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【關(guān)鍵詞】化學(xué)實(shí)驗(yàn) 綠色實(shí)踐

【中圖分類號(hào)】G424.31 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）4-0086-02

綠色化學(xué)體現(xiàn)了人與自然的和諧關(guān)系，它的原則是消除對(duì)人類健康，安全和環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)，因此也被稱為清潔，環(huán)境友好化學(xué)品或化學(xué)。采用綠色化學(xué)的方法，是因?yàn)樗诮?jīng)濟(jì)上起到重要作用，在國(guó)際大社會(huì)的背景下，綠色化學(xué)很快就將成為一個(gè)重要的國(guó)際化學(xué)科學(xué)的研究和發(fā)展方向，這是毋庸置疑的。

1現(xiàn)階段高中化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀

(1)化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，現(xiàn)行高中化學(xué)課本60 %知識(shí)都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)出臺(tái)，但大多數(shù)教科書(shū)只注重操作方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，卻很少顧及對(duì)環(huán)境額污染，更不用說(shuō)什么綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)了。例如，在利用二氧化硫，銅濃，稀硝酸的性質(zhì)反應(yīng)與其他物質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，會(huì)釋放不同程度污染環(huán)境的氣體，這將對(duì)學(xué)生和老師的健康造成裸的威脅。這些實(shí)驗(yàn)就是所謂的“粗放型”實(shí)驗(yàn)。

（2）當(dāng)前的教科書(shū)存在很多缺陷，只有一些些含糊語(yǔ)句，并沒(méi)有指定確定所需化學(xué)物質(zhì)的使用量。在做一些實(shí)驗(yàn)中，有相當(dāng)一部分學(xué)生以“多多益善”，加入過(guò)多的化學(xué)物質(zhì)。例如，在“中和滴定”學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中，個(gè)別學(xué)生用鹽酸都要120毫升，另階段的實(shí)驗(yàn)竟然用了60毫升的酚酞！同樣的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。所以教師經(jīng)常抱怨自己的為實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的每種試劑125毫升只夠兩到三個(gè)班做實(shí)驗(yàn)。

（3）化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中產(chǎn)生的廢水，廢氣，廢渣等一些廢物都會(huì)對(duì)環(huán)境造都會(huì)有不同的傷害。隨著新課程改革實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的不斷推進(jìn)，作為化學(xué)老師，我們必須認(rèn)識(shí)到，化學(xué)污染是一個(gè)非常緊迫的任務(wù)。因此，高中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行迫在眉睫。

2學(xué)校綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)探索和實(shí)踐的歷程

綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，指的實(shí)驗(yàn)以綠色化學(xué)的理念為指導(dǎo)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。它的要求是，在實(shí)驗(yàn)合理，不影響結(jié)果，觀察常規(guī)，教安全性的前提下，通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，做到無(wú)污染，實(shí)驗(yàn)誤差小，效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際上即使以提高實(shí)驗(yàn)操作，設(shè)備或改變實(shí)驗(yàn)路線的原則上，能夠最大限度地減少實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物對(duì)人類造成傷害和對(duì)環(huán)境的污染。綠色化學(xué)對(duì)化學(xué)品回收，再利用，如在密閉可控廢氣的實(shí)驗(yàn)中“盡可能小劑量實(shí)驗(yàn)，節(jié)約資源，減少污染，降低成本， ”這樣既營(yíng)造了和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境，又有利于學(xué)生的利用化學(xué)知識(shí)，也能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)綠色教學(xué)的認(rèn)識(shí)。

2.1創(chuàng)新綠色科學(xué)合理的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，大力推廣宣傳綠色設(shè)計(jì)

(1)分散系列的實(shí)驗(yàn)要求充分利用反應(yīng)屋和產(chǎn)物提高利用率。為了提高了實(shí)驗(yàn)的綜合性，避免實(shí)驗(yàn)重疊的內(nèi)容，節(jié)省試劑藥品和減少污染，縮短了測(cè)試時(shí)間，充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)的概念，我們需要有機(jī)結(jié)合兩種或兩種以上不同的化學(xué)反應(yīng)，（如氮?dú)猓┤紵c爆轟聯(lián)合實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作如下：首先在罐罐底鉆出一個(gè)小孔，用手指按住小孔，收集氫氣的收集方法采用排水法，然后把鍋放在教室較暗的地板上，接著在罐口取出一塊磨砂玻璃墊，用指定手勢(shì)釋放倒掛符合的鋁罐，靜靜地燃點(diǎn)氫氣后小孔呈現(xiàn)淡藍(lán)色火焰并產(chǎn)生了一個(gè)響亮的爆鳴聲。

(2)選擇無(wú)毒或低毒性的試劑?；诒ＷC實(shí)驗(yàn)教學(xué)是綠色化學(xué)教學(xué)的要求，教學(xué)內(nèi)容必須重組，針對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的“三廢”，要盡量選擇低毒性，低污染，易于處理的化學(xué)物質(zhì)，并且要做到不能對(duì)人類，動(dòng)物環(huán)境有害。在治理“三廢”的實(shí)驗(yàn)中，選擇綠色的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。比如對(duì)實(shí)驗(yàn)廢棄物做到“變廢為寶，化害為利，接受治療?！绷?zhēng)廢物回收，然后采取物理，化學(xué)和生物的方法根據(jù)廢物的性質(zhì)進(jìn)行合理治理。

2.2再生

再生，這個(gè)詞理解為對(duì)實(shí)驗(yàn)廢棄物進(jìn)行妥善處理。綠色化學(xué)是以控制污染的來(lái)源，防止化學(xué)物質(zhì)的污染，在生產(chǎn)過(guò)程中采取最有效的措施來(lái)治理污染。首先發(fā)展污水處理，其次，綜合利用化學(xué)廢物，加強(qiáng)回收工作，做到化害為利，變廢為寶。實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品往往不被傳統(tǒng)的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)重視。只是實(shí)驗(yàn)者以觀察到所需的現(xiàn)象和相關(guān)的數(shù)據(jù)為目的來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品也沒(méi)什么的大用處，并且很少用來(lái)回收利用。這樣良妃增加了，連環(huán)境也要受到牽連――被污染。

2.3運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段，建立網(wǎng)上模擬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

在化學(xué)教學(xué)中，可以在課堂中利用多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)難以完成的實(shí)驗(yàn)，（如氯氣中毒，工業(yè)氨水實(shí)驗(yàn)）都具有一定的危險(xiǎn)性，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的實(shí)驗(yàn)（如化學(xué)平衡的影響，凝膠電泳）和危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)（如H2S試驗(yàn)??室的準(zhǔn)備工作，不純氣體爆炸實(shí)驗(yàn)）都可以采用這個(gè)方法，特別是對(duì)人和環(huán)境危害極大地有毒有害試劑。由于目前無(wú)法對(duì)危害極大地實(shí)驗(yàn)通過(guò)提高污染減少進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)室非常必要的。還有很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)都需采取這種方法。這樣虛擬的實(shí)驗(yàn)課堂效果逼真，污染小，課堂教學(xué)優(yōu)良，深受學(xué)生歡迎。

總之，通過(guò)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)生的創(chuàng)新精神和環(huán)保意識(shí)得到了培養(yǎng)，學(xué)生實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)也有所提高。綠色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，促進(jìn)和提高了教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)提高他們的專業(yè)素質(zhì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn):

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關(guān)鍵詞 教育游戲 娛教技術(shù) 化學(xué)游戲 520化學(xué)動(dòng)漫撲克

教育游戲是嚴(yán)肅游戲的一種，是專門針對(duì)特定教育目的而開(kāi)發(fā)的游戲，具有教育性和娛樂(lè)性并重的特點(diǎn)。在國(guó)外，一般把“教育游戲”分為“Edutainment”和“Educational Games”?！癊dutainment”是指教育中的娛樂(lè)形式，即通過(guò)在教學(xué)中使用各種娛樂(lè)形式，實(shí)現(xiàn)一定的教育目的，國(guó)內(nèi)稱為“娛教技術(shù)”；而“Educational Games”則是指把教育內(nèi)容以電腦游戲的形式在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上呈現(xiàn)的一類教育游戲。

檢索國(guó)外Journal of Chemical Education（JCE）、science Education（SE）、Journal of Research in Science Teaching（JRST）等核心期刊的相關(guān)文獻(xiàn)，筆者發(fā)現(xiàn)從19世紀(jì)初開(kāi)始國(guó)外已有一些教育游戲應(yīng)用于課堂教學(xué)活動(dòng)中，特別是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家研究人員針對(duì)中學(xué)化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了Quia web、Old Prof、Corel ChemLab等各種不同類型的教育游戲。但涉及內(nèi)容較為單一，娛樂(lè)性較強(qiáng)，而學(xué)科知識(shí)性顯得不足，也并沒(méi)有得到廣泛推廣。

中國(guó)港澳臺(tái)地區(qū)有諸如香港中文大學(xué)與華南師范大學(xué)合辦的“學(xué)習(xí)村莊”，臺(tái)北教育局負(fù)責(zé)的“臺(tái)北教育入口網(wǎng)”，臺(tái)中教育大學(xué)開(kāi)發(fā)的“科學(xué)游戲?qū)嶒?yàn)室”，但只涉及到小學(xué)科學(xué)常識(shí)。中國(guó)大陸地區(qū)對(duì)教育游戲的研發(fā)起步較晚，而專門針對(duì)中學(xué)化學(xué)領(lǐng)域教育游戲的研發(fā)僅十幾年。雖然近幾年國(guó)內(nèi)許多學(xué)者和教育專家在不斷探索中取得了一些成果，但目前為止該領(lǐng)域蘊(yùn)藏的巨大潛能有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

為此，有必要對(duì)中國(guó)大陸地區(qū)中學(xué)化學(xué)教育游戲設(shè)計(jì)情況進(jìn)行系統(tǒng)地分析。本文將分別闡述中國(guó)大陸地區(qū)“娛教類化學(xué)教育游戲”和“信息技術(shù)類化學(xué)教育游戲”的概況，特別介紹華南師范大學(xué)化學(xué)教學(xué)與資源研究所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，最后介紹該領(lǐng)域教育游戲開(kāi)發(fā)的新進(jìn)展，以便全面了解中國(guó)大陸地區(qū)中學(xué)化學(xué)教育游戲的設(shè)計(jì)研究情況，為今后設(shè)計(jì)更高水平的中學(xué)化學(xué)教育游戲提供參考與借鑒。

1 中國(guó)大陸地區(qū)娛教類中學(xué)化學(xué)教育游戲的設(shè)計(jì)概況

筆者以“化學(xué)游戲”為關(guān)鍵詞在中國(guó)期刊網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫(kù)（CNKI）和谷歌（google）、百度（baidu）等搜索引擎中進(jìn)行檢索并歸類，把目前中國(guó)大陸地區(qū)娛教類中學(xué)化學(xué)教育游戲大致分為“化學(xué)實(shí)驗(yàn)類游戲”和“化學(xué)卡片類游戲”2類，統(tǒng)計(jì)信息見(jiàn)表1。

1.1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)類游戲

“化學(xué)實(shí)驗(yàn)類游戲”就是利用化學(xué)中的某一個(gè)或幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)用魔術(shù)表演等方式呈現(xiàn)的游戲形式。例如，有的化學(xué)教師在化學(xué)課上利用化學(xué)知識(shí)變魔術(shù)，學(xué)生看到的“冰棒點(diǎn)煙”、“不沉的肥皂泡”等就屬于這類化學(xué)游戲。此類游戲利用魔術(shù)實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)生的好奇心，能夠激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究化學(xué)知識(shí)的熱情。

1.2 化學(xué)卡片類游戲

另一種游戲是“化學(xué)卡片類游戲”，這種游戲用卡片作為載體，通過(guò)一定的游戲規(guī)則考查化學(xué)用語(yǔ)知識(shí)。吳茂江的“實(shí)驗(yàn)儀器和藥品”游戲目的是幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的名稱、規(guī)格、性能、使用范圍及使用方法，了解常見(jiàn)化學(xué)藥品的名稱、化學(xué)式、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、主要用途及制備方法。此類游戲玩法單一，重在考查識(shí)記性的化學(xué)知識(shí)，趣味性不強(qiáng)。

