導語：如何才能寫好一篇大學化學物質分類，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】化學實驗 綠色實踐

【中圖分類號】G424.31 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）4-0086-02

綠色化學體現了人與自然的和諧關系，它的原則是消除對人類健康，安全和環境有害的化學物質，因此也被稱為清潔，環境友好化學品或化學。采用綠色化學的方法，是因為它在經濟上起到重要作用，在國際大社會的背景下，綠色化學很快就將成為一個重要的國際化學科學的研究和發展方向，這是毋庸置疑的。

1現階段高中化學教學的現狀

(1)化學是一門以實驗為基礎的學科，現行高中化學課本60 %知識都是通過實驗出臺，但大多數教科書只注重操作方便，設備簡單，現象明顯的實驗設計，卻很少顧及對環境額污染，更不用說什么綠色化學實驗了。例如，在利用二氧化硫，銅濃，稀硝酸的性質反應與其他物質實驗中，會釋放不同程度污染環境的氣體，這將對學生和老師的健康造成裸的威脅。這些實驗就是所謂的“粗放型”實驗。

（2）當前的教科書存在很多缺陷，只有一些些含糊語句，并沒有指定確定所需化學物質的使用量。在做一些實驗中，有相當一部分學生以“多多益善”，加入過多的化學物質。例如，在“中和滴定”學生分組實驗中，個別學生用鹽酸都要120毫升，另階段的實驗竟然用了60毫升的酚酞！同樣的現象屢見不鮮。所以教師經常抱怨自己的為實驗準備的每種試劑125毫升只夠兩到三個班做實驗。

（3）化學實驗操作中產生的廢水，廢氣，廢渣等一些廢物都會對環境造都會有不同的傷害。隨著新課程改革實驗活動的不斷推進，作為化學老師，我們必須認識到，化學污染是一個非常緊迫的任務。因此，高中綠色化學實驗的執行迫在眉睫。

2學校綠色化學實驗探索和實踐的歷程

綠色化學實驗，指的實驗以綠色化學的理念為指導的化學實驗。它的要求是，在實驗合理，不影響結果，觀察常規，教安全性的前提下，通過改進實驗內容，做到無污染，實驗誤差小，效果明顯等優點。實際上即使以提高實驗操作，設備或改變實驗路線的原則上，能夠最大限度地減少實驗產物對人類造成傷害和對環境的污染。綠色化學對化學品回收，再利用，如在密閉可控廢氣的實驗中“盡可能小劑量實驗，節約資源，減少污染，降低成本， ”這樣既營造了和諧的學習環境，又有利于學生的利用化學知識，也能加強學生對綠色教學的認識。

2.1創新綠色科學合理的化學實驗方法，大力推廣宣傳綠色設計

(1)分散系列的實驗要求充分利用反應屋和產物提高利用率。為了提高了實驗的綜合性，避免實驗重疊的內容，節省試劑藥品和減少污染，縮短了測試時間，充分體現了綠色化學的概念，我們需要有機結合兩種或兩種以上不同的化學反應，（如氮氣）燃燒與爆轟聯合實驗。這個實驗的操作如下：首先在罐罐底鉆出一個小孔，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，用指定手勢釋放倒掛符合的鋁罐，靜靜地燃點氫氣后小孔呈現淡藍色火焰并產生了一個響亮的爆鳴聲。

(2)選擇無毒或低毒性的試劑。基于保證實驗教學是綠色化學教學的要求，教學內容必須重組，針對實驗中產生的“三廢”，要盡量選擇低毒性，低污染，易于處理的化學物質，并且要做到不能對人類，動物環境有害。在治理“三廢”的實驗中，選擇綠色的實驗項目具有很大的現實意義。比如對實驗廢棄物做到“變廢為寶，化害為利，接受治療。”力爭廢物回收，然后采取物理，化學和生物的方法根據廢物的性質進行合理治理。

2.2再生

再生，這個詞理解為對實驗廢棄物進行妥善處理。綠色化學是以控制污染的來源，防止化學物質的污染，在生產過程中采取最有效的措施來治理污染。首先發展污水處理，其次，綜合利用化學廢物，加強回收工作，做到化害為利，變廢為寶。實驗的產品往往不被傳統的高中化學實驗重視。只是實驗者以觀察到所需的現象和相關的數據為目的來進行實驗。試驗結束后，實驗的產品也沒什么的大用處，并且很少用來回收利用。這樣良妃增加了，連環境也要受到牽連――被污染。

2.3運用現代教學手段，建立網上模擬的化學實驗室

在化學教學中，可以在課堂中利用多媒體技術實現難以完成的實驗，（如氯氣中毒，工業氨水實驗）都具有一定的危險性，實驗現象不明顯的實驗（如化學平衡的影響，凝膠電泳）和危險的實驗（如H2S試驗??室的準備工作，不純氣體爆炸實驗）都可以采用這個方法，特別是對人和環境危害極大地有毒有害試劑。由于目前無法對危害極大地實驗通過提高污染減少進行實驗，所以用計算機進行仿真實驗室非常必要的。還有很多實驗現象危險實驗都需采取這種方法。這樣虛擬的實驗課堂效果逼真，污染小，課堂教學優良，深受學生歡迎。

總之，通過綠色化學實驗學生的創新精神和環保意識得到了培養，學生實踐能力和綜合素質也有所提高。綠色的實驗教學，改變了傳統的實驗方法，促進和提高了教師的知識結構，對提高他們的專業素質具有重要的現實意義。

參考文獻:

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關鍵詞 教育游戲 娛教技術 化學游戲 520化學動漫撲克

教育游戲是嚴肅游戲的一種，是專門針對特定教育目的而開發的游戲，具有教育性和娛樂性并重的特點。在國外，一般把“教育游戲”分為“Edutainment”和“Educational Games”。“Edutainment”是指教育中的娛樂形式，即通過在教學中使用各種娛樂形式，實現一定的教育目的，國內稱為“娛教技術”；而“Educational Games”則是指把教育內容以電腦游戲的形式在計算機平臺上呈現的一類教育游戲。

檢索國外Journal of Chemical Education（JCE）、science Education（SE）、Journal of Research in Science Teaching（JRST）等核心期刊的相關文獻，筆者發現從19世紀初開始國外已有一些教育游戲應用于課堂教學活動中，特別是歐美發達國家研究人員針對中學化學學科特點，開發了Quia web、Old Prof、Corel ChemLab等各種不同類型的教育游戲。但涉及內容較為單一，娛樂性較強，而學科知識性顯得不足，也并沒有得到廣泛推廣。

中國港澳臺地區有諸如香港中文大學與華南師范大學合辦的“學習村莊”，臺北教育局負責的“臺北教育入口網”，臺中教育大學開發的“科學游戲實驗室”，但只涉及到小學科學常識。中國大陸地區對教育游戲的研發起步較晚，而專門針對中學化學領域教育游戲的研發僅十幾年。雖然近幾年國內許多學者和教育專家在不斷探索中取得了一些成果，但目前為止該領域蘊藏的巨大潛能有待進一步開發。

為此，有必要對中國大陸地區中學化學教育游戲設計情況進行系統地分析。本文將分別闡述中國大陸地區“娛教類化學教育游戲”和“信息技術類化學教育游戲”的概況，特別介紹華南師范大學化學教學與資源研究所開發的產品，最后介紹該領域教育游戲開發的新進展，以便全面了解中國大陸地區中學化學教育游戲的設計研究情況，為今后設計更高水平的中學化學教育游戲提供參考與借鑒。

1 中國大陸地區娛教類中學化學教育游戲的設計概況

筆者以“化學游戲”為關鍵詞在中國期刊網全文數據庫（CNKI）和谷歌（google）、百度（baidu）等搜索引擎中進行檢索并歸類，把目前中國大陸地區娛教類中學化學教育游戲大致分為“化學實驗類游戲”和“化學卡片類游戲”2類，統計信息見表1。

1.1 化學實驗類游戲

“化學實驗類游戲”就是利用化學中的某一個或幾個知識點用魔術表演等方式呈現的游戲形式。例如，有的化學教師在化學課上利用化學知識變魔術，學生看到的“冰棒點煙”、“不沉的肥皂泡”等就屬于這類化學游戲。此類游戲利用魔術實驗引發學生的好奇心，能夠激發學生主動探究化學知識的熱情。

