chǎn)中鋼鐵冶煉的確要面對環(huán)境、生態(tài)、健康等諸多挑戰(zhàn)，形成“生產(chǎn)風險”、“環(huán)境和生態(tài)風險”的意識，增強“積極關(guān)注”的主人翁情懷。三、教學流程圖 本節(jié)課設(shè)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(yǎng)。三條線橫向推進、縱向關(guān)聯(lián)、全面提升。認知線：反應(yīng)原理實驗操作高爐冶煉“三廢”排放“三廢”處理評估線：認知風險實驗風險生產(chǎn)風險環(huán)境風險生態(tài)風險決策線：知識的認實驗風險的生產(chǎn)的安對“三廢”排生態(tài)影響的知態(tài)度應(yīng)對措施全意識放的警覺反應(yīng)覺悟與行動四、教學設(shè)計思路教學進程教師活動學生活動教學資源設(shè)計意圖對“科學風險”和“決策能力”的了解通過展示“紫外線強度”引導學生思考如何防止皮膚曬傷？引導學生評估天氣風險指數(shù)。交流討論“紫外線強度”含義及防曬傷的措施。理解“科學風險”和“決策能力”的概念。展示圖片：“紫外線強度”；

標有風險指數(shù)的小展板。通過引入天氣預報術(shù)語，理解“科學風險”和“決策能力”；通過百分制度量科學風險指數(shù)，調(diào)動參與評估積極性。對“一氧化碳還原氧化鐵”反應(yīng)的再認識通過一組實驗，引導學生從資料、實驗現(xiàn)象中探究不同溫度下一氧化碳還原氧化鐵的不同產(chǎn)物。比較裝置圖，結(jié)合資料探究氧化鐵在不同溫度下逐步還原的產(chǎn)物，從而解釋實驗異常展示：（1）新舊教材實驗裝置圖；（2）實驗產(chǎn)物對比檢驗；（3）數(shù)字化測溫圖像。通過實驗裝置、實驗產(chǎn)物對比，引導學生探究一氧化碳還原氧化鐵的反應(yīng)產(chǎn)物隨溫度的變化，提高學生的批判性思維和分析能力。對“一氧化碳還原氧化鐵”實驗的再認識通過展示實驗片段，引導學生思考實驗操作的目的以及出現(xiàn)實驗意外情況時，應(yīng)如何操作。討論實驗過程中通入氣體、尾氣處理等實驗操作的原因；評估“實驗風險”指數(shù)視頻：教師實驗片段通過展示實驗片段及出現(xiàn)的意外情況，學生進一步理解實驗內(nèi)容，并意識到風險評估和進行防范的重要價值。對“鋼鐵冶煉”過程中生產(chǎn)風險的認識通過介紹鋼鐵冶煉中存在的風險及相關(guān)事故，引導學生思考并評估其中的生產(chǎn)風險閱讀資料并觀看視頻，分析鋼鐵冶煉中生產(chǎn)風險的種類及特點，并進行評估資料：鋼鐵安全生產(chǎn)的風險；視頻：某鋼廠的轉(zhuǎn)爐爆炸事故通過閱讀資料及觀看視頻，認識鋼鐵冶煉的生產(chǎn)風險，進行合理的評估。對隨鋼鐵冶煉而來的環(huán)境、生態(tài)等挑戰(zhàn)的認識通過展示視頻和資料，引導學生思考鋼鐵冶煉對生態(tài)、環(huán)境造成的風險觀看視頻和閱讀資料卡，討論并表達“環(huán)境、生態(tài)風險”指數(shù)視頻：高爐灰為何成了香餑餑；資料：鋼鐵生產(chǎn)中的“三廢”通過閱讀資料和觀看視頻，認識“三廢”的危害，了解企業(yè)在防治周邊地區(qū)生態(tài)風險中有不可推卸的責任和義務(wù)。對“永鋼與環(huán)境生態(tài)和諧發(fā)展”期盼通過永鋼低碳綠色發(fā)展歷程，組織學生圍繞永鋼發(fā)展、風險防控進行辯論結(jié)合所給信息資料形成觀點并進行正反觀點的辯論視頻：永鋼走上和諧發(fā)展之路；資料：永鋼對社會的貢獻通過班級辯論，使學生主動參與環(huán)境風險的討論，并形成積極參與社會決策的意識。課堂小結(jié)幫助學生建構(gòu)風險認知與決策能力在化學學習中的作用。認識科學風險認知與化學學習的關(guān)聯(lián)，深化風險認知和決策能力PPT展示：教學主題概念圖通過精心設(shè)計的概念圖，統(tǒng)攝學生風險認知和決策能力，深化風險認知意識與決策能力。板書設(shè)計五、教學實錄1.對“科學風險”和“決策能力”的了解