化學(xué)撲克牌游戲是卡片類游戲中非常熱門且較為成熟的一類游戲。筆者在中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)以“化學(xué)撲克牌”為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，共計(jì)有7種化學(xué)撲克牌申請(qǐng)了國(guó)家專利。在“淘寶網(wǎng)”、“當(dāng)當(dāng)網(wǎng)”、“亞馬遜（中國(guó)）”等國(guó)內(nèi)知名網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物網(wǎng)站以“化學(xué)撲克牌”為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，發(fā)現(xiàn)僅有錢揚(yáng)義課題組的“中學(xué)化學(xué)撲克牌”和“化學(xué)智力撲克牌”2種產(chǎn)品在淘寶網(wǎng)提供銷售。目前，中國(guó)大陸地區(qū)從知名度、可玩性、銷售額等關(guān)鍵指標(biāo)看，影響最廣泛的化學(xué)撲克牌產(chǎn)品是由華南師范大學(xué)化學(xué)教學(xué)與資源研究所的錢揚(yáng)義教授課題組所開(kāi)發(fā)的“520中學(xué)化學(xué)撲克牌”。

初、高中化學(xué)涉及到的化學(xué)方程式、元素名稱及符號(hào)等化學(xué)用語(yǔ)一直都是教學(xué)重難點(diǎn)，呈現(xiàn)出教學(xué)時(shí)間短、數(shù)量多、難記憶的特點(diǎn)，“520中學(xué)化學(xué)撲克牌”開(kāi)發(fā)的目的就是幫助學(xué)生解決識(shí)記難點(diǎn)，寓教于樂(lè)，輕松學(xué)好化學(xué)。每套產(chǎn)品包含初三化學(xué)、高中金屬及其化合物和高中非金屬及其化合物共3副撲克牌：第一盒牌（初三化學(xué)全冊(cè)）總計(jì)56張牌，涉及初中化學(xué)常見(jiàn)的59個(gè)方程式，第二盒牌（高中金屬及其化合物）包含56張牌，第三盒牌（高中非金屬及其化合物）有68張牌，全面覆蓋高中化學(xué)教材中86個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式?？偣?80張牌展現(xiàn)了近70種中高考常見(jiàn)物質(zhì)的顏色、狀態(tài)、性質(zhì)和用途，不同知識(shí)水平的玩家可選擇其中的一副或多副牌來(lái)玩。它以湊齊完整化學(xué)方程式為基本原則，通過(guò)串出、單出、多補(bǔ)、對(duì)出等多種出牌方式進(jìn)行游戲，學(xué)生還可根據(jù)化學(xué)反應(yīng)規(guī)則靈活地制定更多的游戲規(guī)則。這款撲克牌既能鞏固元素化合物的知識(shí)，又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，已在華南地區(qū)和湖北、貴州等中國(guó)大陸地區(qū)的11個(gè)省、自治區(qū)、直轄市得到推廣。

縱覽以上中國(guó)大陸地區(qū)娛教類化學(xué)教育游戲，筆者認(rèn)為設(shè)計(jì)者抓住了“化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科”以及“不懂化學(xué)用語(yǔ)，就無(wú)法進(jìn)入化學(xué)之門”這2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，令化學(xué)實(shí)驗(yàn)類游戲發(fā)揮了趣味性和生動(dòng)性，令化學(xué)卡片類游戲體現(xiàn)出知識(shí)性和創(chuàng)造性，一定程度上激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)化學(xué)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。但是在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的21世紀(jì)，傳統(tǒng)的游戲已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代教育的需求了，一場(chǎng)變革正在襲來(lái)。

2 中國(guó)大陸地區(qū)信息技術(shù)類中學(xué)化學(xué)教育游戲的設(shè)計(jì)概況

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，基于信息技術(shù)的教育游戲逐漸成為學(xué)界關(guān)注與推崇的新領(lǐng)域。多媒體信息技術(shù)以其在生動(dòng)性和直觀性方面無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，對(duì)當(dāng)代中學(xué)化學(xué)教學(xué)策略改革產(chǎn)生了巨大的作用，相關(guān)教育游戲的開(kāi)發(fā)已成為熱點(diǎn)。從對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求的角度來(lái)劃分，信息技術(shù)類中學(xué)化學(xué)教育游戲可以分為單機(jī)版游戲和網(wǎng)絡(luò)版游戲。

2.1 單機(jī)版化學(xué)教育游戲的發(fā)展概況

目前，中國(guó)大陸地區(qū)單機(jī)版化學(xué)教育游戲大部分都是基于flash制作軟件開(kāi)發(fā)的。最初，大陸地區(qū)一些學(xué)科教師針對(duì)部分抽象的學(xué)科知識(shí)，開(kāi)發(fā)了一些化學(xué)Flash小游戲：北京師大亞太實(shí)驗(yàn)學(xué)校的姚斌在2003年開(kāi)發(fā)了一款元素周期表Flash拼圖游戲；安陽(yáng)市一中化學(xué)組教師開(kāi)發(fā)了化學(xué)儀器組裝游戲；浙江洞頭二中姚宗演老師開(kāi)發(fā)了開(kāi)心學(xué)化學(xué)的射擊方程式游戲。這些Flash小游戲針對(duì)的知識(shí)點(diǎn)比較單一，學(xué)科知識(shí)性很強(qiáng)，情境性薄弱，制作水平比較粗糙。

之后，某些大學(xué)的教育技術(shù)專業(yè)、化學(xué)師范專業(yè)等師生也把設(shè)計(jì)學(xué)科教育游戲作為自己的研究方向，他們用C#、Java等更高級(jí)的編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)出各種各樣的游戲。韓山師范學(xué)院化學(xué)系的鄭楚萍、許越、吳錦偉等設(shè)計(jì)了一款名叫“沉淀連連看”的記憶游戲軟件，目的主要在于培養(yǎng)初三學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣；西華師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院王琳、刁永鋒以《哈利·波特》為題材，改編了一段《哈利·波特與寶藏》的游戲情節(jié)，講述了哈利為了不讓寶藏落人妖魔之手，歷經(jīng)艱難坎坷，終于來(lái)到古墓，成功獲取寶藏的故事。該游戲類似于所謂的RPG（角色扮演類）游戲，它設(shè)計(jì)有4個(gè)場(chǎng)景，串聯(lián)起5大化學(xué)知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)場(chǎng)景由情節(jié)展示、模擬試驗(yàn)、原理講解3個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，此游戲情境性較強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)也較為豐富。

2.2 網(wǎng)絡(luò)版化學(xué)教育游戲的發(fā)展概況

在中國(guó)版權(quán)保護(hù)中心（http：//ccopyright.com.cn）以“化學(xué)”、“游戲”、“撲克”等關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，僅找到一款具有計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)的網(wǎng)絡(luò)版化學(xué)教育游戲——化學(xué)動(dòng)漫撲克牌游戲軟件V2.0（登記號(hào)：2008SR22697分類號(hào)69000-8700著作權(quán)人：錢揚(yáng)義，陳建林）。筆者又在google和baidu等搜索引擎中鍵入“化學(xué)網(wǎng)絡(luò)游戲”、“在線化學(xué)游戲”等關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，發(fā)現(xiàn)中國(guó)大陸地區(qū)有一款在線化學(xué)教育游戲——化學(xué)動(dòng)漫撲克牌游戲，它與在中國(guó)版權(quán)保護(hù)中心檢索到的軟件是同一款游戲，由華南師范大學(xué)化學(xué)教學(xué)與資源研究所設(shè)計(jì)。該游戲系統(tǒng)由化學(xué)網(wǎng)絡(luò)撲克動(dòng)漫游戲客戶端軟件和相配套的官方網(wǎng)站——“我愛(ài)你”游戲網(wǎng)（520hx.com.cn/yx）組成，2者分別為玩家提供游戲服務(wù)和相關(guān)信息。此款多人在線的化學(xué)網(wǎng)絡(luò)撲克動(dòng)漫游戲是紙質(zhì)版化學(xué)撲克牌在信息技術(shù)平臺(tái)上的延伸，該游戲結(jié)合多媒體信息技術(shù)，將所要考查的化學(xué)用語(yǔ)（化學(xué)式、化學(xué)方程式、物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)等）通過(guò)撲克牌的形式呈現(xiàn)，以湊齊完整化學(xué)方程式為基本原則，通過(guò)串出、單出、多補(bǔ)、對(duì)出等多種出牌方式進(jìn)行游戲。它可以讓不同地域的人們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，方便地進(jìn)行化學(xué)撲克牌游戲比賽，玩家還可通過(guò)聊天功能交流心得體會(huì)。

筆者的課題組選擇了廣東省河源市某中學(xué)進(jìn)行該軟件的教學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。通過(guò)化學(xué)用語(yǔ)前測(cè)，作為被試的高一年級(jí)1班和2班的t檢驗(yàn)顯著性概率為0.962（此概率>0.05），即2班整體水平相當(dāng)，隨機(jī)選取1班作為實(shí)驗(yàn)班，2班作為控制班。調(diào)查顯示，97%的學(xué)生存在著化學(xué)學(xué)習(xí)上的困難，40%的學(xué)生存在化學(xué)用語(yǔ)書(shū)寫(xiě)的困難，但100%的學(xué)生會(huì)使用電腦，其中71%的學(xué)生接觸電腦時(shí)間超過(guò)2年，由此，實(shí)驗(yàn)對(duì)象經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的游戲培訓(xùn)后，可以順利操作化學(xué)網(wǎng)絡(luò)撲克游戲軟件。作為對(duì)照，實(shí)驗(yàn)班使用該軟件，而控制班不使用。2周后，通過(guò)讓實(shí)驗(yàn)學(xué)生填寫(xiě)調(diào)查問(wèn)卷和化學(xué)用語(yǔ)后測(cè)檢驗(yàn)該游戲應(yīng)用效果，結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)班前測(cè)和后測(cè)的成績(jī)有了明顯差異，后測(cè)均值高于前測(cè)均值3.31分；實(shí)驗(yàn)班和控制班的后測(cè)成績(jī)雖然差異較小，但實(shí)驗(yàn)班均值高于控制班1.83分。

通過(guò)對(duì)學(xué)生們調(diào)查問(wèn)卷的分析，高達(dá)90.90%比例的學(xué)生對(duì)該游戲充滿期待；52.73%的學(xué)生認(rèn)為該游戲難度水平適中且比較符合學(xué)生的認(rèn)知水平，而另外的18.18%學(xué)生覺(jué)得游戲偏難，需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的練習(xí)才能顯著增加勝率；81.82%的學(xué)生表示能夠意識(shí)到自己對(duì)化學(xué)方程式的掌握程度；47.27%的學(xué)生覺(jué)得此游戲能幫助自己學(xué)好化學(xué)，另外的21.82%學(xué)生覺(jué)得它能夠給人帶來(lái)樂(lè)趣，玩牌過(guò)程使人心情舒暢。課題組還以“期望度”、“吸引力”、“互動(dòng)性”、“操作性”、“節(jié)奏感”、“沉浸感”、“趣味性”等6個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)該游戲可玩性進(jìn)行量化分析（見(jiàn)圖1），結(jié)果顯示該游戲可玩性較高。有同學(xué)在訪談中這樣說(shuō)到：“自從上高中以來(lái)，我就覺(jué)得高中的化學(xué)方程式特別多而且特別難記，在玩化學(xué)網(wǎng)絡(luò)撲克牌的過(guò)程中，我不知不覺(jué)地就對(duì)化學(xué)方程式的記憶產(chǎn)生了興趣，游戲結(jié)束后，我會(huì)主動(dòng)地去看我在玩游戲的過(guò)程中我不會(huì)的方程式，然后爭(zhēng)取在下次玩牌時(shí)取得勝利?！庇械膶W(xué)生提出建議，希望能夠再增加離子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)游戲大廳，還有學(xué)生希望更有化學(xué)的特色，如把卡通人物改為知名的化學(xué)家，自由選擇人物角色等。

此外，課題組隨機(jī)選擇了110名華南師范大學(xué)2007級(jí)化學(xué)教育專業(yè)本科生作為調(diào)查對(duì)象，以李克特式5點(diǎn)計(jì)分法調(diào)查職前教師對(duì)化學(xué)網(wǎng)絡(luò)撲克動(dòng)漫游戲的態(tài)度。從圖2中可以看出，職前教師對(duì)化學(xué)網(wǎng)絡(luò)撲克牌的推廣持積極的態(tài)度；90%以上的職前教師認(rèn)為游戲化教學(xué)方式讓他們耳目一新，并認(rèn)為化學(xué)網(wǎng)絡(luò)撲克牌是一種很有價(jià)值的教育工具；70%以上的職前教師愿意花時(shí)間來(lái)研究化學(xué)網(wǎng)絡(luò)撲克牌游戲教學(xué)法，并肯定了化學(xué)網(wǎng)絡(luò)撲克游戲能夠吸引學(xué)生的注意力，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握化學(xué)用語(yǔ)。調(diào)查也顯示，眾多職前教師趨向于在課余時(shí)間而不是課堂時(shí)間使用該游戲，所以，化學(xué)網(wǎng)絡(luò)撲克動(dòng)漫游戲的使用是否能提高課堂教學(xué)，還有待于進(jìn)一步的研究。此外，職前教師還對(duì)游戲的內(nèi)容、界面、功能和可持續(xù)發(fā)展方面提供了許多有參考價(jià)值的建議。