1.2 化學卡片類游戲

另一種游戲是“化學卡片類游戲”，這種游戲用卡片作為載體，通過一定的游戲規則考查化學用語知識。吳茂江的“實驗儀器和藥品”游戲目的是幫助學生認識化學實驗儀器的名稱、規格、性能、使用范圍及使用方法，了解常見化學藥品的名稱、化學式、物理性質、化學性質、主要用途及制備方法。此類游戲玩法單一，重在考查識記性的化學知識，趣味性不強。

化學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。筆者在中國專利數據庫以“化學撲克牌”為關鍵詞進行搜索，共計有7種化學撲克牌申請了國家專利。在“淘寶網”、“當當網”、“亞馬遜（中國）”等國內知名網絡購物網站以“化學撲克牌”為關鍵詞進行搜索，發現僅有錢揚義課題組的“中學化學撲克牌”和“化學智力撲克牌”2種產品在淘寶網提供銷售。目前，中國大陸地區從知名度、可玩性、銷售額等關鍵指標看，影響最廣泛的化學撲克牌產品是由華南師范大學化學教學與資源研究所的錢揚義教授課題組所開發的“520中學化學撲克牌”。

初、高中化學涉及到的化學方程式、元素名稱及符號等化學用語一直都是教學重難點，呈現出教學時間短、數量多、難記憶的特點，“520中學化學撲克牌”開發的目的就是幫助學生解決識記難點，寓教于樂，輕松學好化學。每套產品包含初三化學、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（初三化學全冊）總計56張牌，涉及初中化學常見的59個方程式，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，全面覆蓋高中化學教材中86個化學反應方程式。總共180張牌展現了近70種中高考常見物質的顏色、狀態、性質和用途，不同知識水平的玩家可選擇其中的一副或多副牌來玩。它以湊齊完整化學方程式為基本原則，通過串出、單出、多補、對出等多種出牌方式進行游戲，學生還可根據化學反應規則靈活地制定更多的游戲規則。這款撲克牌既能鞏固元素化合物的知識，又能激發學生學習化學的興趣，已在華南地區和湖北、貴州等中國大陸地區的11個省、自治區、直轄市得到推廣。

縱覽以上中國大陸地區娛教類化學教育游戲，筆者認為設計者抓住了“化學是一門以實驗為基礎的自然學科”以及“不懂化學用語，就無法進入化學之門”這2個關鍵點，令化學實驗類游戲發揮了趣味性和生動性，令化學卡片類游戲體現出知識性和創造性，一定程度上激發了學生主動學習化學的內在動機。但是在信息技術迅猛發展的21世紀，傳統的游戲已經不能滿足現代教育的需求了，一場變革正在襲來。

2 中國大陸地區信息技術類中學化學教育游戲的設計概況

隨著信息技術的發展，基于信息技術的教育游戲逐漸成為學界關注與推崇的新領域。多媒體信息技術以其在生動性和直觀性方面無可比擬的優勢，對當代中學化學教學策略改革產生了巨大的作用，相關教育游戲的開發已成為熱點。從對網絡需求的角度來劃分，信息技術類中學化學教育游戲可以分為單機版游戲和網絡版游戲。

2.1 單機版化學教育游戲的發展概況

目前，中國大陸地區單機版化學教育游戲大部分都是基于flash制作軟件開發的。最初，大陸地區一些學科教師針對部分抽象的學科知識，開發了一些化學Flash小游戲：北京師大亞太實驗學校的姚斌在2003年開發了一款元素周期表Flash拼圖游戲；安陽市一中化學組教師開發了化學儀器組裝游戲；浙江洞頭二中姚宗演老師開發了開心學化學的射擊方程式游戲。這些Flash小游戲針對的知識點比較單一，學科知識性很強，情境性薄弱，制作水平比較粗糙。

之后，某些大學的教育技術專業、化學師范專業等師生也把設計學科教育游戲作為自己的研究方向，他們用C#、Java等更高級的編程語言設計出各種各樣的游戲。韓山師范學院化學系的鄭楚萍、許越、吳錦偉等設計了一款名叫“沉淀連連看”的記憶游戲軟件，目的主要在于培養初三學生對化學的興趣；西華師范大學教育技術學院王琳、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，講述了哈利為了不讓寶藏落人妖魔之手，歷經艱難坎坷，終于來到古墓，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，它設計有4個場景，串聯起5大化學知識點，每個場景由情節展示、模擬試驗、原理講解3個環節構成，此游戲情境性較強，知識點也較為豐富。

2.2 網絡版化學教育游戲的發展概況

在中國版權保護中心（http：//ccopyright.com.cn）以“化學”、“游戲”、“撲克”等關鍵詞進行檢索，僅找到一款具有計算機軟件著作權的網絡版化學教育游戲——化學動漫撲克牌游戲軟件V2.0（登記號：2008SR22697分類號69000-8700著作權人：錢揚義，陳建林）。筆者又在google和baidu等搜索引擎中鍵入“化學網絡游戲”、“在線化學游戲”等關鍵詞進行搜索，發現中國大陸地區有一款在線化學教育游戲——化學動漫撲克牌游戲，它與在中國版權保護中心檢索到的軟件是同一款游戲，由華南師范大學化學教學與資源研究所設計。該游戲系統由化學網絡撲克動漫游戲客戶端軟件和相配套的官方網站——“我愛你”游戲網（520hx.com.cn/yx）組成，2者分別為玩家提供游戲服務和相關信息。此款多人在線的化學網絡撲克動漫游戲是紙質版化學撲克牌在信息技術平臺上的延伸，該游戲結合多媒體信息技術，將所要考查的化學用語（化學式、化學方程式、物質的化學性質等）通過撲克牌的形式呈現，以湊齊完整化學方程式為基本原則，通過串出、單出、多補、對出等多種出牌方式進行游戲。它可以讓不同地域的人們通過網絡，方便地進行化學撲克牌游戲比賽，玩家還可通過聊天功能交流心得體會。

筆者的課題組選擇了廣東省河源市某中學進行該軟件的教學應用實驗。通過化學用語前測，作為被試的高一年級1班和2班的t檢驗顯著性概率為0.962（此概率>0.05），即2班整體水平相當，隨機選取1班作為實驗班，2班作為控制班。調查顯示，97%的學生存在著化學學習上的困難，40%的學生存在化學用語書寫的困難，但100%的學生會使用電腦，其中71%的學生接觸電腦時間超過2年，由此，實驗對象經過簡單的游戲培訓后，可以順利操作化學網絡撲克游戲軟件。作為對照，實驗班使用該軟件，而控制班不使用。2周后，通過讓實驗學生填寫調查問卷和化學用語后測檢驗該游戲應用效果，結果顯示，實驗班前測和后測的成績有了明顯差異，后測均值高于前測均值3.31分；實驗班和控制班的后測成績雖然差異較小，但實驗班均值高于控制班1.83分。

通過對學生們調查問卷的分析，高達90.90%比例的學生對該游戲充滿期待；52.73%的學生認為該游戲難度水平適中且比較符合學生的認知水平，而另外的18.18%學生覺得游戲偏難，需要經過一定時間的練習才能顯著增加勝率；81.82%的學生表示能夠意識到自己對化學方程式的掌握程度；47.27%的學生覺得此游戲能幫助自己學好化學，另外的21.82%學生覺得它能夠給人帶來樂趣，玩牌過程使人心情舒暢。課題組還以“期望度”、“吸引力”、“互動性”、“操作性”、“節奏感”、“沉浸感”、“趣味性”等6個關鍵指標對該游戲可玩性進行量化分析（見圖1），結果顯示該游戲可玩性較高。有同學在訪談中這樣說到：“自從上高中以來，我就覺得高中的化學方程式特別多而且特別難記，在玩化學網絡撲克牌的過程中，我不知不覺地就對化學方程式的記憶產生了興趣，游戲結束后，我會主動地去看我在玩游戲的過程中我不會的方程式，然后爭取在下次玩牌時取得勝利。”有的學生提出建議，希望能夠再增加離子反應和氧化還原反應游戲大廳，還有學生希望更有化學的特色，如把卡通人物改為知名的化學家，自由選擇人物角色等。

此外，課題組隨機選擇了110名華南師范大學2007級化學教育專業本科生作為調查對象，以李克特式5點計分法調查職前教師對化學網絡撲克動漫游戲的態度。從圖2中可以看出，職前教師對化學網絡撲克牌的推廣持積極的態度；90%以上的職前教師認為游戲化教學方式讓他們耳目一新，并認為化學網絡撲克牌是一種很有價值的教育工具；70%以上的職前教師愿意花時間來研究化學網絡撲克牌游戲教學法，并肯定了化學網絡撲克游戲能夠吸引學生的注意力，有利于學生學習和掌握化學用語。調查也顯示，眾多職前教師趨向于在課余時間而不是課堂時間使用該游戲，所以，化學網絡撲克動漫游戲的使用是否能提高課堂教學，還有待于進一步的研究。此外，職前教師還對游戲的內容、界面、功能和可持續發展方面提供了許多有參考價值的建議。