【教師】同學們好，今天我們課的題目就是鋼鐵冶煉中的科學風險，什么是科學風險？【展示】圖片：張家港地區(qū)某日天氣預報【教師】我們先看一則天氣預報，這是我們張家港地區(qū)的某天的天氣預報。在天氣預報當中有一項特別引人關(guān)注，大家讀一讀。【學生】紫外線強度：強?！窘處煛窟@什么意思？這就是一種風險。這就是天氣對人體健康造成的一種風險，這個風險看來還是有一定的危害性是吧？所以我們自然就會想到下一個問題，如何防止曬傷？大家暢所欲言?！居懻摗咳绾畏乐蛊つw曬傷？【教師】涂防曬霜，打陽傘，少出門，還可以戴墨鏡，很好。所以你們由此而產(chǎn)生的聯(lián)想就是一種決策能力，就是你們作出的一種態(tài)度和表達，是吧？對天氣的一種自然反應(yīng)。這就是我們今天的兩個關(guān)鍵名詞或者概念，什么叫科學風險？什么叫決策能力？有一定了解。下來每一組同學討論一下，在展板上有一個科學風險百分數(shù)，請你定一下在這樣的情況下，科學風險百分數(shù)大概是多少？【展示】用移動小展板上的磁條來定位本小組認定的評估值【討論】科學風險百分數(shù)大概是多少？【教師】舉起來看看，面向我。大概就是20%、30%。好了，大家有一定了解，大概有30%的風險。風險指數(shù)還是可控的，比較低的。2．對“一氧化碳還原氧化鐵”反應(yīng)的再認識

【教師】我們又回到剛才的題目。說到鋼鐵冶煉，我們自然就會聯(lián)想到永鋼。不錯，在我們美麗的家鄉(xiāng)就有一座現(xiàn)代化的鋼鐵城，那就是我們家鄉(xiāng)人的驕傲，永聯(lián)鋼鐵。用赤鐵礦在高爐里冶煉的初步知識我們已經(jīng)學過了，從反應(yīng)原理、實驗操作再到實際生產(chǎn)會不會也有科學風險呢？那么在永鋼鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中發(fā)生的一個最主要的反應(yīng)，我們課本上已經(jīng)學過了，是什么反應(yīng)呢？【生1】一氧化碳還原氧化鐵。【教師】對，一氧化碳還原氧化鐵。現(xiàn)在請大家溫故知新，在小白板上寫出反應(yīng)的化學方程式，比比看哪一組寫的最快，選一個同學寫?！景逖荨恳谎趸歼€原氧化鐵的反應(yīng)方程式

【教師】注意書寫的時候，條件，產(chǎn)物的化學式。都寫好了吧？看來大家都寫得不錯，對這個知識記憶的非常的牢固，因為我們經(jīng)過一年的學習和復習。但是大家有沒有想過這個反應(yīng)是不是如此的理所應(yīng)當，產(chǎn)物是不是一成不變的呢？【展示】資料：新舊版本教材中兩種“一氧化碳還原氧化鐵”的實驗裝置圖【教師】先請看這兩張插圖，非常熟悉，對吧？這就是我們教材老版本和新版本的兩幅插圖。大家思考一下這兩幅插圖有什么不同？為什么在新教材中用酒精噴燈，而老版本用的是酒精燈？這兩者有什么主要影響呢？為什么？這主要因素是什么？【學生】溫度?！菊故尽恳曨l：“酒精燈和酒精噴燈外焰的數(shù)字化測溫”實驗

【教師】先來看看這這兩個溫度有多大差別？這是嚴老師的實驗視頻。這有一個很直觀的比較了，酒精燈的最高溫度大概在8分鐘內(nèi)是650，而酒精噴燈是將近900，兩者相差近300多這樣的溫差，大家想一想，會對產(chǎn)物的組成有什么影響呢？那么我們先來看用傳統(tǒng)的裝置得到的產(chǎn)物是什么樣呢？【展示】實驗視頻：在不同溫度下還原氧化鐵的產(chǎn)物對比檢驗