綜上所述，中國(guó)大陸地區(qū)基于信息技術(shù)的化學(xué)教育游戲吸取了娛教類的游戲設(shè)計(jì)靈感，讓部分娛教類游戲?qū)崿F(xiàn)了與信息技術(shù)的整合。游戲題材比娛教類的更為多元，除了化學(xué)用語(yǔ)，也涉及到實(shí)驗(yàn)儀器的組裝和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述等方面；部分游戲設(shè)計(jì)因?yàn)橛幸痪€教師的加盟，所以在具有一定趣味性的同時(shí)，學(xué)習(xí)目標(biāo)明確；網(wǎng)絡(luò)版化學(xué)撲克牌游戲是大陸唯一具有軟件著作權(quán)的在線化學(xué)教育游戲，它改變了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，能使學(xué)生有機(jī)會(huì)“從做中學(xué)”，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能夠幫助教師解決化學(xué)用語(yǔ)教學(xué)難點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)該游戲平臺(tái)，學(xué)生可以打破地域、時(shí)間和學(xué)習(xí)水平的限制，在游戲中自主探索學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)。

但中國(guó)大陸地區(qū)信息技術(shù)類化學(xué)教育游戲設(shè)計(jì)畢竟還處于起步階段，其中還反映出很多不足之處，比如，部分游戲的形式設(shè)計(jì)盡管有趣，但游戲任務(wù)并未與學(xué)習(xí)目標(biāo)緊密聯(lián)系；技術(shù)水平上與商業(yè)游戲相差甚大，大部分游戲還比較粗糙簡(jiǎn)陋。不過(guò)可以看出，信息技術(shù)類化學(xué)教育游戲被越來(lái)越多的人所關(guān)注，尤其是更多地受到了師生們的青睞。

3 中國(guó)大陸地區(qū)中學(xué)化學(xué)教育游戲的開(kāi)發(fā)進(jìn)展

目前，中國(guó)大陸地區(qū)中學(xué)化學(xué)教育游戲的發(fā)展特點(diǎn)是：傳統(tǒng)娛教類游戲穩(wěn)步發(fā)展，在初高中課堂逐漸推廣；新游戲緊密結(jié)合信息技術(shù)，設(shè)計(jì)與玩法不斷創(chuàng)新。傳統(tǒng)娛教類游戲的開(kāi)發(fā)較為成熟，部分游戲已經(jīng)走進(jìn)課堂，對(duì)輔助教學(xué)起到了重要作用；信息技術(shù)類中學(xué)化學(xué)教育游戲的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)是當(dāng)前研究的熱門與前沿，新的游戲總結(jié)了前代產(chǎn)品中存在的不足與優(yōu)點(diǎn)，目前正逐漸推廣開(kāi)來(lái)。

華南師范大學(xué)化學(xué)教學(xué)與資源研究所一直致力于化學(xué)撲克牌游戲的研發(fā)。在紙質(zhì)牌和網(wǎng)絡(luò)版在線游戲推出后，目前又推出了網(wǎng)頁(yè)版“520化學(xué)動(dòng)漫撲克”游戲。在多人同時(shí)在線游戲條件還不成熟的情況下，該游戲設(shè)計(jì)為網(wǎng)頁(yè)版人機(jī)交互模式，玩家聯(lián)網(wǎng)后登陸游戲網(wǎng)址便可以隨時(shí)隨地與電腦虛擬玩家進(jìn)行撲克牌游戲。玩家進(jìn)入游戲界面以后，選擇合適的等級(jí)（等級(jí)分為銅牌級(jí)、銀牌級(jí)、金牌級(jí)，等級(jí)越高難度越大）后開(kāi)始游戲，也可以選擇“新手教學(xué)”，該模式模擬真實(shí)出牌情況并指導(dǎo)玩家出牌，目的在于讓玩家盡快熟悉規(guī)則，進(jìn)行“新手教學(xué)”后獲得獎(jiǎng)勵(lì)，之后可以選擇繼續(xù)進(jìn)行教學(xué)或選擇等級(jí)開(kāi)始游戲。銅牌級(jí)選牌范圍包含初中階段50種較常見(jiàn)的單質(zhì)、酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)，銀牌級(jí)選牌范圍包含初高中階段72種單質(zhì)、酸、堿、鹽、有機(jī)物等化學(xué)物質(zhì)和點(diǎn)燃、加熱、氣體符號(hào)、沉淀符號(hào)等4種情境牌，金牌級(jí)選牌范圍包含游戲所涉及到的全部92種化學(xué)物質(zhì)和4種情境牌。

該游戲總規(guī)則是：按化學(xué)反應(yīng)方程式出牌，出牌時(shí)盡量湊齊一個(gè)完整的方程式（出牌時(shí)不考慮化學(xué)反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)），一局中誰(shuí)先將手中的牌出完，誰(shuí)就是贏家。新的游戲在前代的基礎(chǔ)上豐富了玩法：“整牌”的含義是如果玩家手牌有一個(gè)完整方程式中所包含的全部反應(yīng)物和生成物，那么玩家可一次全部打出，出牌后獲得新一輪出牌權(quán)并獎(jiǎng)勵(lì)5個(gè)財(cái)富值；“補(bǔ)牌”的含義就是玩家在對(duì)方出牌后，必須出一張或一張以上能和桌面上已有牌反應(yīng)的物質(zhì)，如果桌面上的牌已湊齊反應(yīng)物，則乙方可以出生成物，最后跟出物質(zhì)的一方獲得新一輪的出牌權(quán)；“接牌”的含義就是以桌面上最后一張牌（可以是反應(yīng)物或是生成物，系統(tǒng)自動(dòng)排好）為“標(biāo)準(zhǔn)牌”，打出一張能與其發(fā)生反應(yīng)的牌；“吃牌”的含義是以桌面上最后一張牌為“標(biāo)準(zhǔn)牌”，根據(jù)“金屬活動(dòng)順序表”來(lái)比較化合物的金屬陽(yáng)離子并打出一張比“標(biāo)準(zhǔn)牌”活潑的牌，把對(duì)方的牌“吃掉”，“吃掉”對(duì)方的“標(biāo)準(zhǔn)牌”后，可得到那張“標(biāo)準(zhǔn)牌”并獲得新一輪的出牌權(quán)；“情境牌”在打出生成物前出，也可和反應(yīng)物一起出，用以表示反應(yīng)條件。

篇3

（1.北京市豐臺(tái)第二中學(xué)，中國(guó) 北京 100071；2.榆林市環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，陜西 榆林 719000）

【摘　要】元素化合物知識(shí)是中學(xué)化學(xué)的重要組成部分。在元素化合物教學(xué)中，要滲透STSE教育；同時(shí)應(yīng)從“知識(shí)為本”轉(zhuǎn)向“觀念建構(gòu)”，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展“元素觀”、“分類觀”、“轉(zhuǎn)化觀”等化學(xué)基本觀念；最后介紹了基于具體物質(zhì)和基于轉(zhuǎn)化的元素化合物教學(xué)的兩種教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞 元素化合物；STSE；化學(xué)基本觀念；教學(xué)策略

0　引言

元素化合物知識(shí)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分。從知識(shí)的類別上元素化合物屬于事實(shí)性知識(shí)或陳述性知識(shí)，具有龐雜、瑣碎的特點(diǎn)，需要記憶的內(nèi)容較多，學(xué)生容易混淆和遺忘。而新課程立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來(lái)發(fā)展的需要，以提高21世紀(jì)公民的科學(xué)素養(yǎng)為主旨[1]。所以元素化合物知識(shí)的教學(xué)不應(yīng)局限于給學(xué)生不斷補(bǔ)充物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備和應(yīng)用等事實(shí)性知識(shí)，更應(yīng)該重視和挖掘其對(duì)于提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)和提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科能力的功能。

1　在元素化合物的教學(xué)中重滲透STSE教育

STSE 是科學(xué)（science）、技術(shù)（Technology）、社會(huì)（Society）、環(huán)境（Environment）的英文縮寫(xiě)?；瘜W(xué)是與信息、生命、材料、環(huán)境、能源、地球、空間和核科學(xué)等朝陽(yáng)科學(xué)（sun-rise sciences）都有緊密的聯(lián)系、交叉和滲透的中心科學(xué)[2]。新課程提出“從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際出發(fā)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)與人類生活的密切關(guān)系，關(guān)注人類面臨的與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、參與意識(shí)和決策能力”[1]?；诖?，元素化合物教學(xué)與STSE 教育倍受關(guān)注。

1.1　元素化合物與科學(xué)的關(guān)系

例如，SiO2作為現(xiàn)代光學(xué)及光導(dǎo)纖維的基本原料，廣泛用于醫(yī)療，傳能傳像遙測(cè)遙檢等；硅是信息技術(shù)元件的關(guān)鍵材料，半導(dǎo)體晶體管及芯片的出現(xiàn)，促進(jìn)了信息技術(shù)的革命，硅還是人類將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料，它的應(yīng)用，改變了能源結(jié)構(gòu)。具有特殊功能的陶瓷材料，能夠承受高溫，強(qiáng)度高，具有電學(xué)特性、光學(xué)特性、生物功能，在航空航天，軍事技術(shù)，生命科學(xué)、高溫超導(dǎo)等領(lǐng)域有諸多應(yīng)用。以及制造飛機(jī)外殼的鋁合金、新型貯氫合金材料、、玻璃鋼、隱性材料等都是現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中關(guān)于元素化合物研究的成果。

1.2　元素化合物與技術(shù)的關(guān)系

例如，在學(xué)習(xí)“用途廣泛的金屬材料”時(shí)，向?qū)W生介紹榮獲 2008 年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的徐光憲院士，他被譽(yù)為“中國(guó)稀土之父”。他在稀土的分離理論及其應(yīng)用上做出了巨大貢獻(xiàn)，大大提高了我國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，提升了我國(guó)在國(guó)際稀土分離科技和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的地位，被國(guó)際稀土界稱為“中國(guó)沖擊（China Impact）”[3]。在進(jìn)行“金屬及其化合物”教學(xué)時(shí)，可以簡(jiǎn)介著名的制堿專家侯德榜，他為了打破外國(guó)對(duì)中國(guó)制堿的壟斷，潛心研究并發(fā)明了世界上最先進(jìn)的制堿方法—侯氏制堿法，對(duì)制堿和化肥工業(yè)作出了杰出貢獻(xiàn)?，F(xiàn)在,我國(guó)化學(xué)研究在新材料、新能源、分子生物技術(shù)等方面,也取得了很大的成績(jī)。例如,中國(guó)航天工程“神州號(hào)飛船”的順利升空和返航,無(wú)不與化學(xué)新材料有關(guān)。但是，在教學(xué)中我們也要給學(xué)生指出，目前我國(guó)化學(xué)的某些領(lǐng)域的研究水平與發(fā)達(dá)國(guó)家還有相當(dāng)差距，這些差距的縮短需要學(xué)生去努力奮斗。這些知識(shí)的介紹，容易激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和愛(ài)國(guó)熱情，同時(shí)也讓學(xué)生產(chǎn)生一種憂患意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生努力學(xué)習(xí)、報(bào)效祖國(guó)的責(zé)任感和緊迫感。

1.3　元素化合物與社會(huì)的關(guān)系

元素化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防科學(xué)、生命醫(yī)藥、日常生活中有許多應(yīng)用。例如，金屬及合金的制造及應(yīng)用，鋁鹽和鐵鹽的凈水作用，硅及其化合物的應(yīng)用，用N、S、P、Cl元素制造的農(nóng)藥、化肥等，焰色反應(yīng)在北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式上的應(yīng)用等。

1.4　元素化合物與環(huán)境的關(guān)系

環(huán)境問(wèn)題已成為一個(gè)全球性的問(wèn)題。環(huán)境的污染和防治與化學(xué)緊密相連。如與硫和氮的氧化物密切相關(guān)的酸雨及其防治問(wèn)題、空氣質(zhì)量問(wèn)題等。因此在教學(xué)過(guò)程中，可以結(jié)合教材知識(shí)，因時(shí)因地進(jìn)行環(huán)保教育。例如，為了減少污染氣體的排放，在設(shè)計(jì)課堂演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡量采用綠色微型實(shí)驗(yàn)，注意尾氣的有效處理等。提高學(xué)生環(huán)保自覺(jué)性，使學(xué)生能自覺(jué)地參加到這樣的活動(dòng)中來(lái)，從我做起，從小事做起。