綜上所述，中國大陸地區基于信息技術的化學教育游戲吸取了娛教類的游戲設計靈感，讓部分娛教類游戲實現了與信息技術的整合。游戲題材比娛教類的更為多元，除了化學用語，也涉及到實驗儀器的組裝和實驗現象的描述等方面；部分游戲設計因為有一線教師的加盟，所以在具有一定趣味性的同時，學習目標明確；網絡版化學撲克牌游戲是大陸唯一具有軟件著作權的在線化學教育游戲，它改變了傳統的學習方式，能使學生有機會“從做中學”，有助于激發學生的學習興趣，也能夠幫助教師解決化學用語教學難點問題，通過該游戲平臺，學生可以打破地域、時間和學習水平的限制，在游戲中自主探索學習和合作學習。

但中國大陸地區信息技術類化學教育游戲設計畢竟還處于起步階段，其中還反映出很多不足之處，比如，部分游戲的形式設計盡管有趣，但游戲任務并未與學習目標緊密聯系；技術水平上與商業游戲相差甚大，大部分游戲還比較粗糙簡陋。不過可以看出，信息技術類化學教育游戲被越來越多的人所關注，尤其是更多地受到了師生們的青睞。

3 中國大陸地區中學化學教育游戲的開發進展

目前，中國大陸地區中學化學教育游戲的發展特點是：傳統娛教類游戲穩步發展，在初高中課堂逐漸推廣；新游戲緊密結合信息技術，設計與玩法不斷創新。傳統娛教類游戲的開發較為成熟，部分游戲已經走進課堂，對輔助教學起到了重要作用；信息技術類中學化學教育游戲的開發與設計是當前研究的熱門與前沿，新的游戲總結了前代產品中存在的不足與優點，目前正逐漸推廣開來。

華南師范大學化學教學與資源研究所一直致力于化學撲克牌游戲的研發。在紙質牌和網絡版在線游戲推出后，目前又推出了網頁版“520化學動漫撲克”游戲。在多人同時在線游戲條件還不成熟的情況下，該游戲設計為網頁版人機交互模式，玩家聯網后登陸游戲網址便可以隨時隨地與電腦虛擬玩家進行撲克牌游戲。玩家進入游戲界面以后，選擇合適的等級（等級分為銅牌級、銀牌級、金牌級，等級越高難度越大）后開始游戲，也可以選擇“新手教學”，該模式模擬真實出牌情況并指導玩家出牌，目的在于讓玩家盡快熟悉規則，進行“新手教學”后獲得獎勵，之后可以選擇繼續進行教學或選擇等級開始游戲。銅牌級選牌范圍包含初中階段50種較常見的單質、酸、堿、鹽等化學物質，銀牌級選牌范圍包含初高中階段72種單質、酸、堿、鹽、有機物等化學物質和點燃、加熱、氣體符號、沉淀符號等4種情境牌，金牌級選牌范圍包含游戲所涉及到的全部92種化學物質和4種情境牌。

該游戲總規則是：按化學反應方程式出牌，出牌時盡量湊齊一個完整的方程式（出牌時不考慮化學反應方程式中各物質的系數），一局中誰先將手中的牌出完，誰就是贏家。新的游戲在前代的基礎上豐富了玩法：“整牌”的含義是如果玩家手牌有一個完整方程式中所包含的全部反應物和生成物，那么玩家可一次全部打出，出牌后獲得新一輪出牌權并獎勵5個財富值；“補牌”的含義就是玩家在對方出牌后，必須出一張或一張以上能和桌面上已有牌反應的物質，如果桌面上的牌已湊齊反應物，則乙方可以出生成物，最后跟出物質的一方獲得新一輪的出牌權；“接牌”的含義就是以桌面上最后一張牌（可以是反應物或是生成物，系統自動排好）為“標準牌”，打出一張能與其發生反應的牌；“吃牌”的含義是以桌面上最后一張牌為“標準牌”，根據“金屬活動順序表”來比較化合物的金屬陽離子并打出一張比“標準牌”活潑的牌，把對方的牌“吃掉”，“吃掉”對方的“標準牌”后，可得到那張“標準牌”并獲得新一輪的出牌權；“情境牌”在打出生成物前出，也可和反應物一起出，用以表示反應條件。

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（1.北京市豐臺第二中學，中國 北京 100071；2.榆林市環境監測總站，陜西 榆林 719000）

【摘　要】元素化合物知識是中學化學的重要組成部分。在元素化合物教學中，要滲透STSE教育；同時應從“知識為本”轉向“觀念建構”，促進學生發展“元素觀”、“分類觀”、“轉化觀”等化學基本觀念；最后介紹了基于具體物質和基于轉化的元素化合物教學的兩種教學策略。

關鍵詞 元素化合物；STSE；化學基本觀念；教學策略

0　引言

元素化合物知識是中學化學教學內容的重要組成部分。從知識的類別上元素化合物屬于事實性知識或陳述性知識，具有龐雜、瑣碎的特點，需要記憶的內容較多，學生容易混淆和遺忘。而新課程立足于學生適應現代生活和未來發展的需要，以提高21世紀公民的科學素養為主旨[1]。所以元素化合物知識的教學不應局限于給學生不斷補充物質的組成、結構、性質、制備和應用等事實性知識，更應該重視和挖掘其對于提升學生科學素養、培養和提高學生的化學學科能力的功能。

1　在元素化合物的教學中重滲透STSE教育

STSE 是科學（science）、技術（Technology）、社會（Society）、環境（Environment）的英文縮寫。化學是與信息、生命、材料、環境、能源、地球、空間和核科學等朝陽科學（sun-rise sciences）都有緊密的聯系、交叉和滲透的中心科學[2]。新課程提出“從學生已有的經驗和將要經歷的社會生活實際出發幫助學生認識化學與人類生活的密切關系，關注人類面臨的與化學相關的社會問題，培養學生的社會責任感、參與意識和決策能力”[1]。基于此，元素化合物教學與STSE 教育倍受關注。

1.1　元素化合物與科學的關系

例如，SiO2作為現代光學及光導纖維的基本原料，廣泛用于醫療，傳能傳像遙測遙檢等；硅是信息技術元件的關鍵材料，半導體晶體管及芯片的出現，促進了信息技術的革命，硅還是人類將太陽能轉換為電能的常用材料，它的應用，改變了能源結構。具有特殊功能的陶瓷材料，能夠承受高溫，強度高，具有電學特性、光學特性、生物功能，在航空航天，軍事技術，生命科學、高溫超導等領域有諸多應用。以及制造飛機外殼的鋁合金、新型貯氫合金材料、、玻璃鋼、隱性材料等都是現代科學領域中關于元素化合物研究的成果。

1.2　元素化合物與技術的關系

例如，在學習“用途廣泛的金屬材料”時，向學生介紹榮獲 2008 年度國家最高科學技術獎的徐光憲院士，他被譽為“中國稀土之父”。他在稀土的分離理論及其應用上做出了巨大貢獻，大大提高了我國稀土產業的國際競爭力，提升了我國在國際稀土分離科技和產業競爭的地位，被國際稀土界稱為“中國沖擊（China Impact）”[3]。在進行“金屬及其化合物”教學時，可以簡介著名的制堿專家侯德榜，他為了打破外國對中國制堿的壟斷，潛心研究并發明了世界上最先進的制堿方法—侯氏制堿法，對制堿和化肥工業作出了杰出貢獻。現在,我國化學研究在新材料、新能源、分子生物技術等方面,也取得了很大的成績。例如,中國航天工程“神州號飛船”的順利升空和返航,無不與化學新材料有關。但是，在教學中我們也要給學生指出，目前我國化學的某些領域的研究水平與發達國家還有相當差距，這些差距的縮短需要學生去努力奮斗。這些知識的介紹，容易激發學生的民族自豪感和愛國熱情，同時也讓學生產生一種憂患意識，培養學生努力學習、報效祖國的責任感和緊迫感。