【教師】兩個實驗的產(chǎn)物我們也得到了，做了一個比較，發(fā)現(xiàn)有什么不一樣？用酒精燈得到的產(chǎn)物，這兩個產(chǎn)物相同的都能被磁鐵吸引，都具有磁性。但我們能不能說它一定是鐵？【學生】不能?！窘處煛克栽僮鲆粋€比較加入了稀鹽酸以后，就真?zhèn)瘟F(xiàn)。剛才A裝置出來的產(chǎn)物，再加入稀鹽酸后有沒有氣泡？【學生】沒有?！窘處煛磕钦f明它不是鐵。而B裝置的產(chǎn)物加了以后有明顯的氣泡，說明它確實是我們期望的產(chǎn)物，鐵粉。那A裝置的產(chǎn)物究竟是什么呢？我們來看資料?！菊故尽抠Y料：氧化鐵隨溫度升高逐步還原的過程（即氧化鐵→四氧化三鐵→氧化亞鐵→鐵）【教師】如果用精密的熱天平做這個實驗的時候，我們就得到了這樣一個曲線，這個曲線叫熱天平曲線。我先解釋一下，開始放的也是紅棕色的三氧化二鐵，它的含鐵量70%，含氧量就是30%，然后經(jīng)過測量以后，剩余的固體的質(zhì)量發(fā)現(xiàn)在逐漸減小，所以它就出現(xiàn)這樣的質(zhì)量下降的問題。質(zhì)量減少，主要是跑掉的是什么？【學生】氧氣?！窘處煛亢趿恳簿褪茄踉嘏艿袅耸前桑垦踉氐?次跑掉了以后是27.6，我們對照以后再經(jīng)過驗算就是什么？【學生】四氧化三鐵?！窘處煛吭?2.2的時候又發(fā)生一次變化，是氧化亞鐵，這兩個也是黑色，最后到鐵的時候一點氧都沒有了，為零。所以最后實際上大家看一看這個過程復雜不復雜？【學生】復雜?！窘處煛课覀儎偛牌谕囊徊降轿唬懿荒軌?qū)崿F(xiàn)？【學生】不能?！窘處煛繉嶋H上過程中是很復雜的，它至少歷經(jīng)有三個步驟。四氧化三鐵出現(xiàn)的溫度平臺是不是在400-600之間？所以正好是酒精燈溫提供的條件，要得到鐵應(yīng)該到多少度？【生2】6、700度。【教師】將近700度以上。酒精燈就無能為力了，所以必須使用酒精噴燈，對吧？這就是對我們對反應(yīng)的再認識，反應(yīng)過程比較復雜，產(chǎn)物不是一蹴而就的，所以討論題（1）我想大家都能回答，怎么樣避免？【討論】（1）如何避免生成其他產(chǎn)物？對課本上產(chǎn)物的檢驗為什么要“取樣加稀鹽酸”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(zhì)？（3）在學習過程中我們應(yīng)該秉持什么樣的認知態(tài)度？【學生】把酒精燈變成酒精噴燈?！窘處煛楷F(xiàn)在能理解了吧？這就是一個真正的鑒別措施，不能光靠磁鐵去吸這樣的簡單的物理檢驗方法是不行的。那么在學習過程中我們應(yīng)該秉持什么樣的認知態(tài)度？現(xiàn)在是給大家打開了一個新世界的門窗，我們看到原來物質(zhì)世界是非常的豐富，物質(zhì)世界遠遠比書本上的介紹要豐富得多。我們課本上講到了碳的單質(zhì)，主要有金剛石和石墨，你知道除此以外還有哪些？哪位同學來回答？【生3】還有碳60、70、碳76以及石墨烯?！窘處煛克@個功課做得很好。我們實際上通過資料發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在科研成果已經(jīng)出來了，除了金剛石、石墨以外，還有碳60，還有石墨烯等等。這個家族非常豐富，而且發(fā)現(xiàn)碳60的科學家獲得了諾貝爾獎，那么它們的結(jié)構(gòu)都是不一樣的，大家再請看看，同樣的都是什么？【學生】碳原子?！窘處煛康撬鼈兊氖裁床煌俊緦W生】排列不同。【教師】排列不同，所以它的物理性有很大的差異。這是一個認知。第二個我們在學碳的燃燒以后，得到碳的氧化物就幾種？兩種。一氧化碳、二氧化碳，還有沒有其他的？這個可能大家沒有太多的了解，我們先看一段資料?！菊故尽抠Y料：碳的氧化物除了CO、CO2外，還有C2O3、C3O2、C4O3、C5O2等?！窘處煛砍艘谎趸?、二氧化碳，還有什么呀？大家念一下?！緦W生】三氧化二碳、二氧化三碳、三氧化四碳、二氧化五碳?！窘處煛看蠹夷畹煤芎?，都會根據(jù)原則來命名。實際上也是對我們認知的一個擴充，我們要知道碳的燃燒不一定光有一氧化碳二氧化碳。升入高中以后還會有其他的它的氧化物的出現(xiàn)。還有一個就是我們寫反應(yīng)方程式的時候，大家都知道鐵燃燒我們要求大家寫什么？在點燃條件下生成四氧化三鐵，我們?nèi)绻綍r寫成這樣的方程式：4Fe+3O2==2Fe2O3恐怕都要算錯了是吧？但實際上反應(yīng)方程式并沒有錯，只是它有一個條件，要新質(zhì)的還原鐵粉，它就可以自然生成三氧化二鐵。我們結(jié)合剛才的所學，怎樣的認知態(tài)度才算是合格的？大家有沒有什么想法？【生4】我覺得思維要開闊，還要想到這種科學的兩面性?！旧?】我覺得我們的思維一定要開闊，要客觀的看待?！窘處煛繉嵤虑笫钦J識世界，有什么就是什么。好，請坐。我給大家也總結(jié)了一些，一、思想不僵化，不守舊，不能一成不變。我們現(xiàn)在所學的知識都是歷史知識，但是我們無法預知以后的認知，所以不能抱著陳舊的觀念一輩子墨守陳規(guī)。第二，不能光看書本，要看課外科普雜志，要利用網(wǎng)絡(luò)資源擴展視野，多了解一下科技發(fā)展到今天外面科學家都做了些什么工作。第三、要用發(fā)展的眼光看待人類認識物質(zhì)世界取得的成就，包容開放，與時俱進。這些觀點你們贊同嗎？接下來大家用小展板標示出你們認為的“認知風險”指數(shù)

【討論】（4）“認知風險”指數(shù)為多少？【教師】好，第1組是10%，這個是40%，這個是30%?？傮w來說不是特別高，換句話說，我們只要是以開放性的一個態(tài)度去學習實驗、認識實驗，沒有問題的。3.對“一氧化碳還原氧化鐵”實驗的再認識