1.5　培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的化學(xué)觀

媒體報(bào)道的與化學(xué)相關(guān)內(nèi)容很多，而大眾往往對(duì)于負(fù)面的報(bào)道特別感興趣，如有毒物質(zhì)排放、假藥、添加劑等。人們記住了洛杉磯“光化學(xué)煙霧”的罪魁禍?zhǔn)资堑趸?，記住了東京“水俁灣”事件是重金屬污染。這些凸顯了化學(xué)對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人類造成的危害，甚至于有人“談化學(xué)色變”。NO 是造成大氣污染物之一，但 NO又是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的中間產(chǎn)物，研究表明 NO 還是治療心血管疾病的一種“信使分子”，1992 年因其神奇的生物活性被評(píng)為“明星分子”，有三位科學(xué)家因此項(xiàng)研究成果而獲得了1998 年度諾貝爾獎(jiǎng)。

因此要引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立客觀、辯證的化學(xué)觀。任何事物都有其兩面性，我們既要充分利用化學(xué)物質(zhì)為人類造福，讓化學(xué)推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步；同時(shí)又要正視化學(xué)物質(zhì)給人類帶來(lái)的問(wèn)題，給社會(huì)造成的一些負(fù)面影響。運(yùn)用科學(xué)的方法解決這些問(wèn)題，是我們義不容辭的責(zé)任。

2　在元素化合物的教學(xué)中建構(gòu)化學(xué)基本觀念

元素化合物知識(shí)是具體性知識(shí)，容易遺忘?；瘜W(xué)基本觀念，不是具體的化學(xué)知識(shí),也不是化學(xué)知識(shí)的簡(jiǎn)單組合,它是學(xué)習(xí)者對(duì)具體化學(xué)知識(shí)的概括提升，是學(xué)習(xí)者對(duì)化學(xué)學(xué)科特征和化學(xué)知識(shí)的深刻理解，它具有超越具體知識(shí)的持久價(jià)值和廣泛的遷移作用，影響著學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的價(jià)值取向和行為方式[4]。所以元素化合物的教學(xué)應(yīng)從“知識(shí)為本”轉(zhuǎn)向“觀念建構(gòu)”。元素化合物知識(shí)作為載體可以很好地承載“元素觀”、“分類觀”、“轉(zhuǎn)化觀”等化學(xué)基本觀念的發(fā)展任務(wù)；同時(shí)，元素化合物內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化也需要以上化學(xué)基本觀念的引領(lǐng)。

“元素觀”反映了世界的物質(zhì)性，是指：物質(zhì)由元素組成、物質(zhì)可按照元素組成進(jìn)行分類、化學(xué)式能表示物質(zhì)的元素組成、物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的本質(zhì)是元素原子間的重新組合、元素是同一類原子的總稱、元素化合價(jià)與元素原子的最外層電子數(shù)有關(guān)、元素性質(zhì)呈周期性變化等等。構(gòu)建“元素觀”的價(jià)值在于它可以幫助學(xué)生形成化學(xué)的思維方法，有序地認(rèn)識(shí)物質(zhì)，指導(dǎo)其化學(xué)的學(xué)習(xí)和研究[5-6]?！胺诸愑^”指的是，可根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)物質(zhì)和化學(xué)變化進(jìn)行分類，可以根據(jù)組成和性質(zhì)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類;同類物質(zhì)具有相似的性質(zhì)?！胺诸愑^”可指導(dǎo)學(xué)習(xí)者從物質(zhì)類屬角度分析具體物質(zhì)。“轉(zhuǎn)化觀”是指：物質(zhì)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)是物質(zhì)的化學(xué)變化。物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)元素種類不變，所以轉(zhuǎn)化是以元素為核心的各種物質(zhì)性質(zhì)的知識(shí)結(jié)構(gòu)的核心。以元素為核心的物質(zhì)轉(zhuǎn)化主要有兩種形式：一是相同元素價(jià)態(tài)，不同物質(zhì)類別間的轉(zhuǎn)化，如氫氧化鋁與氯化鋁的轉(zhuǎn)化；二是不同元素價(jià)態(tài)間的轉(zhuǎn)化，如氯化鐵與氯化亞鐵的轉(zhuǎn)化。第一種轉(zhuǎn)化通過(guò)復(fù)分解反應(yīng)就可達(dá)成，第二種轉(zhuǎn)化必須通過(guò)氧化還原反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

二維物質(zhì)關(guān)系圖就是一種體現(xiàn)“元素觀”“分類觀”“轉(zhuǎn)化觀”指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)元素化合物知識(shí)結(jié)構(gòu)化的工具。以鐵及其化合物為例，如圖1。

在建構(gòu)二維物質(zhì)關(guān)系圖的過(guò)程中，化學(xué)基本觀念對(duì)學(xué)生的思維和行為起指導(dǎo)作用，并在學(xué)生深入思考、反復(fù)嘗試的過(guò)程中得到應(yīng)用和發(fā)展[7]。如，在建立如圖1所示的以鐵元素為核心的二維物質(zhì)關(guān)系圖時(shí)，學(xué)生首先要尋找核心元素為鐵的物質(zhì)，然后按照鐵元素的價(jià)態(tài)0 價(jià)、+2價(jià)、+3價(jià)及物質(zhì)類別把這些物質(zhì)標(biāo)識(shí)在圖中合理的位置上。在此過(guò)程中，學(xué)生思維和行動(dòng)的指導(dǎo)就是元素觀和分類觀，而元素觀和分類觀也在學(xué)生的自主活動(dòng)中得到鞏固和應(yīng)用層面的發(fā)展。而通過(guò)全面的物質(zhì)間連線，學(xué)生就能夠把物質(zhì)的類別與性質(zhì)視為統(tǒng)一的整體，把物質(zhì)的變化與轉(zhuǎn)化視為統(tǒng)一的過(guò)程，利用規(guī)律性知識(shí)完成相關(guān)轉(zhuǎn)化，學(xué)生對(duì)于轉(zhuǎn)化觀的認(rèn)識(shí)水平得以不斷提升。

3　元素化合物教學(xué)的兩種常見(jiàn)策略

3.1　基于具體物質(zhì)的元素化合物知識(shí)的教學(xué)策略

該策略在教學(xué)過(guò)程中選擇最基礎(chǔ)、重要、核心的某些代表性物質(zhì)進(jìn)行重點(diǎn)學(xué)習(xí)。基本過(guò)程如下：選擇核心代表物質(zhì)預(yù)測(cè)該物質(zhì)可能具有的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明該物質(zhì)的性質(zhì)得出關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)的結(jié)論總結(jié)研究物質(zhì)性質(zhì)的思路方法[7]。

該教學(xué)策略在運(yùn)用過(guò)程中有兩個(gè)環(huán)節(jié)非常重要。首先就是預(yù)測(cè)物質(zhì)可能具有的性質(zhì)。學(xué)生會(huì)根據(jù)已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的物質(zhì)分類和氧化還原的相關(guān)知識(shí)，大膽進(jìn)行預(yù)測(cè)，探究的開(kāi)發(fā)程度較大。這對(duì)于深化相關(guān)概念原理的認(rèn)識(shí)以及建立元素化合物之間的關(guān)系具有重要意義。例如，在預(yù)測(cè)FeCl2的性質(zhì)時(shí)，從分類的角度來(lái)分析，F(xiàn)eCl2屬于鹽類，可能與堿和某些鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)；從氧化還原的角度來(lái)分析，F(xiàn)eCl2中的鐵元素為+2價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，既有氧化性，又有還原性。其次，總結(jié)研究物質(zhì)性質(zhì)的思路方法也是本策略的重要環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)是幫助學(xué)生基于具體元素化合物知識(shí)學(xué)習(xí)形成自主研究陌生物質(zhì)的能力的重要環(huán)節(jié)。教師在教學(xué)過(guò)程中要讓學(xué)生自己反思總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)板書(shū)和PPT等進(jìn)一步顯化!

3.2　基于轉(zhuǎn)化的元素化合物知識(shí)的教學(xué)策略

該策略一般是給出一個(gè)較為具體的轉(zhuǎn)化任務(wù)，讓學(xué)生運(yùn)用物質(zhì)類別和氧化還原的知識(shí)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化路徑，并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化方案。而物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)一般都是在轉(zhuǎn)化過(guò)程中體現(xiàn)出來(lái)的，因此通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生反思轉(zhuǎn)化過(guò)程，總結(jié)掌握一系列相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)?；具^(guò)程如下：給出轉(zhuǎn)化任務(wù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化路徑優(yōu)化并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化方案反思轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)其中核心物質(zhì)的性質(zhì)總結(jié)研究物質(zhì)的思路方法和轉(zhuǎn)化思想。例如，提出轉(zhuǎn)化任務(wù)：設(shè)計(jì)以鐵為原料制取氫氧化亞鐵的方案，并選取最佳的方案，動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)物質(zhì)分類和氧化還原的知識(shí)可能得到兩種方案：

引導(dǎo)學(xué)生分析這兩個(gè)方案的優(yōu)劣:在實(shí)際操作過(guò)程中選擇方案1是比較合理的，因?yàn)榉桨?步驟多，制取FeO條件也比較特殊。學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)完成方案1的過(guò)程中，預(yù)期現(xiàn)象(原有認(rèn)知) 白色沉淀沒(méi)有產(chǎn)生，而是產(chǎn)生了淺綠色的沉淀，振蕩后顏色加深，試管壁上的沉淀呈現(xiàn)紅褐色。異?，F(xiàn)象的發(fā)生引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突和質(zhì)疑，啟發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步的思考和分析。學(xué)生通過(guò)產(chǎn)物最終的顏色判斷出紅褐色生成物是Fe(OH)3，通過(guò)初步的分析更多的考慮是Fe(OH)2轉(zhuǎn)變成Fe(OH)3，即:

也有學(xué)生提出，可能是FeCl2溶液在滴入NaOH溶液前已經(jīng)部分被氧氣氧化，即:

進(jìn)而引出新的任務(wù): 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明滴加NaOH溶液前原溶液成分是Fe2+、Fe3+的混合物，還是Fe2+。老師適時(shí)給出資料：Fe3+溶液中滴入KSCN溶液，溶液顏色變紅。在此基礎(chǔ)上教師通過(guò)提出任務(wù)，如何利用KSCN溶液證明原溶液就是Fe2+以及在實(shí)驗(yàn)室如何保存Fe2+，建立完善Fe2+與Fe3+之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系[8]。

無(wú)論采取哪種教學(xué)策略，實(shí)驗(yàn)都起到了重要的支撐作用。充分挖掘?qū)嶒?yàn)的教學(xué)功能，對(duì)于提高興趣、體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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篇4

關(guān)鍵詞：化學(xué)觀念；教學(xué)設(shè)計(jì)；案例

文章編號(hào)：1008-0546（2013）03-034-03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.03.014

2012年底筆者代表縣參加市高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課展評(píng)，評(píng)比主題是“基于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科觀念的高中化學(xué)課堂教學(xué)”。參評(píng)的課題是《碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用》，筆者基于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科觀念的理念進(jìn)行高中化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，有了一些新的收獲，本文將結(jié)合課例談筆者的粗淺體會(huì)供化學(xué)同仁教學(xué)時(shí)審視參酌。

一、化學(xué)基本觀念

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展的主要線索，理解基本的化學(xué)概念和原理，認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，理解化學(xué)變化的基本規(guī)律，形成有關(guān)化學(xué)科學(xué)的基本觀念”。

化學(xué)學(xué)科基本觀念，不是具體的化學(xué)知識(shí)，也不是化學(xué)知識(shí)的簡(jiǎn)單組合，它是學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步提煉概括出來(lái)的一些超越事實(shí)性知識(shí)的基本認(rèn)識(shí)，內(nèi)容涵蓋化學(xué)學(xué)科本質(zhì)特征、基本規(guī)律以及化學(xué)科學(xué)與自然和人類社會(huì)的關(guān)系等。能夠提供給學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)的化學(xué)視角和思維方式，并能對(duì)與化學(xué)有關(guān)的問(wèn)題做出科學(xué)的判斷與決策。如微粒觀、元素觀、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、化學(xué)變化觀、實(shí)驗(yàn)觀、化學(xué)物質(zhì)的兩面性等等。

化學(xué)學(xué)科基本觀念體系如下（圖1）：

課題《碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用》課程標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求是：根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解鈉的重要化合物的主要性質(zhì)。

二、基于觀念建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計(jì)

《碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想：基于課程標(biāo)準(zhǔn)要求通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用新課程所倡導(dǎo)的多樣化教學(xué)方法，在傳授碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，揭示知識(shí)背后的價(jià)值，引導(dǎo)學(xué)生形成從化學(xué)的視角去認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界和解決問(wèn)題的思想觀念和方法。

本課題教學(xué)基本知識(shí)和化學(xué)觀念的關(guān)系如圖2所示。

基于觀念建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計(jì)：

1. 情境創(chuàng)設(shè)，導(dǎo)入課題，揭示化學(xué)與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)觀念