1.3　元素化合物與社會的關系

元素化合物在工農業生產、國防科學、生命醫藥、日常生活中有許多應用。例如，金屬及合金的制造及應用，鋁鹽和鐵鹽的凈水作用，硅及其化合物的應用，用N、S、P、Cl元素制造的農藥、化肥等，焰色反應在北京奧運會開幕式上的應用等。

1.4　元素化合物與環境的關系

環境問題已成為一個全球性的問題。環境的污染和防治與化學緊密相連。如與硫和氮的氧化物密切相關的酸雨及其防治問題、空氣質量問題等。因此在教學過程中，可以結合教材知識，因時因地進行環保教育。例如，為了減少污染氣體的排放，在設計課堂演示實驗時，盡量采用綠色微型實驗，注意尾氣的有效處理等。提高學生環保自覺性，使學生能自覺地參加到這樣的活動中來，從我做起，從小事做起。

1.5　培養學生樹立正確的化學觀

媒體報道的與化學相關內容很多，而大眾往往對于負面的報道特別感興趣，如有毒物質排放、假藥、添加劑等。人們記住了洛杉磯“光化學煙霧”的罪魁禍首是氮氧化物，記住了東京“水俁灣”事件是重金屬污染。這些凸顯了化學對環境的污染和對人類造成的危害，甚至于有人“談化學色變”。NO 是造成大氣污染物之一，但 NO又是工業生產硝酸的中間產物，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為“明星分子”，有三位科學家因此項研究成果而獲得了1998 年度諾貝爾獎。

因此要引導學生樹立客觀、辯證的化學觀。任何事物都有其兩面性，我們既要充分利用化學物質為人類造福，讓化學推動社會進步；同時又要正視化學物質給人類帶來的問題，給社會造成的一些負面影響。運用科學的方法解決這些問題，是我們義不容辭的責任。

2　在元素化合物的教學中建構化學基本觀念

元素化合物知識是具體性知識，容易遺忘。化學基本觀念，不是具體的化學知識,也不是化學知識的簡單組合,它是學習者對具體化學知識的概括提升，是學習者對化學學科特征和化學知識的深刻理解，它具有超越具體知識的持久價值和廣泛的遷移作用，影響著學生解決實際問題的價值取向和行為方式[4]。所以元素化合物的教學應從“知識為本”轉向“觀念建構”。元素化合物知識作為載體可以很好地承載“元素觀”、“分類觀”、“轉化觀”等化學基本觀念的發展任務；同時，元素化合物內容的結構化也需要以上化學基本觀念的引領。

“元素觀”反映了世界的物質性，是指：物質由元素組成、物質可按照元素組成進行分類、化學式能表示物質的元素組成、物質間轉化的本質是元素原子間的重新組合、元素是同一類原子的總稱、元素化合價與元素原子的最外層電子數有關、元素性質呈周期性變化等等。構建“元素觀”的價值在于它可以幫助學生形成化學的思維方法，有序地認識物質，指導其化學的學習和研究[5-6]。“分類觀”指的是，可根據不同的標準對物質和化學變化進行分類，可以根據組成和性質對物質進行分類;同類物質具有相似的性質。“分類觀”可指導學習者從物質類屬角度分析具體物質。“轉化觀”是指：物質轉化的本質是物質的化學變化。物質發生轉化時元素種類不變，所以轉化是以元素為核心的各種物質性質的知識結構的核心。以元素為核心的物質轉化主要有兩種形式：一是相同元素價態，不同物質類別間的轉化，如氫氧化鋁與氯化鋁的轉化；二是不同元素價態間的轉化，如氯化鐵與氯化亞鐵的轉化。第一種轉化通過復分解反應就可達成，第二種轉化必須通過氧化還原反應來實現。

二維物質關系圖就是一種體現“元素觀”“分類觀”“轉化觀”指導下實現元素化合物知識結構化的工具。以鐵及其化合物為例，如圖1。

在建構二維物質關系圖的過程中，化學基本觀念對學生的思維和行為起指導作用，并在學生深入思考、反復嘗試的過程中得到應用和發展[7]。如，在建立如圖1所示的以鐵元素為核心的二維物質關系圖時，學生首先要尋找核心元素為鐵的物質，然后按照鐵元素的價態0 價、+2價、+3價及物質類別把這些物質標識在圖中合理的位置上。在此過程中，學生思維和行動的指導就是元素觀和分類觀，而元素觀和分類觀也在學生的自主活動中得到鞏固和應用層面的發展。而通過全面的物質間連線，學生就能夠把物質的類別與性質視為統一的整體，把物質的變化與轉化視為統一的過程，利用規律性知識完成相關轉化，學生對于轉化觀的認識水平得以不斷提升。

3　元素化合物教學的兩種常見策略

3.1　基于具體物質的元素化合物知識的教學策略

該策略在教學過程中選擇最基礎、重要、核心的某些代表性物質進行重點學習。基本過程如下：選擇核心代表物質預測該物質可能具有的性質設計實驗證明該物質的性質得出關于物質性質的結論總結研究物質性質的思路方法[7]。

該教學策略在運用過程中有兩個環節非常重要。首先就是預測物質可能具有的性質。學生會根據已經學習過的物質分類和氧化還原的相關知識，大膽進行預測，探究的開發程度較大。這對于深化相關概念原理的認識以及建立元素化合物之間的關系具有重要意義。例如，在預測FeCl2的性質時，從分類的角度來分析，FeCl2屬于鹽類，可能與堿和某些鹽發生復分解反應；從氧化還原的角度來分析，FeCl2中的鐵元素為+2價，處于中間價態，既有氧化性，又有還原性。其次，總結研究物質性質的思路方法也是本策略的重要環節。這一環節是幫助學生基于具體元素化合物知識學習形成自主研究陌生物質的能力的重要環節。教師在教學過程中要讓學生自己反思總結，并在此基礎上通過板書和PPT等進一步顯化!

3.2　基于轉化的元素化合物知識的教學策略

該策略一般是給出一個較為具體的轉化任務，讓學生運用物質類別和氧化還原的知識設計轉化路徑，并實現轉化方案。而物質的化學性質一般都是在轉化過程中體現出來的，因此通過引導學生反思轉化過程，總結掌握一系列相關物質的性質。基本過程如下：給出轉化任務設計轉化路徑優化并實現轉化方案反思轉化，認識其中核心物質的性質總結研究物質的思路方法和轉化思想。例如，提出轉化任務：設計以鐵為原料制取氫氧化亞鐵的方案，并選取最佳的方案，動手完成實驗。學生根據物質分類和氧化還原的知識可能得到兩種方案：

引導學生分析這兩個方案的優劣:在實際操作過程中選擇方案1是比較合理的，因為方案2步驟多，制取FeO條件也比較特殊。學生在動手實驗完成方案1的過程中，預期現象(原有認知) 白色沉淀沒有產生，而是產生了淺綠色的沉淀，振蕩后顏色加深，試管壁上的沉淀呈現紅褐色。異常現象的發生引發了學生的認知沖突和質疑，啟發了學生進一步的思考和分析。學生通過產物最終的顏色判斷出紅褐色生成物是Fe(OH)3，通過初步的分析更多的考慮是Fe(OH)2轉變成Fe(OH)3，即:

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

進而引出新的任務: 設計實驗證明滴加NaOH溶液前原溶液成分是Fe2+、Fe3+的混合物，還是Fe2+。老師適時給出資料：Fe3+溶液中滴入KSCN溶液，溶液顏色變紅。在此基礎上教師通過提出任務，如何利用KSCN溶液證明原溶液就是Fe2+以及在實驗室如何保存Fe2+，建立完善Fe2+與Fe3+之間的相互轉化關系[8]。

無論采取哪種教學策略，實驗都起到了重要的支撐作用。充分挖掘實驗的教學功能，對于提高興趣、體驗科學探究的過程有著重要的意義。

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篇4

關鍵詞：化學觀念；教學設計；案例

文章編號：1008-0546（2013）03-034-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：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優質課展評，評比主題是“基于培養學生學科觀念的高中化學課堂教學”。參評的課題是《碳酸鈉的性質與應用》，筆者基于培養學生學科觀念的理念進行高中化學課堂教學設計，有了一些新的收獲，本文將結合課例談筆者的粗淺體會供化學同仁教學時審視參酌。