【教師】我們學化學最重要的是做實驗，看實驗對吧？這個實驗比較危險，是由嚴老師去做的。我們看嚴老師怎么去做？大家回想一下嚴老師做的對不對

【展示】視頻：“一氧化碳還原氧化鐵”教師實驗片段1

【教師】這是實驗開始，我主要做了兩個工作，先通了一氧化碳?；卮鹨幌聻槭裁?？【討論】（1）為什么要先通一氧化碳？【生6】排盡管內(nèi)的空氣，防止加熱不純的一氧化碳發(fā)生爆炸，產(chǎn)生危險?！窘處煛炕卮鸬梅浅：谩Ｒ驗槲覀冎酪谎趸际强扇夹詺怏w，這管內(nèi)原來存有一定的空氣，如果一氧化碳跟空氣混合達到它的爆炸極限，遇到明火，就可能發(fā)生燃燒爆炸的事故，這就是一種風險。所以我們一定要遵循這樣的操作規(guī)則，先通一氧化碳，用一氧化碳排盡管內(nèi)的空氣，這時候再點燃，管里的氣體就比較純凈了，基本上都是一氧化碳就不會發(fā)生燃燒爆炸。所以我們在尾部上看到有一氧化碳在燃燒。為什么我沒有先點？誰來回答？【討論】（2）尾氣處理的酒精燈何時點燃？【生7】等到石灰水中有氣泡?！窘處煛烤褪且馕吨@里頭已經(jīng)通入了一定的一氧化碳把它趕走了，否則一開始放上去，這里出來的氣體可能就是不純的，有可能在這里發(fā)生一個燃燒，引起整個裝置的爆炸，因此這也是一個安全措施?；卮鸷芎?，請坐。第3個問題，大家回答一下。【討論】（3）實驗結(jié)束時為什么要先停止酒精噴燈的加熱，繼續(xù)通一氧化碳？【學生】防止生成的鐵再次被氧化?！窘處煛恳驗殍F活性比較強，在高溫情況下很容易重新被氧化，那么我們實驗就前功盡棄了。遵循這三個安全原則和實驗規(guī)則以后，我們的風險就降低了?！菊故尽恳曨l：“一氧化碳還原氧化鐵”教師實驗片段2

【教師】嚴老師又碰到了新問題，在我滿懷希望期待成功的時候，注意實驗已經(jīng)基本結(jié)束了，我為了要得到更多的鐵粉，所以加熱的時間稍微長了一點，結(jié)果試管燒穿了，怎么辦呢？你們大家替嚴老師出主意，可以小組討論。【討論】（4）出現(xiàn)玻璃管燒穿的意外情況，該怎么辦？【生8】先要把酒精噴燈關(guān)掉，然后帶上手套，然后把燒穿的玻璃管放到石棉網(wǎng)上?！窘處煛克o嚴老師想的真周到，要關(guān)掉，要戴上手套，要用坩堝鉗?？上н@些東西都沒有，好，請坐。不過說得不錯的，有個安全措施。還有沒有同學要說的？【生9】我覺得把酒精噴燈移走之后，首先要停止通一氧化碳。一個是泄露，一個是可能爆炸?！窘處煛苦?，因為燒穿了，可能發(fā)生燃燒爆炸，嚴老師心里其實也挺忐忑的。是吧？當時已經(jīng)燒穿了，但是一氧化碳還在通。我剛才做的大家有沒有注意看，我第一個補救措施是什么？我第一反應(yīng)是下意識的，就是一個人的正常反應(yīng)，既然漏了，我就想要補。所以都出乎你們的意料，我拿什么補，我也知道不能拿手上去，這肯定要把手燙傷了，嚴老師拿的什么？靈機一動，拿著墊木塊往上堵，但是實際上有沒有效果？沒有效果，因為玻璃管很難給它封閉好，所以第一招其實是失敗的，你看看我然后第二招，第二招我又干什么？【展示】視頻：“一氧化碳還原氧化鐵”教師實驗片段3