[投影]截取百度搜索 “碳酸鈉” 0.2秒顯示有70多萬(wàn)條信息與應(yīng)用的畫(huà)面，導(dǎo)入課題。

[教師]由于碳酸鈉是重要的化工原料，因此我們十分有必要了解蘇氏二姐妹蘇打碳酸鈉和小蘇打碳酸氫鈉的性質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：百度搜索 “碳酸鈉” 用時(shí)0.2秒有70多萬(wàn)條信息與應(yīng)用，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生感到碳酸鈉與社會(huì)的關(guān)系密切，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注化學(xué)與生活，形成化學(xué)與生產(chǎn)生活密切相關(guān)觀念。

2. 溫故知新，巧妙設(shè)疑，揭示物質(zhì)的組成決定物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的觀念

[教師]碳酸鈉與碳酸氫鈉從物質(zhì)分類上講屬于什么？

[學(xué)生]Na2CO3 、NaHCO3屬于鹽類（鈉鹽、碳酸鹽），它們組成結(jié)構(gòu)相似。

[教師]那它們可能具有哪些性質(zhì)？

[學(xué)生]可能的反應(yīng)：①與酸反應(yīng)；②與堿反應(yīng)；③與鹽反應(yīng)。

設(shè)計(jì)意圖：Na2CO3 、NaHCO3屬于鹽類（鈉鹽、碳酸鹽），性質(zhì)上有相似之處，不同之處NaHCO3中有HCO3-，性質(zhì)上應(yīng)有所區(qū)別，激發(fā)學(xué)生的求知欲。形成物質(zhì)的組成決定物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的觀念。

3. 科學(xué)探究，驗(yàn)證假說(shuō)，揭示化學(xué)實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)和發(fā)展假說(shuō)、形成化學(xué)概念和理論的實(shí)踐基礎(chǔ)的觀念

[教師]將通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究來(lái)學(xué)習(xí)碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)，下面先來(lái)了解探究物質(zhì)性質(zhì)的一般程序。

[投影]探究物質(zhì)性質(zhì)的一般程序：觀察物質(zhì)的外觀了解其部分物理性質(zhì)根據(jù)物質(zhì)的類別預(yù)測(cè)物質(zhì)可能的化學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證預(yù)測(cè)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。

[教師]先舉一個(gè)例子，做一個(gè)示范，如何探究碳酸鈉與碳酸氫鈉的水溶性及溶液的酸堿性的比較。

[教師]先制定研究目的及實(shí)驗(yàn)方案，預(yù)設(shè)可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論。

[教師]分小組合作探究，討論定下主操作人、主記錄人、主發(fā)言人，過(guò)程中及時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，形成初步結(jié)論。

[學(xué)生活動(dòng)]學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)、主發(fā)言人匯報(bào)實(shí)驗(yàn)成果同大家交流分享。

[教師]引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。

[投影]實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方案及?shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)論。

[學(xué)生活動(dòng)]學(xué)生用比較的方法，繼續(xù)模仿探究碳酸鈉與碳酸氫鈉分別與酸、某些鹽、某些堿反應(yīng)。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行探究，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)方案，學(xué)會(huì)合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，探索能力，培養(yǎng)學(xué)生不僅要注重結(jié)果，更要注意實(shí)驗(yàn)過(guò)程，形成化學(xué)實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)和發(fā)展假說(shuō)、形成化學(xué)概念和理論的實(shí)踐基礎(chǔ)的觀念。

4. 圍繞核心主題和學(xué)科觀念進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，激發(fā)興趣，突破難點(diǎn)。

本課題的教學(xué)主題（重點(diǎn)）：碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)和鑒別，蘇教版化學(xué)1課本P51[實(shí)驗(yàn)2]中雖有關(guān)于碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，但缺少同碳酸氫鈉的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，筆者設(shè)計(jì)并演示碳酸鈉與碳酸氫鈉同時(shí)分別與鹽酸反應(yīng)，比較反應(yīng)快慢的微型生活化實(shí)驗(yàn)，如圖3。在二支20mL筒中分別吸入10mL鹽酸，在針筒上分別套上二只氣球，氣球內(nèi)分別放入等質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉。同時(shí)將針筒內(nèi)的鹽酸推入氣球中，觀察氣球膨脹快慢。

[教師]改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)同課本中實(shí)驗(yàn)相比有何優(yōu)點(diǎn)？

[學(xué)生]①對(duì)比直觀，現(xiàn)象明顯；②微型化，用藥品少；③操作方便，材料易得；④易于控制變量，酸相同體積、反應(yīng)時(shí)間相同（左右手同時(shí)將酸推入氣球中）。

[教師]為何碳酸氫鈉與酸反應(yīng)快？

[學(xué)生]表現(xiàn)出疑惑，意見(jiàn)有分歧。

[教師]要搞清楚這個(gè)問(wèn)題，我們?nèi)匀煌ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行探究。

[演示]①向碳酸氫鈉溶液中滴加酚酞，溶液中呈淺紅色，向碳酸鈉溶液中滴加酚酞，溶液中呈紅色。

②向滴有酚酞的碳酸氫鈉淺紅色溶液中滴加鹽酸，溶液中立即產(chǎn)生了大量的氣泡，而向滴有酚酞的碳酸鈉紅色溶液中滴加鹽酸，開(kāi)始并沒(méi)有明顯的氣泡，隨著鹽酸的加入，溶液中的紅色變淺，當(dāng)變?yōu)闇\紅色時(shí)，隨著鹽酸的加入，立即有大量的氣泡。

[教師]由上述現(xiàn)象不難得出結(jié)論：碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)先生成碳酸氫鈉，后碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，故碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速率比碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速率慢。

設(shè)計(jì)意圖：由宏觀現(xiàn)象的觀察，分析微觀CO32-和HCO3-區(qū)別，不難得出先發(fā)生CO32-+H+= HCO3-，后發(fā)生HCO3-+H+=CO2+H2O產(chǎn)生氣體，為后面離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)打下伏筆，并進(jìn)一步得出物質(zhì)結(jié)構(gòu)、組成決定性質(zhì)的化學(xué)觀念。

總之，化學(xué)基本觀念不是具體的化學(xué)知識(shí)，也不是化學(xué)知識(shí)的簡(jiǎn)單組合，它是學(xué)生通過(guò)化學(xué)學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)知識(shí)背后的價(jià)值，養(yǎng)成從化學(xué)的視角去認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界和解決問(wèn)題的思想觀念。

引用清華大學(xué)化學(xué)系宋心琦教授一段話作為結(jié)束語(yǔ)：中學(xué)化學(xué)教學(xué)能夠使學(xué)生終身受益的，不是具體的化學(xué)專業(yè)知識(shí)，而是影響他們世界觀、人生觀和價(jià)值觀的化學(xué)思想觀念，不是諸如分類、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算等特殊的方法和技能，而是影響他們思維方式和問(wèn)題解決能力的具有化學(xué)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)論和方法論。背誦或記憶某些具體的化學(xué)事實(shí)性知識(shí)當(dāng)然是有價(jià)值的，但是更重要的價(jià)值在于它們是化學(xué)觀念的載體。學(xué)生能否牢固地、準(zhǔn)確地，哪怕只是定性地建立起基本的化學(xué)觀念應(yīng)當(dāng)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞： 建筑膠粘劑； 丙烯酰胺； 風(fēng)險(xiǎn)分析

中圖分類號(hào)：TQ 437+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

Abstract： Acrylamide is a neurotoxin and may cause cancer to the human. Monitoring found that detection rate of acrylamide is as high as 47% in the building adhesive， and the content is from 0.014 g/kg to 1.232 g/kg. We discuss the test method of acryl amide in building adhesive， analysis of its sources and content distribution， introduce the consensus on acrylamide toxicology all over the world， and mainly make a complete risk assessment on acrylamide in building adhesive according to GB/T 22760-2008 “General principles for risk assessment of consumer products safety” in the paper， we conclude that the acrylamide harm level is “severe” and its risk level is “serious risk” in building adhesives. The study will supply the theory support and method reference for the acrylamide research in building adhesive in China， promote the development of green building materials， and protect the health of consumers.

Key words： Building Adhesive； Acrylamide； Risk Assessment

建筑膠粘劑主要用于配制γ婺遄?、茽C陶瓷墻地磚等，在裝修施工中應(yīng)用十分普遍。由于其市場(chǎng)需求大、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、進(jìn)入門檻低，因此生產(chǎn)企業(yè)較多，而且不同企業(yè)的生產(chǎn)工藝也不盡相同。傳統(tǒng)的以聚乙烯醇縮甲醛（PVF）工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品由于殘留的甲醛含量高，很難達(dá)到GB 18583-2008《室內(nèi)裝飾裝修材料 膠粘劑中有害物質(zhì)限量》的強(qiáng)制規(guī)定和健康環(huán)保的要求。近年來(lái)隨著石油漲價(jià)導(dǎo)致與之相關(guān)的化工原料價(jià)格上漲，造成這類膠粘劑的生產(chǎn)成本提高，取而代之以丙烯酰胺為主要原料生產(chǎn)的膠粘劑日益興起，由于不含苯、甲苯、二甲苯，且消除了PVF中游離甲醛的存在，有資料宣稱這種無(wú)醛膠為新一代的“環(huán)保”膠[1]，但事實(shí)上它也并不是真正的環(huán)保膠。

現(xiàn)有的建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 438-2006《水溶性聚乙烯醇建筑膠粘劑》和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 18583-2008均沒(méi)有對(duì)丙烯酰胺含量進(jìn)行限制。國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)BS EN 12963-2001《膠粘劑 基于合成聚合物的膠粘劑中單體含量的測(cè)定》規(guī)定了膠粘劑中丙烯酸樹(shù)脂、苯乙烯、乙烯等含量測(cè)定，也未提及丙烯酰胺。研究發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺具有神經(jīng)毒性、生殖毒性、致畸性和致癌性，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)已將其列為“可能致癌”的2A類物質(zhì)之一[2-3]。因此丙烯酰胺影響人們的身體健康，監(jiān)控其在建筑膠粘劑中的含量具有重大意義。

1.相關(guān)的檢測(cè)方法

1.1丙烯酰胺的分析和檢測(cè)

鑒于丙烯酰胺的安全性影響，其在食品方面的檢測(cè)技術(shù)研究已比較深入[4]，主要的檢測(cè)方法包括兩大類，即運(yùn)用氣相色譜（GC）或液相色譜（LC）進(jìn)行分離，并與多種類型檢測(cè)器結(jié)合，如質(zhì)譜（MS），其中使用最多的為GC-MS，LC-MS和LC-MS/MS。此外，氣相色譜也可與火焰離子化檢測(cè)器（FID）、電子捕獲檢測(cè)器（ECD）等結(jié)合使用，液相色譜也可與紫外檢測(cè)器聯(lián)用。在飲用水源方面已有GB/T 11936標(biāo)準(zhǔn)[5]，在聚丙烯酰胺中含量已有檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22312[6]。

1.2建筑膠粘劑中丙烯酰胺的分析和檢測(cè)

建筑膠粘劑中丙烯酰胺的含量檢測(cè)目前尚無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究報(bào)道很少，孫行等進(jìn)行了相關(guān)的研究工作[7]，該研究以三氯甲烷作溶劑提取樣品中的丙烯酰胺，用毛細(xì)管氣相色譜分離，用FID檢測(cè)，以保留時(shí)間定性，峰面積外標(biāo)法定量。筆者研究采用一定量的甲醇-水溶液，加入到試樣中，在40℃條件下恒溫振蕩3h，提取樣品中的丙烯酰胺，然后離心取上清液進(jìn)氣相色譜分離，用FID檢測(cè)，以異丁醇為內(nèi)標(biāo)物，采用峰面積內(nèi)標(biāo)法定量，檢測(cè)建筑膠粘劑中殘留丙烯酰胺的含量，該方法對(duì)的檢出限可達(dá)0.002 g/kg，加標(biāo)回收率在97.0%～103.0%之間。該方法檢測(cè)周期短、效率高，在多家實(shí)驗(yàn)室確認(rèn)后經(jīng)國(guó)家質(zhì)檢總局組織的水溶性聚乙烯醇建筑膠粘劑產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)運(yùn)用，其測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