一、化學基本觀念

《普通高中化學課程標準》指出：“了解化學科學發展的主要線索，理解基本的化學概念和原理，認識化學現象的本質，理解化學變化的基本規律，形成有關化學科學的基本觀念”。

化學學科基本觀念，不是具體的化學知識，也不是化學知識的簡單組合，它是學生在化學學習過程中逐步提煉概括出來的一些超越事實性知識的基本認識，內容涵蓋化學學科本質特征、基本規律以及化學科學與自然和人類社會的關系等。能夠提供給學生認識物質及其運動的化學視角和思維方式，并能對與化學有關的問題做出科學的判斷與決策。如微粒觀、元素觀、結構決定性質、化學變化觀、實驗觀、化學物質的兩面性等等。

化學學科基本觀念體系如下（圖1）：

課題《碳酸鈉的性質與應用》課程標準相關要求是：根據生產、生活中的應用實例或通過實驗探究，了解鈉的重要化合物的主要性質。

二、基于觀念建構的教學設計

《碳酸鈉的性質與應用》教學設計指導思想：基于課程標準要求通過實驗探究教學內容，運用新課程所倡導的多樣化教學方法，在傳授碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質和應用的基礎上，揭示知識背后的價值，引導學生形成從化學的視角去認識物質世界和解決問題的思想觀念和方法。

本課題教學基本知識和化學觀念的關系如圖2所示。

基于觀念建構的教學設計：

1. 情境創設，導入課題，揭示化學與生產、生活密切相關觀念

[投影]截取百度搜索 “碳酸鈉” 0.2秒顯示有70多萬條信息與應用的畫面，導入課題。

[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。

設計意圖：百度搜索 “碳酸鈉” 用時0.2秒有70多萬條信息與應用，增加學生的感性認識，使學生感到碳酸鈉與社會的關系密切，引導學生關注化學與生活，形成化學與生產生活密切相關觀念。

2. 溫故知新，巧妙設疑，揭示物質的組成決定物質的化學性質的觀念

[教師]碳酸鈉與碳酸氫鈉從物質分類上講屬于什么？

[學生]Na2CO3 、NaHCO3屬于鹽類（鈉鹽、碳酸鹽），它們組成結構相似。

[教師]那它們可能具有哪些性質？

[學生]可能的反應：①與酸反應；②與堿反應；③與鹽反應。

設計意圖：Na2CO3 、NaHCO3屬于鹽類（鈉鹽、碳酸鹽），性質上有相似之處，不同之處NaHCO3中有HCO3-，性質上應有所區別，激發學生的求知欲。形成物質的組成決定物質的化學性質的觀念。

3. 科學探究，驗證假說，揭示化學實驗是檢驗和發展假說、形成化學概念和理論的實踐基礎的觀念

[教師]將通過實驗探究來學習碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質，下面先來了解探究物質性質的一般程序。

[投影]探究物質性質的一般程序：觀察物質的外觀了解其部分物理性質根據物質的類別預測物質可能的化學性質設計并實施實驗驗證預測分析實驗現象得出結論。

[教師]先舉一個例子，做一個示范，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驗方案，預設可能的實驗現象和結論。

[教師]分小組合作探究，討論定下主操作人、主記錄人、主發言人，過程中及時觀察實驗現象、記錄實驗現象，形成初步結論。

[學生活動]學生探究實驗、主發言人匯報實驗成果同大家交流分享。

[教師]引導學生分析實驗現象，得出結論。

[投影]實驗目的、方案及實驗現象、結論。

[學生活動]學生用比較的方法，繼續模仿探究碳酸鈉與碳酸氫鈉分別與酸、某些鹽、某些堿反應。

設計意圖：引導學生運用科學方法進行探究，學會設計方案，學會合作學習，培養學生實驗動手能力，探索能力，培養學生不僅要注重結果，更要注意實驗過程，形成化學實驗是檢驗和發展假說、形成化學概念和理論的實踐基礎的觀念。

4. 圍繞核心主題和學科觀念進行實驗改進，激發興趣，突破難點。

本課題的教學主題（重點）：碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質和鑒別，蘇教版化學1課本P51[實驗2]中雖有關于碳酸鈉和鹽酸反應的實驗裝置，但缺少同碳酸氫鈉的對比實驗，筆者設計并演示碳酸鈉與碳酸氫鈉同時分別與鹽酸反應，比較反應快慢的微型生活化實驗，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，氣球內分別放入等質量的碳酸鈉和碳酸氫鈉。同時將針筒內的鹽酸推入氣球中，觀察氣球膨脹快慢。

[教師]改進后的實驗同課本中實驗相比有何優點？

[學生]①對比直觀，現象明顯；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、反應時間相同（左右手同時將酸推入氣球中）。

[教師]為何碳酸氫鈉與酸反應快？

[學生]表現出疑惑，意見有分歧。

[教師]要搞清楚這個問題，我們仍然通過實驗來進行探究。

[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，開始并沒有明顯的氣泡，隨著鹽酸的加入，溶液中的紅色變淺，當變為淺紅色時，隨著鹽酸的加入，立即有大量的氣泡。

[教師]由上述現象不難得出結論：碳酸鈉與鹽酸反應先生成碳酸氫鈉，后碳酸氫鈉與鹽酸反應生成二氧化碳氣體，故碳酸鈉與鹽酸反應產生氣體的速率比碳酸氫鈉與鹽酸反應產生氣體的速率慢。

設計意圖：由宏觀現象的觀察，分析微觀CO32-和HCO3-區別，不難得出先發生CO32-+H+= HCO3-，后發生HCO3-+H+=CO2+H2O產生氣體，為后面離子反應的學習打下伏筆，并進一步得出物質結構、組成決定性質的化學觀念。

總之，化學基本觀念不是具體的化學知識，也不是化學知識的簡單組合，它是學生通過化學學習發現知識背后的價值，養成從化學的視角去認識物質世界和解決問題的思想觀念。

引用清華大學化學系宋心琦教授一段話作為結束語：中學化學教學能夠使學生終身受益的，不是具體的化學專業知識，而是影響他們世界觀、人生觀和價值觀的化學思想觀念，不是諸如分類、實驗、計算等特殊的方法和技能，而是影響他們思維方式和問題解決能力的具有化學特點的認識論和方法論。背誦或記憶某些具體的化學事實性知識當然是有價值的，但是更重要的價值在于它們是化學觀念的載體。學生能否牢固地、準確地，哪怕只是定性地建立起基本的化學觀念應當是中學化學教學的重要目標。

參考文獻

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篇5

關鍵詞： 建筑膠粘劑； 丙烯酰胺； 風險分析

中圖分類號：TQ 437+.1 文獻標識碼：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婺遄印⑵燙陶瓷墻地磚等，在裝修施工中應用十分普遍。由于其市場需求大、生產工藝簡單、進入門檻低，因此生產企業較多，而且不同企業的生產工藝也不盡相同。傳統的以聚乙烯醇縮甲醛（PVF）工藝生產的產品由于殘留的甲醛含量高，很難達到GB 18583-2008《室內裝飾裝修材料 膠粘劑中有害物質限量》的強制規定和健康環保的要求。近年來隨著石油漲價導致與之相關的化工原料價格上漲，造成這類膠粘劑的生產成本提高，取而代之以丙烯酰胺為主要原料生產的膠粘劑日益興起，由于不含苯、甲苯、二甲苯，且消除了PVF中游離甲醛的存在，有資料宣稱這種無醛膠為新一代的“環保”膠[1]，但事實上它也并不是真正的環保膠。

現有的建材行業標準JC/T 438-2006《水溶性聚乙烯醇建筑膠粘劑》和國家標準GB 18583-2008均沒有對丙烯酰胺含量進行限制。國外標準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定》規定了膠粘劑中丙烯酸樹脂、苯乙烯、乙烯等含量測定，也未提及丙烯酰胺。研究發現丙烯酰胺具有神經毒性、生殖毒性、致畸性和致癌性，國際癌癥研究機構已將其列為“可能致癌”的2A類物質之一[2-3]。因此丙烯酰胺影響人們的身體健康，監控其在建筑膠粘劑中的含量具有重大意義。

1.相關的檢測方法

1.1丙烯酰胺的分析和檢測

鑒于丙烯酰胺的安全性影響，其在食品方面的檢測技術研究已比較深入[4]，主要的檢測方法包括兩大類，即運用氣相色譜（GC）或液相色譜（LC）進行分離，并與多種類型檢測器結合，如質譜（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器（FID）、電子捕獲檢測器（ECD）等結合使用，液相色譜也可與紫外檢測器聯用。在飲用水源方面已有GB/T 11936標準[5]，在聚丙烯酰胺中含量已有檢測標準GB/T 22312[6]。