【教師】第二招，我干脆燒斷了試管，把它拆掉，打掃戰(zhàn)場。然后又拿出一桶儲氣罐，重新做實驗。換句話說，在第一次失敗以后，我就徹底放棄了，但是這個決策是很快的。這就要體現(xiàn)一種機智，我們知道這種風險已經(jīng)無法挽回了，已經(jīng)造成了很難收拾的局面，那么就徹底拋棄這次實驗。那么為什么嚴老師會知道，因為我事先了解做過的。在我們做的時候，一共三支試管，一支硬質(zhì)玻璃管，已經(jīng)燒得起鼓了，燒軟了，我就沒敢?guī)?，當時我就怕有這種情況，所以帶了備份。包括儲氣罐，都要重新準備好，這是基于什么？嚴老師對實驗的風險認知，知道它是一個高風險的實驗，不光是一個安全性，還有可能存在意外，所以這也給大家提供了一個很好的教材，讓大家了解一下。這樣的話我們可以討論一下風險是多少，你可以討論一下，這次指數(shù)不會低了。【討論】（5）“認知風險”指數(shù)為多少？【教師】好，請亮板。70、50、你們那邊80。一下子上去了，可見一旦動手的時候，大家就知道這個東西這是玩真的了。不是隨便說說，其實要真刀實槍的確實是有一定的風險。我們再看一看，實驗有風險了，我們養(yǎng)成一個接下來有什么決策，有什么態(tài)度？怎么樣防范控制風險，這就是決策。我們看是不是這樣的，第一，遵守安全要求。剛才的可燃氣體要驗純，要趕盡管內(nèi)空氣。我?guī)€頭，接下來你們再討論一下。還有哪些？我這個只是起了一個頭，你們看做實驗的時候，我們有風險的，我們既要安全，又要能得到期望的實驗現(xiàn)象?！居懻摗浚?）怎么樣防范控制風險？【生10】我覺得應(yīng)該在做這個實驗之前，自己先去做一下，然后認證一下有什么風險。然后接著做的時候，首先要符合安全措施。【教師】就先運作一下，做到心里有數(shù)。但是一般我們沒有這種機會，最好是像老師這樣的這樣預做幾遍了，不止一遍兩遍，然后對這個實驗有充分的了解，當然要遵守一定的安全原則，我剛才說了，安全原則不僅是這些，還有很多。請第3組的同學回答?！旧?1】首先在加熱管內(nèi)的棉花要預熱，否則試管可能會炸裂?！窘處煛窟@個回答有開放性，一般都是加熱，不管固體液體都先預熱，就像這個規(guī)則要植根于我們的腦袋，很好。當然可能大家的回答不全面，我們再給大家提供一些看法，要遵守流程，這個流程不是說我們隨心所欲定的，也是前人經(jīng)過很多的實驗總結(jié)出來，比如還原以后繼續(xù)，雖然我們安全沒有問題了，但是你不這么做不行，產(chǎn)物會被重新氧化；酸堿滴定的時候，咱們這次實驗操作考查也不是考到了嗎？要怎么樣？慢慢得滴加，要及時攪拌，防止反應(yīng)不及時或者反應(yīng)過頭。紫色酚酞要變成無色，要突然變到無色時候等等。那么遇到意外情況，切勿驚慌失措，沉著應(yīng)對。這里都不講了。那個風險已經(jīng)有了，但這只是實驗室。4．對“鋼鐵冶煉”過程中生產(chǎn)風險的認識【展示】圖片：教材中的實驗裝置圖和實際生產(chǎn)的高爐圖片【教師】我們到了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，大家先看這幅插圖，這是我們課本上的，但實際生產(chǎn)的高爐是什么樣的？是這個樣子的。這個兩者差距很大了吧，顯著差異非常大，為什么要實際生產(chǎn)要這么做？沒有采取像這樣的裝置。這里的氣流大家看，從左到右，大家想想這里的一氧化碳是外面通進去還是爐內(nèi)燃燒出來的？【學生】爐內(nèi)產(chǎn)生的。【教師】它就是一個容器又是個反應(yīng)器，它不用再帶外部反應(yīng)器，在這里一氧化碳產(chǎn)生以后向上跑，而鐵礦石等從上面往下放下走，這樣是逆向流動，這樣流動比單向流動有什么好的？【學生】接觸、混合充分?！窘處煛繉嶒炑b置中的一氧化碳就被大量浪費掉了，而高爐內(nèi)的一氧化碳得到了充分的利用。成本也得到了降低，再說溫度的確很高，我們酒精噴燈也只能達到1000不到的溫度，而這里大家注意仔細看的話，將近1800度，差1000度的，這么高的溫度，大家想一想，在這里風險大不大？風險肯定會放大。我們看閱讀資料卡。【展示】資料卡1：鋼鐵安全生產(chǎn)的風險

在鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展的同時，鋼鐵行業(yè)的安全生產(chǎn)近年來不斷創(chuàng)新和發(fā)展。然而，企業(yè)規(guī)模的擴大和產(chǎn)能的快速增長，這為高效生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，但同時也存在一旦事故發(fā)生影響大、損失大、處理難度大的問題。鋼鐵生產(chǎn)是一個由采礦、焦化、煉鐵、鐵水和廢鋼預處理、煉鋼包括軋鋼以及相應(yīng)配套工藝構(gòu)成的工業(yè)體系。在鋼鐵生產(chǎn)過程中包括高溫、高壓、高粉塵作業(yè)，而爐窖、塔器、管道與大型機械縱橫交錯，存在各種危險因素，屬于高危險的行業(yè)之一。而且鋼鐵生產(chǎn)資產(chǎn)較集中，作業(yè)環(huán)境差，事故發(fā)生率高，一旦發(fā)生意外事故所導致的損失可能非常巨大。鋼鐵行業(yè)的風險有如下特點：

（1）風險程度高

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，鋼鐵工業(yè)的規(guī)模越來越趨于大型化，從而使企業(yè)資產(chǎn)的風險程度不斷增高。另一方面，鋼鐵企業(yè)屬于技術(shù)密集型、人員密集型生產(chǎn)，規(guī)模大，人員多、風險相對集中。從礦石的采選、鋼鐵的冶煉到軋制成材，產(chǎn)業(yè)鏈較長。又有高空起重作業(yè)、電焊氣割作業(yè)等，此外還有轉(zhuǎn)爐煤氣、乙炔、焦油、放射源等眾多有毒、易燃易爆危險品，工作場所及條件相對惡劣。高溫高壓、有毒有害、易燃易爆等危險因素同時存在，風險貫穿于生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)，風險程度較高。 （2）風險類型復雜多樣

鋼鐵風險因素復雜多樣，鋼鐵生產(chǎn)在原料制備、冶煉和加工過程中，工藝流程長、工序復雜，涉及專業(yè)多，作業(yè)連續(xù)性強，大量使用壓力容器、管道、特種設(shè)備，產(chǎn)出高溫鐵水、鋼水等高溫液體，并伴隨產(chǎn)生焦爐/高爐/轉(zhuǎn)爐煤氣、二氧化硫等有毒有害氣體，同時需輔助生產(chǎn)氫氣、氧氣、氮氣等，涉及到高溫、腐蝕、易燃、易爆等工作狀況，存在眾多的危險電源，易發(fā)生火災、爆炸、機械及工傷等事故?！窘處煛亢芎茫蠹易x的都很認真，我們閱讀時間就到這。我?guī)痛蠹铱偨Y(jié)了一下，看看生產(chǎn)風險高不高，是不是有這樣一些。我們剛才看到的主要風險是兩類，一是風險種類非常復雜，二是風險相對集中，風險程度較高。所以在鋼廠發(fā)生事故是非常危險的。那我們風險值多少？我們看一個事故的通報?！菊故尽恳曨l：“某鋼廠的轉(zhuǎn)爐爆炸事故”新聞播報