2.建筑膠粘劑中丙烯酰胺的來(lái)源和含量

2.1建筑膠粘劑中丙烯酰胺的來(lái)源

用于建筑裝修、裝飾方面的建筑膠，對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求不高，其在施工過(guò)程中起輔助增強(qiáng)作用，丙烯酰胺為原料生產(chǎn)的膠粘劑粘度可以滿足要求，且能降低生產(chǎn)成本，又是無(wú)醛工藝，便于市場(chǎng)推廣，正逐步受到生產(chǎn)企業(yè)的青睞。以丙烯酰胺為原料生產(chǎn)建筑膠粘劑的工藝可概括為以下三種：第一種是用聚乙烯醇和丙烯酰胺膠混合復(fù)配而成，第二種是聚乙烯醇和丙烯酰胺共聚而成，第三種是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行交聯(lián)改性。以丙烯酰胺為單體，在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行水溶液聚合，即可合成聚丙烯酰胺（PAM），它作為膠粘劑流動(dòng)性、保水性的主體材料，并輔助提供一定的粘結(jié)性，能夠和水泥、石灰等堿性材料相容。聚合過(guò)程中使用N-羥甲基丙烯酰胺、亞甲基雙丙烯酰胺等交聯(lián)劑，可改變丙烯酰胺的線狀排列分子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品強(qiáng)度，并使施工時(shí)干燥速度降低，解決丙烯酰胺膠水施工時(shí)干燥速度快的缺點(diǎn)。近年來(lái)，由于淀粉的成本更低，不少?gòu)S家在生產(chǎn)工藝中復(fù)配了淀粉，這種經(jīng)過(guò)適當(dāng)改性的淀粉膠粘劑具有很好的施工操作性能和m當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)強(qiáng)度。

2.2建筑膠粘劑中丙烯酰胺的含量

2012年，國(guó)家質(zhì)檢總局安排了水溶性聚乙烯醇建筑膠粘劑產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)，在杭州地區(qū)流通領(lǐng)域采樣35批次，在南京地區(qū)流通領(lǐng)域采樣20批次，共計(jì)55批次。樣品生產(chǎn)企業(yè)覆蓋了上海、江蘇、浙江、陜西和廣東四省一市。根據(jù)樣品檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，55批次產(chǎn)品中，檢出丙烯酰胺殘留的有26批次，占樣品總數(shù)的47 %。檢出樣品中丙烯酰胺含量在0.014 g/kg～1.232 g/kg之間，如圖1所示，圖中為丙烯酰胺含量超過(guò)0.002 g/kg企業(yè)數(shù)量和各自產(chǎn)品中丙烯酰胺含量作圖。

結(jié)果表明，丙烯酰胺含量超過(guò)0.002g/kg企業(yè)有26家， 檢出率為47%，這一結(jié)果已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于日常監(jiān)督抽查中建筑膠粘劑中游離甲醛的檢出率，處于較高的風(fēng)險(xiǎn)水平，說(shuō)明目前企業(yè)采用丙烯酰胺為原料制造建筑膠粘劑的情況非常普遍；而33%的企業(yè)產(chǎn)品中丙烯酰胺含量大于0.05g/kg，說(shuō)明采用丙烯酰胺為原料的生產(chǎn)工藝對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制尚不完善，丙烯酰胺殘留量較大。

3.建筑膠粘劑中丙烯酰胺的風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1丙烯酰胺的毒理學(xué)

丙烯酰胺是一種較為活潑的合成化學(xué)物質(zhì)，無(wú)色片狀晶體、無(wú)味、無(wú)臭、熔點(diǎn)84.5 ℃、沸點(diǎn)125 ℃，易溶于水，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖2。丙烯酰胺毒性很大，它可通過(guò)皮膚、口腔或呼吸道進(jìn)入生物體內(nèi)，一旦進(jìn)入體內(nèi)，它可以快速分布于全身的組織中，例如肌肉組織、肝臟、血液和皮下組織、肺部和脾臟等，它對(duì)于人的神經(jīng)毒性已得到了許多試驗(yàn)的證明[8-9]，且具有累積性。它會(huì)在體內(nèi)與DNA上的鳥(niǎo)嘌呤結(jié)合形成加合物，導(dǎo)致遺傳物質(zhì)損傷和基因突變。根據(jù)毒理學(xué)的研究，丙烯酰胺對(duì)小鼠、兔子和大鼠的半致死量（LD50）是100 mg/kg～150 mg/kg[10]。在用動(dòng)物為材料的研究中證實(shí)了丙烯酰胺是一種致癌物，IARC已將其列為“可能致癌”的2A類物質(zhì)之一。

3.2接觸膠粘劑中丙烯酰胺的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

至今，尚未見(jiàn)到國(guó)內(nèi)外對(duì)建筑膠粘劑中丙烯酰胺的任何監(jiān)測(cè)情況報(bào)道，檢索到相關(guān)產(chǎn)品和環(huán)境中丙烯酰胺限量的規(guī)定如表1所示。由表1世界各國(guó)的規(guī)定中可以看出，直接攝入類食品中丙烯酰胺殘余的限量值最低（數(shù)量級(jí)僅為μg/kg （ppb））；人體皮膚接觸類產(chǎn)品中丙烯酰胺殘余限量值（數(shù)量級(jí)為mg/kg （ppm））要遠(yuǎn)低于水處理劑聚丙烯酰胺的丙烯酰胺殘余限量（數(shù)量級(jí)為g/kg （‰））。

綜合以上所述，從世界各國(guó)頒布的法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)、醫(yī)學(xué)科技資料、相關(guān)報(bào)道和實(shí)際檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，建筑膠粘劑中的殘余丙烯酰胺確實(shí)存在著危害人體健康的風(fēng)險(xiǎn)。

本研究風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法依據(jù)GB/T22760-2008《消費(fèi)品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估通則》的規(guī)定，并結(jié)合其附錄A《消費(fèi)品危害類型》、附錄B《消費(fèi)品傷害類型》、附錄C《傷害發(fā)生的可能性估算示例》、附錄D《消費(fèi)品危害的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分方法示例》的要求，下面對(duì)建筑膠粘劑中丙烯酰胺殘留所引起的傷害類型和傷害程度進(jìn)行分析，做出總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)：

按照上述標(biāo)準(zhǔn)附錄A和附錄B給出的屬性分類，建筑膠粘劑中的丙烯酰胺屬于化學(xué)危害中的人工合成的化學(xué)物質(zhì)危害；具體會(huì)產(chǎn)生皮膚過(guò)敏，器官系統(tǒng)損傷和神經(jīng)系統(tǒng)損傷三種傷害。

按照上述標(biāo)準(zhǔn)4.4的規(guī)定，并結(jié)合附錄C給出的示例，通過(guò)對(duì)建筑膠粘劑流通鏈節(jié)點(diǎn)的分析，以及每個(gè)節(jié)點(diǎn)中對(duì)接觸使用者造成傷害可能性進(jìn)行估計(jì)，進(jìn)行傷害發(fā)生的可能性估算。建筑膠粘劑流通鏈節(jié)點(diǎn)為：生產(chǎn)過(guò)程節(jié)點(diǎn)、裝修使用過(guò)程節(jié)點(diǎn)，裝修完畢后消費(fèi)者使用節(jié)點(diǎn)。估算每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)丙烯酰胺對(duì)使用人群傷害的可能性如下：

a.生產(chǎn)過(guò)程節(jié)點(diǎn)：該節(jié)點(diǎn)的接觸人員主要為生產(chǎn)工人，以丙烯酰胺作為原材料生產(chǎn)建筑膠粘劑的企業(yè)約占膠粘劑生產(chǎn)企業(yè)的50%，在稱量、溶解、攪拌、分包裝、清洗等環(huán)節(jié)的工人都有可能直接接觸到丙烯酰胺原料，而80%的小型生產(chǎn)企業(yè)都沒(méi)有配備相應(yīng)的防護(hù)用具，該節(jié)點(diǎn)的接觸人員通過(guò)皮膚粘膜、呼吸道途徑受到丙烯酰胺傷害的可能性最大，估算丙烯酰胺對(duì)生產(chǎn)工人所引起的傷害可能性為：（5/10×8/10）= 4/10。

b.裝修使用過(guò)程節(jié)點(diǎn)：該環(huán)節(jié)類似生產(chǎn)過(guò)程節(jié)點(diǎn)，使用者為裝修工人，在進(jìn)行攪拌、物料混合和涂裝等裝修環(huán)節(jié)時(shí)，裝修工人長(zhǎng)期直接接觸到建筑膠粘劑的可能性為100%。本次有丙烯酰胺殘留含量大于0.05g/kg的樣品占樣品總數(shù)的33%，因此實(shí)際使用中，丙烯酰胺殘留含量大于0.05g/kg的樣品比例可能性為：3/10，因此對(duì)裝修工人所引起的傷害可能性估計(jì)：（10/10×3/10）=3/10。

c.裝修完畢后消費(fèi)者使用節(jié)點(diǎn)：涂裝后，膠水逐漸干燥成膜后，建筑膠粘劑中殘余的丙烯酰胺此時(shí)富集于干基固體相中，即使最后膠水層上要粉刷內(nèi)墻涂料，但內(nèi)墻涂料均是水溶性的，丙烯酰胺又很易溶于水，因此，丙烯酰胺極易遷移至涂層中，待涂層干燥后，也會(huì)富集于干基固體相中，含量會(huì)相對(duì)增高。目前，家庭居室和辦公室大量使用建筑膠粘劑。人體觸摸涂層、膠水層和墻紙等其他部位的機(jī)會(huì)頻繁。學(xué)校教室和游樂(lè)場(chǎng)等兒童經(jīng)常玩耍的場(chǎng)所，內(nèi)墻飾面面積很大，對(duì)于喜歡在墻上畫(huà)畫(huà)，并有吮指習(xí)慣的兒童其觸摸機(jī)會(huì)更多。本節(jié)點(diǎn)中，日常生活中80%消費(fèi)者都可能觸摸內(nèi)墻墻壁，而其中觸摸墻壁后不洗手直接飲食的比率估算為10%，而本次有丙烯酰胺殘留含量大于0.05g/kg的樣品占樣品總數(shù)的33%，選擇實(shí)際使用中，有殘留的樣品比例可能性為：3/10，而所引起的傷害可能性估計(jì)為：（8/10×1/10×3/10）=3/125。

按照上述標(biāo)準(zhǔn)4.5的規(guī)定，并結(jié)合附錄D給出的示例，建筑膠粘劑在生產(chǎn)過(guò)程和裝修使用過(guò)程中傷害發(fā)生的可能性分別為4/10和3/10，特征描述為“經(jīng)常發(fā)生傷害事件”，對(duì)傷害發(fā)生的可能性定為“Ⅱ”級(jí)；在日常生活中發(fā)生的可能性為3/125，特征描述為“有一定的傷害事件發(fā)生可能性，不屬于小概率事件”，對(duì)傷害發(fā)生的可能性定為 “Ⅲ”級(jí)。因此，建筑膠粘劑中丙烯酰胺傷害發(fā)生的嚴(yán)重程度為“嚴(yán)重”級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為“嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)”。

4.結(jié)論

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、原材料價(jià)格上漲等因素，致使部分建筑膠粘劑生產(chǎn)企業(yè)改用丙烯酰胺為原料，調(diào)整生產(chǎn)工藝，達(dá)到產(chǎn)品無(wú)醛化要求。然而，整個(gè)行業(yè)忽略了產(chǎn)品中殘留丙烯酰胺的危害性。我們通過(guò)國(guó)家質(zhì)檢總局風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)在華東四省一市的市黽嗖飩峁并依據(jù)GB/T 22760-2008標(biāo)準(zhǔn)對(duì)丙烯酰胺的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明建筑膠粘劑中丙烯酰胺的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為“嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)”。本研究結(jié)果將促進(jìn)相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，生成更加安全環(huán)保的產(chǎn)品，充分保障生產(chǎn)者和消費(fèi)者人身安全，也提醒相關(guān)的監(jiān)管職能部門對(duì)此類產(chǎn)品加強(qiáng)監(jiān)管。

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【基金項(xiàng)目】國(guó)家質(zhì)檢總局公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“雙打”建材產(chǎn)品檢驗(yàn)鑒定技術(shù)方法研究（No.2012104011-6）。

篇6

關(guān)鍵詞：化學(xué)教育；理論研究；辯證關(guān)系

文章編號(hào)：1005C6629（2014）7C0006C04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

辯證的思想不僅體現(xiàn)在化學(xué)學(xué)科本體上，如酸和堿、氧化劑和還原劑等科學(xué)概念的建立，而且存在于化學(xué)教育研究中。當(dāng)前有些研究者，尤其是初涉化學(xué)教育研究領(lǐng)域的教師在描述和分析化學(xué)教學(xué)或?qū)W習(xí)現(xiàn)象時(shí)，容易片面地理解一些研究術(shù)語(yǔ)，將化學(xué)教育引向極端，在對(duì)一些教育問(wèn)題的看法上出現(xiàn)了非此即彼的態(tài)度。這是一種缺乏辯證思維的表現(xiàn)，不利于研究者交流彼此的觀點(diǎn)和產(chǎn)生新的想法。美國(guó)亞利桑那大學(xué)維森特?塔蘭克（Vicente Talanquer）教授辯證地論述了近幾年國(guó)際化學(xué)教育研究者普遍爭(zhēng)論的十個(gè)問(wèn)題，以幫助化學(xué)教師更加清晰地認(rèn)識(shí)化學(xué)教育問(wèn)題，并能夠批判地分析被認(rèn)為是理所當(dāng)然的現(xiàn)象。