1.2建筑膠粘劑中丙烯酰胺的分析和檢測

建筑膠粘劑中丙烯酰胺的含量檢測目前尚無國家標準和行業標準，國內外的相關研究報道很少，孫行等進行了相關的研究工作[7]，該研究以三氯甲烷作溶劑提取樣品中的丙烯酰胺，用毛細管氣相色譜分離，用FID檢測，以保留時間定性，峰面積外標法定量。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氣相色譜分離，用FID檢測，以異丁醇為內標物，采用峰面積內標法定量，檢測建筑膠粘劑中殘留丙烯酰胺的含量，該方法對的檢出限可達0.002 g/kg，加標回收率在97.0%～103.0%之間。該方法檢測周期短、效率高，在多家實驗室確認后經國家質檢總局組織的水溶性聚乙烯醇建筑膠粘劑產品質量安全風險監測運用，其測試結果準確可靠。

2.建筑膠粘劑中丙烯酰胺的來源和含量

2.1建筑膠粘劑中丙烯酰胺的來源

用于建筑裝修、裝飾方面的建筑膠，對結構強度要求不高，其在施工過程中起輔助增強作用，丙烯酰胺為原料生產的膠粘劑粘度可以滿足要求，且能降低生產成本，又是無醛工藝，便于市場推廣，正逐步受到生產企業的青睞。以丙烯酰胺為原料生產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，第三種是在此基礎上進行交聯改性。以丙烯酰胺為單體，在引發劑的作用下進行水溶液聚合，即可合成聚丙烯酰胺（PAM），它作為膠粘劑流動性、保水性的主體材料，并輔助提供一定的粘結性，能夠和水泥、石灰等堿性材料相容。聚合過程中使用N-羥甲基丙烯酰胺、亞甲基雙丙烯酰胺等交聯劑，可改變丙烯酰胺的線狀排列分子結構，轉變為立體網狀結構，提高產品強度，并使施工時干燥速度降低，解決丙烯酰胺膠水施工時干燥速度快的缺點。近年來，由于淀粉的成本更低，不少廠家在生產工藝中復配了淀粉，這種經過適當改性的淀粉膠粘劑具有很好的施工操作性能和m當的粘結強度。

2.2建筑膠粘劑中丙烯酰胺的含量

2012年，國家質檢總局安排了水溶性聚乙烯醇建筑膠粘劑產品質量安全風險監測，在杭州地區流通領域采樣35批次，在南京地區流通領域采樣20批次，共計55批次。樣品生產企業覆蓋了上海、江蘇、浙江、陜西和廣東四省一市。根據樣品檢測數據統計，55批次產品中，檢出丙烯酰胺殘留的有26批次，占樣品總數的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0.002 g/kg企業數量和各自產品中丙烯酰胺含量作圖。

結果表明，丙烯酰胺含量超過0.002g/kg企業有26家， 檢出率為47%，這一結果已遠遠高于日常監督抽查中建筑膠粘劑中游離甲醛的檢出率，處于較高的風險水平，說明目前企業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%的企業產品中丙烯酰胺含量大于0.05g/kg，說明采用丙烯酰胺為原料的生產工藝對生產過程控制尚不完善，丙烯酰胺殘留量較大。

3.建筑膠粘劑中丙烯酰胺的風險分析

3.1丙烯酰胺的毒理學

丙烯酰胺是一種較為活潑的合成化學物質，無色片狀晶體、無味、無臭、熔點84.5 ℃、沸點125 ℃，易溶于水，結構式見圖2。丙烯酰胺毒性很大，它可通過皮膚、口腔或呼吸道進入生物體內，一旦進入體內，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，它對于人的神經毒性已得到了許多試驗的證明[8-9]，且具有累積性。它會在體內與DNA上的鳥嘌呤結合形成加合物，導致遺傳物質損傷和基因突變。根據毒理學的研究，丙烯酰胺對小鼠、兔子和大鼠的半致死量（LD50）是100 mg/kg～150 mg/kg[10]。在用動物為材料的研究中證實了丙烯酰胺是一種致癌物，IARC已將其列為“可能致癌”的2A類物質之一。

3.2接觸膠粘劑中丙烯酰胺的風險評估

至今，尚未見到國內外對建筑膠粘劑中丙烯酰胺的任何監測情況報道，檢索到相關產品和環境中丙烯酰胺限量的規定如表1所示。由表1世界各國的規定中可以看出，直接攝入類食品中丙烯酰胺殘余的限量值最低（數量級僅為μg/kg （ppb））；人體皮膚接觸類產品中丙烯酰胺殘余限量值（數量級為mg/kg （ppm））要遠低于水處理劑聚丙烯酰胺的丙烯酰胺殘余限量（數量級為g/kg （‰））。

綜合以上所述，從世界各國頒布的法規及標準、醫學科技資料、相關報道和實際檢測結果來看，建筑膠粘劑中的殘余丙烯酰胺確實存在著危害人體健康的風險。

本研究風險評估方法依據GB/T22760-2008《消費品安全風險評估通則》的規定，并結合其附錄A《消費品危害類型》、附錄B《消費品傷害類型》、附錄C《傷害發生的可能性估算示例》、附錄D《消費品危害的風險等級劃分方法示例》的要求，下面對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行分析，做出總體風險評價：

按照上述標準附錄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危害中的人工合成的化學物質危害；具體會產生皮膚過敏，器官系統損傷和神經系統損傷三種傷害。

按照上述標準4.4的規定，并結合附錄C給出的示例，通過對建筑膠粘劑流通鏈節點的分析，以及每個節點中對接觸使用者造成傷害可能性進行估計，進行傷害發生的可能性估算。建筑膠粘劑流通鏈節點為：生產過程節點、裝修使用過程節點，裝修完畢后消費者使用節點。估算每個節點對丙烯酰胺對使用人群傷害的可能性如下：

a.生產過程節點：該節點的接觸人員主要為生產工人，以丙烯酰胺作為原材料生產建筑膠粘劑的企業約占膠粘劑生產企業的50%，在稱量、溶解、攪拌、分包裝、清洗等環節的工人都有可能直接接觸到丙烯酰胺原料，而80%的小型生產企業都沒有配備相應的防護用具，該節點的接觸人員通過皮膚粘膜、呼吸道途徑受到丙烯酰胺傷害的可能性最大，估算丙烯酰胺對生產工人所引起的傷害可能性為：（5/10×8/10）= 4/10。

b.裝修使用過程節點：該環節類似生產過程節點，使用者為裝修工人，在進行攪拌、物料混合和涂裝等裝修環節時，裝修工人長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的樣品占樣品總數的33%，因此實際使用中，丙烯酰胺殘留含量大于0.05g/kg的樣品比例可能性為：3/10，因此對裝修工人所引起的傷害可能性估計：（10/10×3/10）=3/10。

c.裝修完畢后消費者使用節點：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富集于干基固體相中，即使最后膠水層上要粉刷內墻涂料，但內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，也會富集于干基固體相中，含量會相對增高。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會頻繁。學校教室和游樂場等兒童經常玩耍的場所，內墻飾面面積很大，對于喜歡在墻上畫畫，并有吮指習慣的兒童其觸摸機會更多。本節點中，日常生活中80%消費者都可能觸摸內墻墻壁，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的樣品占樣品總數的33%，選擇實際使用中，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為：（8/10×1/10×3/10）=3/125。

按照上述標準4.5的規定，并結合附錄D給出的示例，建筑膠粘劑在生產過程和裝修使用過程中傷害發生的可能性分別為4/10和3/10，特征描述為“經常發生傷害事件”，對傷害發生的可能性定為“Ⅱ”級；在日常生活中發生的可能性為3/125，特征描述為“有一定的傷害事件發生可能性，不屬于小概率事件”，對傷害發生的可能性定為 “Ⅲ”級。因此，建筑膠粘劑中丙烯酰胺傷害發生的嚴重程度為“嚴重”級，風險等級為“嚴重風險”。

4.結論

市場競爭、原材料價格上漲等因素，致使部分建筑膠粘劑生產企業改用丙烯酰胺為原料，調整生產工藝，達到產品無醛化要求。然而，整個行業忽略了產品中殘留丙烯酰胺的危害性。我們通過國家質檢總局風險監測在華東四省一市的市黽嗖飩峁并依據GB/T 22760-2008標準對丙烯酰胺的風險進行了評估，結果表明建筑膠粘劑中丙烯酰胺的風險等級為“嚴重風險”。本研究結果將促進相關生產企業加強技術研發，生成更加安全環保的產品，充分保障生產者和消費者人身安全，也提醒相關的監管職能部門對此類產品加強監管。