【教師】這是中央電視臺的一個新聞，大家看到了，這樣的事故還是時有發(fā)生的，我們雖然不是鋼鐵工人，但是我們通過學習對鋼鐵生產(chǎn)的風險有了一定認識，請設(shè)定生產(chǎn)風險是多少？【討論】“認知風險”指數(shù)為多少？【教師】要慎重，有同學都說了，你不能隨便說他90、100，那就不要生產(chǎn)了。實際上我們說的風險都是人們認知了以后進行了一些科學決斷。好，請亮板。70、80、60，差不多。這也比較高了，確實鋼鐵生產(chǎn)的風險是比較高的。5．對伴隨“鋼鐵冶煉”而來的環(huán)境、生態(tài)等諸多挑戰(zhàn)的認識

【教師】好，那么我們再看下面一個，這種風險不僅是生產(chǎn)過程中，它生產(chǎn)過程必然要帶來一些廢水、廢氣、廢渣的排放。所以對生態(tài)對環(huán)境帶來諸多的挑戰(zhàn)。那么我們先看一個視頻，這里所提的高爐灰就是一種廢渣，這種廢渣有點特殊地方，大家先看一看，這是央視新聞的一個調(diào)查。【展示】視頻：“高爐灰”為何成了香餑餑？【教師】大家看到高爐灰是一種非常難以再利用的廢渣。這樣的廢渣在韓國是沒有辦法處理的，但走私到我們國家它就成了香餑餑，這中間不法商人謀取了利潤空間，因為高爐灰?guī)缀鯖]有成本，而且還含一定含量的鐵。但是它煉了以后對環(huán)境造成了什么危害呢？我們往下看?！菊故尽恳曨l：高爐灰的危害

【教師】現(xiàn)在對“三廢”之一廢渣的一種特殊形式有了一定的直觀了解，那么大家再看閱讀資料卡2，對于鋼鐵生產(chǎn)過程的“三廢”，具體是怎么說的，大家先進行閱讀。看完以后，對這種環(huán)境生態(tài)的風險指數(shù)進行評估?！菊故尽抠Y料卡2：鋼鐵生產(chǎn)過程中的“三廢”

（1）廢氣：也叫煙塵。鋼鐵工業(yè)屬于資源密集型產(chǎn)業(yè)，開發(fā)的主要對象是各種粉狀、塊狀黑色金屬和非金屬礦物，生產(chǎn)規(guī)模大，工藝過程復雜。鋼鐵工業(yè)排放的廢氣大體可分為三類：第一類是生產(chǎn)工藝過程中排放的廢氣，如燒結(jié)、冶煉和鋼材軋制過程中產(chǎn)生的煙塵、二氧化硫和其他有害氣體；第二類是煤、煤氣等燃料在爐窯中燃燒產(chǎn)生的含塵和二氧化硫的煙氣；第三類是原料、燃料在運輸、裝卸和加工過程中產(chǎn)生的粉塵。由于礦石的不純凈，礦石在冶煉過程中除了會產(chǎn)生氧化鐵粉塵之外，也會產(chǎn)生二惡英以及鉛塵、砷塵、鎘塵等重金屬粉塵，這些粉塵或被吸入人體、或飄落沾染到食物上給人造成危害。（2）廢水：鋼鐵工業(yè)是用水的大戶，用水量占全國工業(yè)用水的19%，廢水排放量占全國工業(yè)廢水排放量的11.3%。鋼鐵工業(yè)廢水含多種污染物，其中含有大量的揮發(fā)酚、氟化物、石油類、懸浮物、砷、鉛等有害物質(zhì)。 （3）廢渣：從礦山開采、金屬冶煉到加工制造都有廢渣產(chǎn)生，如廢石、尾礦、冶煉渣、污泥等都是固體廢棄物?！居懻摗俊碍h(huán)境、生態(tài)風險”指數(shù)為多少？【教師】60、40、60、60左右、40、50。這可見大家在這個環(huán)節(jié)上，我覺得你們的認知跟我的認知有一定的反差，可能你們的閱歷不夠。這就先思考下面的問題，你們對鋼廠產(chǎn)生的廢物對環(huán)境和生態(tài)造成的破壞和影響，我可以認為你們低估了。因為這種影響不只是發(fā)生在眼前，也可能是個很漫長的一個過程。往下看。6.對“永鋼與環(huán)境生態(tài)和諧發(fā)展”的期盼【教師】如果這種情況發(fā)生在永鋼，大家對永鋼有什么態(tài)度或期盼？【展示】參考觀點：