1 抽象（abstract）和具體（concrete）

抽象和具體反映的是化學(xué)學(xué)習(xí)對(duì)象的特征?；瘜W(xué)知識(shí)在某些程度上被劃分為具體的和抽象的，例如分子、原子通常被認(rèn)為是抽象的化學(xué)概念，而元素及其化合物的相關(guān)性質(zhì)則被認(rèn)為是具體的知識(shí)。研究者認(rèn)為學(xué)生學(xué)習(xí)具體的或抽象的知識(shí)所需要的認(rèn)知水平是不同的，在過(guò)去半個(gè)世紀(jì)里，對(duì)學(xué)生認(rèn)知水平的劃分以著名心理學(xué)家皮亞杰（Piaget J）提出的認(rèn)知發(fā)展理論為權(quán)威。

根據(jù)皮亞杰對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展階段的描述，研究者普遍認(rèn)為學(xué)生在6、7歲之后其認(rèn)知水平達(dá)到“具體運(yùn)算階段”就可以學(xué)習(xí)具體的化學(xué)知識(shí)，但是無(wú)法學(xué)習(xí)抽象的化學(xué)知識(shí)，只有12歲之后認(rèn)知水平發(fā)展到“形式運(yùn)算階段”才具備了學(xué)習(xí)抽象化學(xué)知識(shí)的能力。在這一理論指導(dǎo)下，研究者認(rèn)為學(xué)生出現(xiàn)化學(xué)學(xué)習(xí)困難，是由于他們的認(rèn)知水平還未發(fā)展到形式運(yùn)算階段。之后對(duì)大學(xué)化學(xué)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行研究的結(jié)果顯示，當(dāng)大學(xué)生面對(duì)一些抽象的化學(xué)概念時(shí)，他們很難采用形式運(yùn)算的推理獲得理解。一些研究者指出大學(xué)生這一類學(xué)習(xí)群體的認(rèn)知水平顯然已經(jīng)達(dá)到了皮亞杰界定的形式運(yùn)算階段，但是大多數(shù)學(xué)生仍舊出現(xiàn)化學(xué)學(xué)習(xí)的困難，于是研究者將學(xué)生出現(xiàn)化學(xué)學(xué)習(xí)的困難歸結(jié)于教學(xué)中提供給他們的化學(xué)知識(shí)太抽象而導(dǎo)致的。

研究者對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生困難的原因看法不一，是由于化學(xué)知識(shí)的抽象水平?jīng)Q定的，還是學(xué)生的認(rèn)知水平或推理方式造成的？雖然化學(xué)知識(shí)的特征和學(xué)生的推理方式都會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的表現(xiàn)，但是最近的教育研究并不贊同化學(xué)知識(shí)的抽象性與學(xué)習(xí)困難之間存在著直接聯(lián)系，學(xué)生的推理方式也并不依賴于化學(xué)知識(shí)的具體或抽象的特征，學(xué)生在學(xué)習(xí)具體的知識(shí)時(shí)遇到的學(xué)習(xí)困難與學(xué)習(xí)抽象知識(shí)遇到的學(xué)習(xí)困難可能是一樣的。學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的困難應(yīng)當(dāng)是由提供給他們的問(wèn)題或知識(shí)所需要的認(rèn)知及推理方式的復(fù)雜性所導(dǎo)致的。

2 微觀（submicroscopic）和符號(hào)（symbolic）

自從約翰斯頓（Johnstone A）提出化學(xué)知識(shí)能夠以三種主要的方式進(jìn)行表征，分別是宏觀的、微觀的和符號(hào)的，化學(xué)知識(shí)三重表征的觀點(diǎn)便成為化學(xué)教育中的一種典范，被用作指導(dǎo)教科書(shū)設(shè)計(jì)、課程材料編制和教師課堂教學(xué)。在這三者之間，研究者最常討論的是宏觀和微觀、微觀和符號(hào)的關(guān)系。當(dāng)研究者討論宏觀和微觀之間的關(guān)系時(shí)所持有的觀點(diǎn)基本與具體和抽象的關(guān)系是一致的，因?yàn)楹暧^的往往被當(dāng)作是具體的，而微觀的通常被認(rèn)為是抽象的。微觀和符號(hào)之間的辯證關(guān)系是化學(xué)教育研究中的另一個(gè)重要問(wèn)題。

微觀的表征要求學(xué)生理解科學(xué)家描述、解釋和預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)或反應(yīng)過(guò)程所使用的微觀模型；符號(hào)的表征要求學(xué)生應(yīng)用化學(xué)符號(hào)表示物質(zhì)，并通過(guò)不同符號(hào)之間的演算關(guān)系將微觀模型所展示的化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)或者化學(xué)反應(yīng)過(guò)程表示出來(lái)。化學(xué)教育研究的結(jié)果顯示學(xué)生能夠使用符號(hào)表示物質(zhì)或者化學(xué)反應(yīng)，但是并不理解化學(xué)符號(hào)所代表的微觀模型。也就是說(shuō)學(xué)生能夠建立起符號(hào)的表征，但是難以建立起微觀的和符號(hào)的表征之間的聯(lián)系。這一研究結(jié)果反映了實(shí)踐的化學(xué)教學(xué)局限在化學(xué)符號(hào)的操作上，缺少了對(duì)化學(xué)符號(hào)所代表的微觀模型的有意義分析。很多研究者將微觀和符號(hào)的學(xué)習(xí)對(duì)立起來(lái)的，事實(shí)上在化學(xué)學(xué)科中要清楚地區(qū)分化學(xué)符號(hào)及所代表的微觀模型是比較困難的，因?yàn)槲⒂^的模型本身就具有符號(hào)的特征。

那么在化學(xué)教育研究中所討論的符號(hào)代表的是什么，微觀代表的又是什么？研究者指出雖然用物質(zhì)的微觀模型替代化學(xué)符號(hào)表示化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程更加明確，然而仍然需要使用化學(xué)符號(hào)系統(tǒng)來(lái)簡(jiǎn)化這些過(guò)程，符號(hào)是對(duì)微觀模型的特征更加精煉的表示。從這一視角來(lái)看，研究者所討論的化學(xué)符號(hào)只代表了微觀模型中很少的信息，不能完全表達(dá)微觀模型所代表的物質(zhì)結(jié)構(gòu)或者反應(yīng)過(guò)程。因此符號(hào)的表征和微觀的表征不是對(duì)立的，但是化學(xué)教育也不是期望學(xué)生能夠在兩者之間建立聯(lián)系這么簡(jiǎn)單，而是要培養(yǎng)學(xué)生從經(jīng)驗(yàn)調(diào)查中產(chǎn)生證據(jù)，在對(duì)事物或現(xiàn)象的解釋過(guò)程中，學(xué)會(huì)使用科學(xué)家的微觀模型，而符號(hào)的作用是學(xué)生之間表達(dá)觀點(diǎn)及交流想法的重要工具。

3 錯(cuò)誤概念（misconception）和科學(xué)概念（scientific conception）

錯(cuò)誤概念的提出以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展的概念轉(zhuǎn)變的研究在近幾十年滲透到科學(xué)教育的各個(gè)領(lǐng)域。就化學(xué)學(xué)科來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究覆蓋了大部分化學(xué)概念，如原子和分子、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡、酸堿理論、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等，揭示了學(xué)生幾乎在所有的化學(xué)主題上都存在錯(cuò)誤概念。研究者普遍認(rèn)為這是由于學(xué)生進(jìn)入課堂前已經(jīng)具有了對(duì)自然界的事物或現(xiàn)象的看法，其中那些錯(cuò)誤的概念阻礙了科學(xué)概念的理解。由此將學(xué)生的錯(cuò)誤概念和科學(xué)概念對(duì)立起來(lái)，并且認(rèn)為科學(xué)教育是讓學(xué)生從錯(cuò)誤概念到科學(xué)概念的概念轉(zhuǎn)變過(guò)程。

錯(cuò)誤概念和科學(xué)概念的對(duì)立雖然讓研究者認(rèn)識(shí)到在課堂中引出和轉(zhuǎn)變學(xué)生觀念的重要性，但是對(duì)于引出的觀念在化學(xué)學(xué)習(xí)中所發(fā)揮的作用，研究者產(chǎn)生了爭(zhēng)論。一些研究者反對(duì)轉(zhuǎn)變學(xué)生的觀念，他們認(rèn)為將學(xué)生已有的觀念全部歸為錯(cuò)誤概念在實(shí)踐中容易導(dǎo)致教師將學(xué)生的已有觀念去除，而不是建立在學(xué)生已有觀念的基礎(chǔ)上幫助他們建立科學(xué)的理解。學(xué)生的觀念并不都是錯(cuò)誤的，一些對(duì)物質(zhì)及其性質(zhì)變化所具有的最初觀念是學(xué)生理解科學(xué)概念的基礎(chǔ)，科學(xué)的學(xué)習(xí)須在此基礎(chǔ)上展開(kāi)。

化學(xué)教育研究的結(jié)果顯示了學(xué)生的一些觀念是零散的、動(dòng)態(tài)的，在不同的任務(wù)或情境下呈現(xiàn)不同的形式。從這一視角看，很難判定哪些才是學(xué)生真實(shí)的錯(cuò)誤概念。因此化學(xué)教學(xué)不是將具體的錯(cuò)誤概念（如銅原子有金屬光澤）消除，而是要把這些錯(cuò)誤概念背后學(xué)生潛在的推理方式引發(fā)出來(lái)，以此教學(xué)才會(huì)對(duì)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)是有益的。

4 算法（algorithmic）和概念（conceptual）

在對(duì)學(xué)生概念學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決的研究中，努任伯恩（Nurrenbern S. C.）和皮克林（Pickering M）區(qū)別了學(xué)生兩種不同的推理方式，分別是算法的（algorithmic）和概念的（conceptual）。算法的推理是指學(xué)生通過(guò)記憶一系列程序來(lái)解決問(wèn)題，而概念的推理強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生應(yīng)用對(duì)核心概念的理解而解決問(wèn)題。這兩種推理類型的區(qū)分對(duì)化學(xué)教育所產(chǎn)生的意義是促進(jìn)教師在課堂中關(guān)注學(xué)生不同的推理方式。

區(qū)分算法的和概念的推理方式雖然對(duì)評(píng)價(jià)學(xué)生的概念理解或問(wèn)題解決能力有所幫助，但是并不表明這兩種推理方式是對(duì)立的，也不存在哪種更高級(jí)之說(shuō)。學(xué)生解決問(wèn)題時(shí)應(yīng)該使用算法的推理方式還是概念的推理方式，研究者的看法不同。有些研究者認(rèn)為推理方式并不在于問(wèn)題的形式，而是取決于學(xué)生對(duì)問(wèn)題的表征。在很多研究案例中，教師認(rèn)為解決微粒和符號(hào)之間轉(zhuǎn)化的問(wèn)題需要學(xué)生通過(guò)在理解概念基礎(chǔ)上進(jìn)行推理來(lái)解決，事實(shí)上很多學(xué)生是通過(guò)機(jī)械地記憶一系列的程序來(lái)解決問(wèn)題的。然而專家在解決問(wèn)題時(shí)通常使用一些結(jié)構(gòu)良好的算法推理，這需要建立在對(duì)科學(xué)概念的深刻理解基礎(chǔ)上，而不是通過(guò)機(jī)械記憶的方式。

因此，學(xué)生對(duì)問(wèn)題的表征和概念理解的水平影響問(wèn)題解決過(guò)程中的推理方式，這就需要研究者辯證地看待學(xué)生問(wèn)題解決中的推理方式。例如，不同的學(xué)生使用算法推理來(lái)解決問(wèn)題時(shí)，有的可能是機(jī)械記憶一系列程序，有的可能是對(duì)概念深入理解之后形成一系列具有良好結(jié)構(gòu)的規(guī)則。

5 記憶（memorization）和理解（understanding）

當(dāng)研究者談?wù)摻虒W(xué)方法時(shí)，通常用記憶和理解來(lái)區(qū)分教學(xué)的好壞，同時(shí)反映出他們對(duì)化學(xué)課程的看法，記憶反映出課程是事實(shí)的堆積，而理解突出課程是概念的聯(lián)系。他們普遍認(rèn)為強(qiáng)調(diào)記憶事實(shí)的教學(xué)阻礙學(xué)生的學(xué)習(xí)，理解概念的教學(xué)才有利于學(xué)生的發(fā)展。在這種觀念引導(dǎo)下，傳統(tǒng)的化學(xué)課程被質(zhì)疑為是堆積起來(lái)的事實(shí)，傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)被批判為死記硬背。