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【基金項目】國家質檢總局公益性行業科研專項“雙打”建材產品檢驗鑒定技術方法研究（No.2012104011-6）。

篇6

關鍵詞：化學教育；理論研究；辯證關系

文章編號：1005C6629（2014）7C0006C04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

辯證的思想不僅體現在化學學科本體上，如酸和堿、氧化劑和還原劑等科學概念的建立，而且存在于化學教育研究中。當前有些研究者，尤其是初涉化學教育研究領域的教師在描述和分析化學教學或學習現象時，容易片面地理解一些研究術語，將化學教育引向極端，在對一些教育問題的看法上出現了非此即彼的態度。這是一種缺乏辯證思維的表現，不利于研究者交流彼此的觀點和產生新的想法。美國亞利桑那大學維森特?塔蘭克（Vicente Talanquer）教授辯證地論述了近幾年國際化學教育研究者普遍爭論的十個問題，以幫助化學教師更加清晰地認識化學教育問題，并能夠批判地分析被認為是理所當然的現象。

1 抽象（abstract）和具體（concrete）

抽象和具體反映的是化學學習對象的特征。化學知識在某些程度上被劃分為具體的和抽象的，例如分子、原子通常被認為是抽象的化學概念，而元素及其化合物的相關性質則被認為是具體的知識。研究者認為學生學習具體的或抽象的知識所需要的認知水平是不同的，在過去半個世紀里，對學生認知水平的劃分以著名心理學家皮亞杰（Piaget J）提出的認知發展理論為權威。

根據皮亞杰對兒童認知發展階段的描述，研究者普遍認為學生在6、7歲之后其認知水平達到“具體運算階段”就可以學習具體的化學知識，但是無法學習抽象的化學知識，只有12歲之后認知水平發展到“形式運算階段”才具備了學習抽象化學知識的能力。在這一理論指導下，研究者認為學生出現化學學習困難，是由于他們的認知水平還未發展到形式運算階段。之后對大學化學專業的學生進行研究的結果顯示，當大學生面對一些抽象的化學概念時，他們很難采用形式運算的推理獲得理解。一些研究者指出大學生這一類學習群體的認知水平顯然已經達到了皮亞杰界定的形式運算階段，但是大多數學生仍舊出現化學學習的困難，于是研究者將學生出現化學學習的困難歸結于教學中提供給他們的化學知識太抽象而導致的。

研究者對學生化學學習產生困難的原因看法不一，是由于化學知識的抽象水平決定的，還是學生的認知水平或推理方式造成的？雖然化學知識的特征和學生的推理方式都會影響學生學習化學的表現，但是最近的教育研究并不贊同化學知識的抽象性與學習困難之間存在著直接聯系，學生的推理方式也并不依賴于化學知識的具體或抽象的特征，學生在學習具體的知識時遇到的學習困難與學習抽象知識遇到的學習困難可能是一樣的。學生化學學習的困難應當是由提供給他們的問題或知識所需要的認知及推理方式的復雜性所導致的。

2 微觀（submicroscopic）和符號（symbolic）

自從約翰斯頓（Johnstone A）提出化學知識能夠以三種主要的方式進行表征，分別是宏觀的、微觀的和符號的，化學知識三重表征的觀點便成為化學教育中的一種典范，被用作指導教科書設計、課程材料編制和教師課堂教學。在這三者之間，研究者最常討論的是宏觀和微觀、微觀和符號的關系。當研究者討論宏觀和微觀之間的關系時所持有的觀點基本與具體和抽象的關系是一致的，因為宏觀的往往被當作是具體的，而微觀的通常被認為是抽象的。微觀和符號之間的辯證關系是化學教育研究中的另一個重要問題。

微觀的表征要求學生理解科學家描述、解釋和預測物質性質或反應過程所使用的微觀模型；符號的表征要求學生應用化學符號表示物質，并通過不同符號之間的演算關系將微觀模型所展示的化學物質結構或者化學反應過程表示出來。化學教育研究的結果顯示學生能夠使用符號表示物質或者化學反應，但是并不理解化學符號所代表的微觀模型。也就是說學生能夠建立起符號的表征，但是難以建立起微觀的和符號的表征之間的聯系。這一研究結果反映了實踐的化學教學局限在化學符號的操作上，缺少了對化學符號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的學習對立起來的，事實上在化學學科中要清楚地區分化學符號及所代表的微觀模型是比較困難的，因為微觀的模型本身就具有符號的特征。

那么在化學教育研究中所討論的符號代表的是什么，微觀代表的又是什么？研究者指出雖然用物質的微觀模型替代化學符號表示化學反應的過程更加明確，然而仍然需要使用化學符號系統來簡化這些過程，符號是對微觀模型的特征更加精煉的表示。從這一視角來看，研究者所討論的化學符號只代表了微觀模型中很少的信息，不能完全表達微觀模型所代表的物質結構或者反應過程。因此符號的表征和微觀的表征不是對立的，但是化學教育也不是期望學生能夠在兩者之間建立聯系這么簡單，而是要培養學生從經驗調查中產生證據，在對事物或現象的解釋過程中，學會使用科學家的微觀模型，而符號的作用是學生之間表達觀點及交流想法的重要工具。

3 錯誤概念（misconception）和科學概念（scientific conception）

錯誤概念的提出以及在此基礎上發展的概念轉變的研究在近幾十年滲透到科學教育的各個領域。就化學學科來說，這項研究覆蓋了大部分化學概念，如原子和分子、物質結構、化學鍵、氧化還原反應、化學平衡、酸堿理論、熱力學、動力學等，揭示了學生幾乎在所有的化學主題上都存在錯誤概念。研究者普遍認為這是由于學生進入課堂前已經具有了對自然界的事物或現象的看法，其中那些錯誤的概念阻礙了科學概念的理解。由此將學生的錯誤概念和科學概念對立起來，并且認為科學教育是讓學生從錯誤概念到科學概念的概念轉變過程。

錯誤概念和科學概念的對立雖然讓研究者認識到在課堂中引出和轉變學生觀念的重要性，但是對于引出的觀念在化學學習中所發揮的作用，研究者產生了爭論。一些研究者反對轉變學生的觀念，他們認為將學生已有的觀念全部歸為錯誤概念在實踐中容易導致教師將學生的已有觀念去除，而不是建立在學生已有觀念的基礎上幫助他們建立科學的理解。學生的觀念并不都是錯誤的，一些對物質及其性質變化所具有的最初觀念是學生理解科學概念的基礎，科學的學習須在此基礎上展開。

化學教育研究的結果顯示了學生的一些觀念是零散的、動態的，在不同的任務或情境下呈現不同的形式。從這一視角看，很難判定哪些才是學生真實的錯誤概念。因此化學教學不是將具體的錯誤概念（如銅原子有金屬光澤）消除，而是要把這些錯誤概念背后學生潛在的推理方式引發出來，以此教學才會對學生的化學學習是有益的。

4 算法（algorithmic）和概念（conceptual）

在對學生概念學習和問題解決的研究中，努任伯恩（Nurrenbern S. C.）和皮克林（Pickering M）區別了學生兩種不同的推理方式，分別是算法的（algorithmic）和概念的（conceptual）。算法的推理是指學生通過記憶一系列程序來解決問題，而概念的推理強調的是學生應用對核心概念的理解而解決問題。這兩種推理類型的區分對化學教育所產生的意義是促進教師在課堂中關注學生不同的推理方式。

區分算法的和概念的推理方式雖然對評價學生的概念理解或問題解決能力有所幫助，但是并不表明這兩種推理方式是對立的，也不存在哪種更高級之說。學生解決問題時應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。有些研究者認為推理方式并不在于問題的形式，而是取決于學生對問題的表征。在很多研究案例中，教師認為解決微粒和符號之間轉化的問題需要學生通過在理解概念基礎上進行推理來解決，事實上很多學生是通過機械地記憶一系列的程序來解決問題的。然而專家在解決問題時通常使用一些結構良好的算法推理，這需要建立在對科學概念的深刻理解基礎上，而不是通過機械記憶的方式。

因此，學生對問題的表征和概念理解的水平影響問題解決過程中的推理方式，這就需要研究者辯證地看待學生問題解決中的推理方式。例如，不同的學生使用算法推理來解決問題時，有的可能是機械記憶一系列程序，有的可能是對概念深入理解之后形成一系列具有良好結構的規則。