正方：積極關(guān)注，關(guān)注永鋼的環(huán)保就是保護家鄉(xiāng)的藍天綠水。反方：淡然處之，我們還是學生，要以學業(yè)為重，環(huán)保的事情是大人的事?！旧?2】首先我方認為我們要積極關(guān)注永鋼相關(guān)的環(huán)保的一些建設(shè)，因為永鋼正在我們身邊，永鋼的鋼廠我們是在家里窗戶就能看到的，所以他們產(chǎn)生了一些污染什么廢氣，可能都會對我們的健康產(chǎn)生一定的影響，而且我們很多在座同學的父母都是在鋼廠工作的，我們時常也很擔心他們的健康狀況，所以作為學生，我覺得我們應(yīng)該也要積極關(guān)注這些問題?！窘處煛亢玫?，請坐。反方代表主辯手來?！旧?3】首先我們認為我不反對關(guān)注環(huán)保，但是我認為隨著科技的發(fā)展，就是對環(huán)境的污染已經(jīng)有了一定的就是控制能力，所以我們主要的任務(wù)是學習科學文化知識，去增強自己的創(chuàng)新能力，然后未來就是為這些對環(huán)境的污染做出自己的一份貢獻，這樣子我覺得也是一種關(guān)注?！窘處煛亢芎?，兩位主辯手都發(fā)過言了，現(xiàn)在可以其他的同學參與這種辯論，還有什么正方支持的意見和反方支持的觀點，請補充，沒關(guān)系，有誰就發(fā)言就行。好，正方第二位辯手出場?！旧?4】我覺得如果說是學習科學文化知識的話，它應(yīng)該建立在生命健康的前提下，如果說自己的健康都受到損傷的話，那何談學習科學文化知識呢？【教師】我們身體都受到了影響。請繼續(xù)?！旧?5】我們積極關(guān)注永鋼的生態(tài)和諧發(fā)展，但是我們無能為力，對這種污染的處理方式無法干涉，所以我覺得我們應(yīng)該做一些保護措施，保護我們的自己健康，然后再長大之后或者有能力了之后再去關(guān)注這些?！窘處煛亢玫?，我們只要關(guān)注自己，比如出門戴個口罩是吧？離永鋼遠一點是吧？或者不要去跑到那邊去，還有沒有了？好了，時間關(guān)系就不延伸了。正方反方都有一定的道理，我之所以剛才說一下大家認識風險認知比較低，因為我們現(xiàn)在還是健康的少年。大家沒有感覺到這種影響還是比較長久的，所以我們應(yīng)該說永鋼領(lǐng)導人想的比我們長遠，他們走上了一條和諧發(fā)展之路。大家閱讀以下材料，思考永鋼是怎么樣達到這種和諧發(fā)展的情況的？【展示】視頻：永鋼走上和諧發(fā)展之路

【展示】資料卡3-6 資料卡3：永鋼對社會的貢獻

江蘇永鋼集團有限公司（簡稱永鋼），創(chuàng)辦于1984年，經(jīng)過30多年的發(fā)展，已成為華東地區(qū)現(xiàn)代化程度高、具有較強競爭力的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。永鋼集團以鋼鐵為主業(yè)，在滿足國內(nèi)市場需求的同時，出口到歐美等70多個國家和地區(qū)，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)。同時圍繞鋼鐵主業(yè)的發(fā)展需求，永鋼還著力發(fā)展相關(guān)多元產(chǎn)業(yè)，提升綜合競爭力及行業(yè)地位。形成了物流、建設(shè)、金融、旅游等產(chǎn)業(yè)板塊協(xié)調(diào)發(fā)展的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)。 資料卡4：永鋼發(fā)展帶動永聯(lián)村飛躍

首先，實現(xiàn)農(nóng)民居住方式的城鎮(zhèn)化。永聯(lián)村把全村農(nóng)戶全部拆遷集中居住，建設(shè)永聯(lián)小鎮(zhèn)，讓農(nóng)民集中居住，生活標準顯著提高。一是小城鎮(zhèn)的現(xiàn)代化水平相對較高，建有超市、醫(yī)院、中小學等。二是注重文化保護，尊重當?shù)孛耧L民俗，融入江南水鄉(xiāng)建筑特色。其次，實現(xiàn)了農(nóng)民生產(chǎn)方式的產(chǎn)業(yè)化。先后成立了園林工程有限公司、永聯(lián)現(xiàn)代糧食生產(chǎn)基地、鮮花生產(chǎn)基地和蘇州江南農(nóng)耕文化園有限公司，發(fā)揮它們的生態(tài)功能，生產(chǎn)功能和經(jīng)濟功能。第三，實現(xiàn)了農(nóng)民就業(yè)方式的多樣化。隨著土地集約化耕種，生產(chǎn)力大幅度提高，大量的農(nóng)民從土地中解放出來。依托永鋼集團的優(yōu)勢，采取一系列的措施就地轉(zhuǎn)移老百姓充分就業(yè)。同時，永聯(lián)村還成立了勞務(wù)公司，專門為永鋼集團進行勞務(wù)服務(wù)。另外，創(chuàng)立了農(nóng)民創(chuàng)業(yè)園，以低廉的房租優(yōu)待優(yōu)惠給村民，鼓勵有創(chuàng)業(yè)能力的村民創(chuàng)辦企業(yè)。第四，實現(xiàn)農(nóng)民收入方式的多元化。目前，永聯(lián)村農(nóng)民收入的方式不僅僅依賴于土地，有靠上班有工資性收入，靠出租房子有財產(chǎn)性收入，靠土地流轉(zhuǎn)有流轉(zhuǎn)性收入，還有股份性收入。另外實現(xiàn)了“農(nóng)?！鞭D(zhuǎn)“城?！?，98%以上的村民都實現(xiàn)了城鎮(zhèn)社會保險。目前，在永聯(lián)村境內(nèi)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)水平較高，一幅由小鎮(zhèn)水鄉(xiāng)、花園工廠、現(xiàn)代農(nóng)莊、文明風尚構(gòu)成的新農(nóng)村現(xiàn)代畫初步形成。 資料卡5：工業(yè)“三廢”變成“小三寶”