記憶和理解，或者說(shuō)事實(shí)和概念是研究者對(duì)傳統(tǒng)課程和教學(xué)的爭(zhēng)論中出現(xiàn)的對(duì)立。似乎所有的化學(xué)教師和教育研究者都希望學(xué)生能夠理解他們所講授的核心概念，因此指責(zé)傳統(tǒng)記憶事實(shí)的教學(xué)方法不利于學(xué)生發(fā)展起科學(xué)的思維方式。然而記憶和理解并不是對(duì)立的，而是化學(xué)教育研究者從不同的視角討論化學(xué)教學(xué)所需要的或者適合的教學(xué)方法，尤其是對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，記憶事實(shí)的教學(xué)是必須的，因?yàn)樗苄纬蓪W(xué)生深入理解核心概念所需要的相互聯(lián)系的知識(shí)基礎(chǔ)。

當(dāng)前研究者基本贊同有意義的理解需要廣泛的知識(shí)基礎(chǔ)，但是對(duì)于知識(shí)基礎(chǔ)如何建立起來(lái)，換句話說(shuō)教學(xué)如何協(xié)調(diào)記憶事實(shí)和理解概念兩種教學(xué)方法，研究者出現(xiàn)了爭(zhēng)議。一種觀點(diǎn)認(rèn)為教學(xué)首先需要建立必備的知識(shí)基礎(chǔ)，才能保障之后學(xué)生能夠順利地參與更加復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)。另外一些教育者認(rèn)為只要那些在參與認(rèn)知活動(dòng)中需要的事實(shí)才可以稱為是知識(shí)基礎(chǔ)，事實(shí)的選擇和記憶要通過(guò)學(xué)生在高水平的認(rèn)知活動(dòng)中來(lái)實(shí)現(xiàn)。似乎更多的研究證據(jù)顯示了后一種方式在教學(xué)中的有效性。

6 廣度（breadth）和深度（depth）

廣度和深度是過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)里課程概念的中心問(wèn)題。研究者談?wù)撨@個(gè)問(wèn)題時(shí)，對(duì)廣度的看法基本一致，指課程中所包含主題或概念的數(shù)量。而對(duì)深度的描述有些模糊，有的研究者將深度當(dāng)作是圍繞某個(gè)特定主題的知識(shí)范圍及復(fù)雜程度，還有一些研究者認(rèn)為深度是提供給學(xué)生發(fā)展對(duì)核心概念連貫理解的機(jī)會(huì)。在化學(xué)教育中，區(qū)分廣度和深度是課程改革首要考慮的問(wèn)題，研究者對(duì)此產(chǎn)生不同的看法。

當(dāng)研究者談?wù)撜n程的廣度和深度問(wèn)題時(shí)似乎透露出這樣一種觀點(diǎn)，認(rèn)為課程的設(shè)置可以廣泛，也可以深入。一部分研究者認(rèn)為深度只有在廣度的基礎(chǔ)才能夠建立起來(lái)，而在任何課程中廣度都要受到時(shí)間的限制，他們認(rèn)為時(shí)間越多課程的廣度就會(huì)增加，深度自然就形成了。而這種想法也讓一些研究者指出，如果學(xué)校教授課程的時(shí)間一定，那么關(guān)注少數(shù)幾個(gè)主題的課程會(huì)讓深度更加深入。

關(guān)注少數(shù)主題和核心概念的課程使得課程的深度得以實(shí)現(xiàn)，正如上所述，研究者對(duì)課程深度的看法存在差異，有些研究者認(rèn)為深度就是給學(xué)生介紹更加高級(jí)或者復(fù)雜的模型和理論，然而這種關(guān)注學(xué)科深度的課程并不能很好地引發(fā)學(xué)生深刻的概念理解。而另外一些研究者提倡深度是給學(xué)生創(chuàng)造更多的參與認(rèn)知活動(dòng)的機(jī)會(huì)，并在不同的情境中應(yīng)用核心概念，研究結(jié)果顯示這種方法雖然能夠促進(jìn)學(xué)生有意義的學(xué)習(xí)，但是并不能幫助學(xué)生形成對(duì)該學(xué)科高級(jí)理論的理解。這種情況反映出雖然大部分化學(xué)教育研究者同意增加課程的深度，其實(shí)他們?cè)谟懻摬煌氖虑椤?/p>

7 嚴(yán)謹(jǐn)（rigor）和相關(guān)（relevance）

化學(xué)教育研究者對(duì)化學(xué)教育有著強(qiáng)烈的愿望，即期望化學(xué)教育能夠以與所有學(xué)生都相關(guān)的方式進(jìn)行。認(rèn)識(shí)到化學(xué)是與學(xué)生的日常生活息息相關(guān)的，于是課程編制的過(guò)程基本遵循從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)引入化學(xué)。由于化學(xué)學(xué)科中更為精確和復(fù)雜的理論難以與學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)建立起緊密聯(lián)系，因此與經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的課程被一些研究者認(rèn)為僅僅對(duì)那些不上大學(xué)或者不從事科學(xué)或工程事業(yè)的學(xué)生是合適的。這樣就引起了課程編制中學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)與經(jīng)驗(yàn)相關(guān)這一問(wèn)題的辯論。

所有的化學(xué)教育者都認(rèn)識(shí)到化學(xué)在當(dāng)今社會(huì)所發(fā)揮的中心作用，并且滲透在學(xué)生日常生活中的各個(gè)方面。但是所教授的化學(xué)知識(shí)是追求學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)性還是要貼近學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)？一些研究者認(rèn)為應(yīng)用化學(xué)課程中的知識(shí)來(lái)分析和解釋與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的主題時(shí)容易降低學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)性，主要是因?yàn)榕c學(xué)生經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的大部分問(wèn)題是比較復(fù)雜的，尤其是在入門階段講授的化學(xué)知識(shí)僅僅是對(duì)問(wèn)題的一種簡(jiǎn)單描述。然而一種對(duì)立的觀點(diǎn)認(rèn)為要理解學(xué)科更加精確和復(fù)雜的理論，需要學(xué)生以有意義的方式理解與經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的問(wèn)題并建立牢固的知識(shí)基礎(chǔ)。

課程設(shè)計(jì)遵循學(xué)科知識(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)性還是貼近學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，兩者并非不可調(diào)和。為保障學(xué)科知識(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)性并且兼顧學(xué)生相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，需要教師轉(zhuǎn)變對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的看法，從教授我們所知道的化學(xué)學(xué)科知識(shí)到教授我們?nèi)绾螒?yīng)用化學(xué)思維去解決相關(guān)的問(wèn)題?；谇榫车恼n程能夠幫助學(xué)生理解經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的問(wèn)題背后潛在的化學(xué)知識(shí)，既沒(méi)有脫離學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，還能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕瘜W(xué)知識(shí)并且應(yīng)用化學(xué)的思維去解決這些問(wèn)題。

8 講課（lecture）和實(shí)驗(yàn)（laboratory）

很多化學(xué)家認(rèn)為化學(xué)是一門理論和實(shí)踐相結(jié)合的科學(xué)，化學(xué)教學(xué)被明顯地分為在課堂中進(jìn)行的理論學(xué)習(xí)和在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)。講課關(guān)注的是化學(xué)理論的學(xué)習(xí)以及解決定量問(wèn)題時(shí)需要的計(jì)算技能的發(fā)展。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生進(jìn)行觀察、收集和分析數(shù)據(jù)、發(fā)展實(shí)驗(yàn)操作技能，能夠驗(yàn)證課堂中所討論的原理或理論。

講課和實(shí)驗(yàn)兩種教學(xué)方式是否要獨(dú)立開(kāi)展，研究者的觀點(diǎn)不同。一種觀點(diǎn)認(rèn)為不同類型的知識(shí)和技能需要在不同的環(huán)境下才能夠獲得良好的發(fā)展，然而這被其他研究者認(rèn)為是一個(gè)有限制性的假設(shè)，為什么課堂中教師的講課就不能促使學(xué)生參與收集和分析數(shù)據(jù)，為什么實(shí)驗(yàn)不能夠幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的理論或模型？這些研究者認(rèn)為兩種教學(xué)方式的對(duì)立誤導(dǎo)了教師，認(rèn)為只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，發(fā)展學(xué)生的合作能力及創(chuàng)造力。于是試圖將兩種教學(xué)方式聯(lián)系起來(lái)，然而在實(shí)踐中受到很多限制。

事實(shí)上，研究者為了將理論和經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)試圖將講課和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式結(jié)合，這種想法可能也會(huì)誤導(dǎo)一些研究者?；瘜W(xué)教育的重要問(wèn)題不是講課和實(shí)驗(yàn)?zāi)懿荒軌蛟谕粋€(gè)內(nèi)容上統(tǒng)一起來(lái)，而是要意識(shí)到這兩種環(huán)境下的化學(xué)教學(xué)要求學(xué)生參與的認(rèn)知活動(dòng)及教學(xué)目標(biāo)可能是不同的。

9 驗(yàn)證（verification）和探究（inquiry）

“探究”思想的提出作為課程改革的一項(xiàng)重要成就，影響了研究者對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)的看法。雖然“探究教學(xué)”這一術(shù)語(yǔ)可以以多種方式理解，但通常是指為學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會(huì)產(chǎn)生和評(píng)價(jià)對(duì)自然世界的科學(xué)解釋，并且參與科學(xué)實(shí)踐和對(duì)話。在這一指導(dǎo)思想下，探究實(shí)驗(yàn)作為傳統(tǒng)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的對(duì)立而提出來(lái)，認(rèn)為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為了得出期望的科學(xué)結(jié)論往往是由一系列良好的步驟和程序構(gòu)成的，限制了學(xué)生的行動(dòng)及在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中做出決策的機(jī)會(huì)；而在探究實(shí)驗(yàn)中學(xué)生能夠全面設(shè)計(jì)方案并控制調(diào)查研究，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和探究實(shí)驗(yàn)之所以被認(rèn)為是對(duì)立的，主要是研究者忽視了可以進(jìn)行不同程度的實(shí)驗(yàn)探究。探究的水平取決于學(xué)生設(shè)計(jì)及參與不同調(diào)查研究部分的程度。例如，一些研究者根據(jù)學(xué)生參與科學(xué)探究環(huán)節(jié)的多少，如提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、解釋結(jié)論等，區(qū)分了結(jié)構(gòu)的、指導(dǎo)的、開(kāi)放的探究實(shí)驗(yàn)。

化學(xué)教育研究的結(jié)果顯示完全開(kāi)放的探究實(shí)驗(yàn)并不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，而合適的支架式實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)具有積極的影響。這些腳手架幫助學(xué)生逐步參與到不同水平的探究活動(dòng)中去。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)良好的腳手架，能夠幫助學(xué)生發(fā)展特殊技能，保障探究實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展。因此，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和探究實(shí)驗(yàn)不能看成是非此即彼的關(guān)系，而應(yīng)當(dāng)是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)采用何種實(shí)驗(yàn)方式的問(wèn)題。

10 教師中心（teacher-centered）和學(xué)生中心（student-centered）

化學(xué)教學(xué)是以教師為中心還是以學(xué)生為中心，其實(shí)這個(gè)問(wèn)題在任何一個(gè)學(xué)科中都會(huì)被廣泛談及。以教師為中心的教學(xué)被認(rèn)為是傳統(tǒng)教學(xué)的標(biāo)志，教師完全設(shè)計(jì)和控制教學(xué)，是一種消極的教學(xué)；以學(xué)生為中心的教學(xué)被當(dāng)作是教學(xué)改革的新理念，關(guān)注學(xué)生的主體性和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，是一種積極的教學(xué)。

大量的研究證據(jù)表明以學(xué)生為中心的教學(xué)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成就具有積極的影響，因?yàn)樵谶@種教學(xué)環(huán)境下學(xué)生可以自由表達(dá)想法、參與討論、通過(guò)小組合作建立模型和解釋、進(jìn)行自我評(píng)價(jià)等，這些對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)都是非常重要的。同時(shí)這些研究證據(jù)暗示了課堂中學(xué)生參與的活動(dòng)都是經(jīng)過(guò)教師精心計(jì)劃和設(shè)計(jì)的，并且得到教師及時(shí)的反饋。事實(shí)上，如果沒(méi)有以教師為中心的設(shè)計(jì)和反饋的教學(xué)就談不上以學(xué)生為中心的課堂學(xué)習(xí)。