5 記憶（memorization）和理解（understanding）

當研究者談論教學方法時，通常用記憶和理解來區分教學的好壞，同時反映出他們對化學課程的看法，記憶反映出課程是事實的堆積，而理解突出課程是概念的聯系。他們普遍認為強調記憶事實的教學阻礙學生的學習，理解概念的教學才有利于學生的發展。在這種觀念引導下，傳統的化學課程被質疑為是堆積起來的事實，傳統的化學教學被批判為死記硬背。

記憶和理解，或者說事實和概念是研究者對傳統課程和教學的爭論中出現的對立。似乎所有的化學教師和教育研究者都希望學生能夠理解他們所講授的核心概念，因此指責傳統記憶事實的教學方法不利于學生發展起科學的思維方式。然而記憶和理解并不是對立的，而是化學教育研究者從不同的視角討論化學教學所需要的或者適合的教學方法，尤其是對于初學者來說，記憶事實的教學是必須的，因為它能形成學生深入理解核心概念所需要的相互聯系的知識基礎。

當前研究者基本贊同有意義的理解需要廣泛的知識基礎，但是對于知識基礎如何建立起來，換句話說教學如何協調記憶事實和理解概念兩種教學方法，研究者出現了爭議。一種觀點認為教學首先需要建立必備的知識基礎，才能保障之后學生能夠順利地參與更加復雜的認知任務。另外一些教育者認為只要那些在參與認知活動中需要的事實才可以稱為是知識基礎，事實的選擇和記憶要通過學生在高水平的認知活動中來實現。似乎更多的研究證據顯示了后一種方式在教學中的有效性。

6 廣度（breadth）和深度（depth）

廣度和深度是過去的半個世紀里課程概念的中心問題。研究者談論這個問題時，對廣度的看法基本一致，指課程中所包含主題或概念的數量。而對深度的描述有些模糊，有的研究者將深度當作是圍繞某個特定主題的知識范圍及復雜程度，還有一些研究者認為深度是提供給學生發展對核心概念連貫理解的機會。在化學教育中，區分廣度和深度是課程改革首要考慮的問題，研究者對此產生不同的看法。

當研究者談論課程的廣度和深度問題時似乎透露出這樣一種觀點，認為課程的設置可以廣泛，也可以深入。一部分研究者認為深度只有在廣度的基礎才能夠建立起來，而在任何課程中廣度都要受到時間的限制，他們認為時間越多課程的廣度就會增加，深度自然就形成了。而這種想法也讓一些研究者指出，如果學校教授課程的時間一定，那么關注少數幾個主題的課程會讓深度更加深入。

關注少數主題和核心概念的課程使得課程的深度得以實現，正如上所述，研究者對課程深度的看法存在差異，有些研究者認為深度就是給學生介紹更加高級或者復雜的模型和理論，然而這種關注學科深度的課程并不能很好地引發學生深刻的概念理解。而另外一些研究者提倡深度是給學生創造更多的參與認知活動的機會，并在不同的情境中應用核心概念，研究結果顯示這種方法雖然能夠促進學生有意義的學習，但是并不能幫助學生形成對該學科高級理論的理解。這種情況反映出雖然大部分化學教育研究者同意增加課程的深度，其實他們在討論不同的事情。

7 嚴謹（rigor）和相關（relevance）

化學教育研究者對化學教育有著強烈的愿望，即期望化學教育能夠以與所有學生都相關的方式進行。認識到化學是與學生的日常生活息息相關的，于是課程編制的過程基本遵循從學生的生活經驗引入化學。由于化學學科中更為精確和復雜的理論難以與學生的經驗建立起緊密聯系，因此與經驗相關的課程被一些研究者認為僅僅對那些不上大學或者不從事科學或工程事業的學生是合適的。這樣就引起了課程編制中學術嚴謹與經驗相關這一問題的辯論。

所有的化學教育者都認識到化學在當今社會所發揮的中心作用，并且滲透在學生日常生活中的各個方面。但是所教授的化學知識是追求學科的嚴謹性還是要貼近學生的經驗？一些研究者認為應用化學課程中的知識來分析和解釋與學生經驗相關的主題時容易降低學術嚴謹性，主要是因為與學生經驗相關的大部分問題是比較復雜的，尤其是在入門階段講授的化學知識僅僅是對問題的一種簡單描述。然而一種對立的觀點認為要理解學科更加精確和復雜的理論，需要學生以有意義的方式理解與經驗相關的問題并建立牢固的知識基礎。

課程設計遵循學科知識的嚴謹性還是貼近學生的經驗，兩者并非不可調和。為保障學科知識的嚴謹性并且兼顧學生相關的經驗，需要教師轉變對學生學習內容的看法，從教授我們所知道的化學學科知識到教授我們如何應用化學思維去解決相關的問題。基于情境的課程能夠幫助學生理解經驗相關的問題背后潛在的化學知識，既沒有脫離學生的經驗，還能幫助學生學習嚴謹的化學知識并且應用化學的思維去解決這些問題。

8 講課（lecture）和實驗（laboratory）

很多化學家認為化學是一門理論和實踐相結合的科學，化學教學被明顯地分為在課堂中進行的理論學習和在實驗室開展的經驗學習。講課關注的是化學理論的學習以及解決定量問題時需要的計算技能的發展。實驗要求學生進行觀察、收集和分析數據、發展實驗操作技能，能夠驗證課堂中所討論的原理或理論。

講課和實驗兩種教學方式是否要獨立開展，研究者的觀點不同。一種觀點認為不同類型的知識和技能需要在不同的環境下才能夠獲得良好的發展，然而這被其他研究者認為是一個有限制性的假設，為什么課堂中教師的講課就不能促使學生參與收集和分析數據，為什么實驗不能夠幫助學生學習科學的理論或模型？這些研究者認為兩種教學方式的對立誤導了教師，認為只有通過實驗才能激發學生的學習動機，發展學生的合作能力及創造力。于是試圖將兩種教學方式聯系起來，然而在實踐中受到很多限制。

事實上，研究者為了將理論和經驗聯系起來試圖將講課和實驗的教學方式結合，這種想法可能也會誤導一些研究者。化學教育的重要問題不是講課和實驗能不能夠在同一個內容上統一起來，而是要意識到這兩種環境下的化學教學要求學生參與的認知活動及教學目標可能是不同的。

9 驗證（verification）和探究（inquiry）

“探究”思想的提出作為課程改革的一項重要成就，影響了研究者對傳統教學中實驗的看法。雖然“探究教學”這一術語可以以多種方式理解，但通常是指為學生創造機會產生和評價對自然世界的科學解釋，并且參與科學實踐和對話。在這一指導思想下，探究實驗作為傳統的驗證實驗的對立而提出來，認為驗證實驗為了得出期望的科學結論往往是由一系列良好的步驟和程序構成的，限制了學生的行動及在實驗過程中做出決策的機會；而在探究實驗中學生能夠全面設計方案并控制調查研究，充分發揮學生的主體性。

驗證實驗和探究實驗之所以被認為是對立的，主要是研究者忽視了可以進行不同程度的實驗探究。探究的水平取決于學生設計及參與不同調查研究部分的程度。例如，一些研究者根據學生參與科學探究環節的多少，如提出問題、設計實驗、分析數據、解釋結論等，區分了結構的、指導的、開放的探究實驗。

化學教育研究的結果顯示完全開放的探究實驗并不利于學生的學習，而合適的支架式實驗教學對學習具有積極的影響。這些腳手架幫助學生逐步參與到不同水平的探究活動中去。驗證實驗就是一個良好的腳手架，能夠幫助學生發展特殊技能，保障探究實驗的順利開展。因此，驗證實驗和探究實驗不能看成是非此即彼的關系，而應當是根據教學目標采用何種實驗方式的問題。

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

化學教學是以教師為中心還是以學生為中心，其實這個問題在任何一個學科中都會被廣泛談及。以教師為中心的教學被認為是傳統教學的標志，教師完全設計和控制教學，是一種消極的教學；以學生為中心的教學被當作是教學改革的新理念，關注學生的主體性和學習的主動性，是一種積極的教學。

大量的研究證據表明以學生為中心的教學對學生的學習成就具有積極的影響，因為在這種教學環境下學生可以自由表達想法、參與討論、通過小組合作建立模型和解釋、進行自我評價等，這些對學生的學習都是非常重要的。同時這些研究證據暗示了課堂中學生參與的活動都是經過教師精心計劃和設計的，并且得到教師及時的反饋。事實上，如果沒有以教師為中心的設計和反饋的教學就談不上以學生為中心的課堂學習。