在永鋼集團，循環(huán)經(jīng)濟的理念已經(jīng)滲入到每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)、每一個員工心中。廢水、廢氣、廢渣，誰都知道的工業(yè)“三廢”在永鋼都被當做了寶貝，更被員工親切地稱為工業(yè)“小三寶”。廢水通過污水處理廠處理后就可達城鎮(zhèn)污水處理1級A排放標準，而永鋼再將其返回各生產(chǎn)工序再利用。廢氣通過高爐煤氣柜回收凈化后，通過管道再送往各個生產(chǎn)車間作加熱燃料。高爐水渣，經(jīng)過永鋼礦渣微粉廠的處理，用作水泥原料；鋼渣，破碎磁選后，送到燒結(jié)廠作原料；尾渣，被永鋼自己的建筑公司用來做建筑用磚；就連灰塵都是“可造之材”，用布袋除塵系統(tǒng)回收起來后，被送往燒結(jié)廠作原料。廢鋼渣經(jīng)過二次使用后，每年可產(chǎn)生效益4億元；余熱可產(chǎn)生效益1億元；廢氣可用于鋼坯加熱等工序，每年節(jié)省成本7~8億元，這些廢棄物再利用后每年可產(chǎn)生效益10多億元。變工業(yè)“三廢”為工業(yè)“小三寶”的同時，生產(chǎn)成本也得到有效降低。 資料卡6：高爐余熱“催熟”新產(chǎn)業(yè)

作為永聯(lián)的新產(chǎn)業(yè)——現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)也都處處彰顯低碳特色。記者看到，在鮮切花基地，大棚蓋到哪里，蒸汽管道就通到哪里，而里面的蒸汽則全部來自于鋼廠高爐冶煉產(chǎn)生的余熱。同樣，糧食基地的烘干裝置，農(nóng)耕文化園內(nèi)的溫泉，供熱來源同樣是這些高爐余熱。從某種意義上可以說，煉鋼產(chǎn)生的高爐余熱是永聯(lián)發(fā)展高效農(nóng)業(yè)和鄉(xiāng)村旅游業(yè)的一大優(yōu)勢資源，也正是擁有這樣的資源的這些新產(chǎn)業(yè)才更有競爭力。【討論】如何看待這種發(fā)展？（風險是否可控？怎樣處理企業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護、生態(tài)平衡、健康長壽的關(guān)系？）

【教師】那么老師幫大家先總結(jié)了一些觀點。我們永鋼走的是什么路？它從發(fā)展之初到現(xiàn)在30年了，它并沒有出現(xiàn)我們剛才所擔心的種種問題，究竟是怎么樣達到這種和諧發(fā)展的情況的？我們來看：首先永剛對社會發(fā)展作出了巨大的貢獻，吸納了1萬多人的就業(yè)，對永聯(lián)村很有幫助是吧？我們大家很多都是永聯(lián)村的村民后代，那么永聯(lián)村的發(fā)展已經(jīng)是見證了一切。所以這個過程能看出來我們永鋼的領(lǐng)導管理層在了解風險、控制風險、以人為本，明智決策方面做得非常不錯，注重節(jié)能，注重環(huán)境保護，維持生態(tài)平衡，走的是一條綠色低碳發(fā)展之路，所以我們現(xiàn)在還擁有碧水藍天，我們還能喝上清潔的水，我們還呼吸到清潔的空氣。那么，我覺得我們是不是應(yīng)該這樣做，永鋼就在我們身邊，就剛才總結(jié)一下正反的意見，雖然我們的主要任務(wù)是學習，但是我們要以主人翁的積極態(tài)度來關(guān)注永鋼綠色發(fā)展，勇于擔當?shù)呢熑我庾R，保護家鄉(xiāng)的碧水藍天。7.課堂小結(jié)

【展示】教學主題概念圖【教師】今天這節(jié)課我們就談了科學風險和決策能力的一個問題，我們從認知、實驗、生產(chǎn)、環(huán)境、生態(tài)等多方面了解鋼鐵生產(chǎn)過程中的風險。（1）科學風險認知伴隨化學學習整個過程，要培養(yǎng)這種意識。（2）決策能力伴隨風險意識的深化會逐步提高的。我今天送給大家這兩句話，希望對每個同學的終身發(fā)展都有意義。好，這節(jié)課就上到這里，同學們再見。六、教學反思今年4月份，我參加在蘇州新草橋中學舉辦的江蘇省化學名師研討活動，有幸聆聽了省教研員倪娟老師的教育部重點課題“理科教學中的科學風險認知和對策能力培養(yǎng)”的開題報告，受到了強烈的震撼，這個課題為我們一線的化學教師指出了一個很有意義的教科研方向?！翱茖W風險”、“決策能力”這樣的詞雖然耳熟能詳，也在科普書籍和媒體中屢屢提及，但似乎與我們的理科教學相去甚遠，在現(xiàn)行的教材中幾乎沒有它們的身影，沒有涉及到這方面的要求，教與學不都挺好的嗎？所以第一次聽到有專家領(lǐng)導在做這個方面的研究時感覺到