大学化学物质分类范文

导语：如何才能写好一篇大学化学物质分类，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】化学实验 绿色实践

【中图分类号】G424.31 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）4-0086-02

绿色化学体现了人与自然的和谐关系，它的原则是消除对人类健康，安全和环境有害的化学物质，因此也被称为清洁，环境友好化学品或化学。采用绿色化学的方法，是因为它在经济上起到重要作用，在国际大社会的背景下，绿色化学很快就将成为一个重要的国际化学科学的研究和发展方向，这是毋庸置疑的。

1现阶段高中化学教学的现状

(1)化学是一门以实验为基础的学科，现行高中化学课本60 %知识都是通过实验出台，但大多数教科书只注重操作方便，设备简单，现象明显的实验设计，却很少顾及对环境额污染，更不用说什么绿色化学实验了。例如，在利用二氧化硫，铜浓，稀硝酸的性质反应与其他物质实验中，会释放不同程度污染环境的气体，这将对学生和老师的健康造成裸的威胁。这些实验就是所谓的“粗放型”实验。

（2）当前的教科书存在很多缺陷，只有一些些含糊语句，并没有指定确定所需化学物质的使用量。在做一些实验中，有相当一部分学生以“多多益善”，加入过多的化学物质。例如，在“中和滴定”学生分组实验中，个别学生用盐酸都要120毫升，另阶段的实验竟然用了60毫升的酚酞！同样的现象屡见不鲜。所以教师经常抱怨自己的为实验准备的每种试剂125毫升只够两到三个班做实验。

（3）化学实验操作中产生的废水，废气，废渣等一些废物都会对环境造都会有不同的伤害。随着新课程改革实验活动的不断推进，作为化学老师，我们必须认识到，化学污染是一个非常紧迫的任务。因此，高中绿色化学实验的执行迫在眉睫。

2学校绿色化学实验探索和实践的历程

绿色化学实验，指的实验以绿色化学的理念为指导的化学实验。它的要求是，在实验合理，不影响结果，观察常规，教安全性的前提下，通过改进实验内容，做到无污染，实验误差小，效果明显等优点。实际上即使以提高实验操作，设备或改变实验路线的原则上，能够最大限度地减少实验产物对人类造成伤害和对环境的污染。绿色化学对化学品回收，再利用，如在密闭可控废气的实验中“尽可能小剂量实验，节约资源，减少污染，降低成本， ”这样既营造了和谐的学习环境，又有利于学生的利用化学知识，也能加强学生对绿色教学的认识。

2.1创新绿色科学合理的化学实验方法，大力推广宣传绿色设计

(1)分散系列的实验要求充分利用反应屋和产物提高利用率。为了提高了实验的综合性，避免实验重叠的内容，节省试剂药品和减少污染，缩短了测试时间，充分体现了绿色化学的概念，我们需要有机结合两种或两种以上不同的化学反应，（如氮气）燃烧与爆轰联合实验。这个实验的操作如下：首先在罐罐底钻出一个小孔，用手指按住小孔，收集氢气的收集方法采用排水法，然后把锅放在教室较暗的地板上，接着在罐口取出一块磨砂玻璃垫，用指定手势释放倒挂符合的铝罐，静静地燃点氢气后小孔呈现淡蓝色火焰并产生了一个响亮的爆鸣声。

(2)选择无毒或低毒性的试剂。基于保证实验教学是绿色化学教学的要求，教学内容必须重组，针对实验中产生的“三废”，要尽量选择低毒性，低污染，易于处理的化学物质，并且要做到不能对人类，动物环境有害。在治理“三废”的实验中，选择绿色的实验项目具有很大的现实意义。比如对实验废弃物做到“变废为宝，化害为利，接受治疗。”力争废物回收，然后采取物理，化学和生物的方法根据废物的性质进行合理治理。

2.2再生

再生，这个词理解为对实验废弃物进行妥善处理。绿色化学是以控制污染的来源，防止化学物质的污染，在生产过程中采取最有效的措施来治理污染。首先发展污水处理，其次，综合利用化学废物，加强回收工作，做到化害为利，变废为宝。实验的产品往往不被传统的高中化学实验重视。只是实验者以观察到所需的现象和相关的数据为目的来进行实验。试验结束后，实验的产品也没什么的大用处，并且很少用来回收利用。这样良妃增加了，连环境也要受到牵连――被污染。

2.3运用现代教学手段，建立网上模拟的化学实验室

在化学教学中，可以在课堂中利用多媒体技术实现难以完成的实验，（如氯气中毒，工业氨水实验）都具有一定的危险性，实验现象不明显的实验（如化学平衡的影响，凝胶电泳）和危险的实验（如H2S试验??室的准备工作，不纯气体爆炸实验）都可以采用这个方法，特别是对人和环境危害极大地有毒有害试剂。由于目前无法对危害极大地实验通过提高污染减少进行实验，所以用计算机进行仿真实验室非常必要的。还有很多实验现象危险实验都需采取这种方法。这样虚拟的实验课堂效果逼真，污染小，课堂教学优良，深受学生欢迎。

总之，通过绿色化学实验学生的创新精神和环保意识得到了培养，学生实践能力和综合素质也有所提高。绿色的实验教学，改变了传统的实验方法，促进和提高了教师的知识结构，对提高他们的专业素质具有重要的现实意义。

参考文献:

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关键词 教育游戏 娱教技术 化学游戏 520化学动漫扑克

教育游戏是严肃游戏的一种，是专门针对特定教育目的而开发的游戏，具有教育性和娱乐性并重的特点。在国外，一般把“教育游戏”分为“Edutainment”和“Educational Games”。“Edutainment”是指教育中的娱乐形式，即通过在教学中使用各种娱乐形式，实现一定的教育目的，国内称为“娱教技术”；而“Educational Games”则是指把教育内容以电脑游戏的形式在计算机平台上呈现的一类教育游戏。

检索国外Journal of Chemical Education（JCE）、science Education（SE）、Journal of Research in Science Teaching（JRST）等核心期刊的相关文献，笔者发现从19世纪初开始国外已有一些教育游戏应用于课堂教学活动中，特别是欧美发达国家研究人员针对中学化学学科特点，开发了Quia web、Old Prof、Corel ChemLab等各种不同类型的教育游戏。但涉及内容较为单一，娱乐性较强，而学科知识性显得不足，也并没有得到广泛推广。

中国港澳台地区有诸如香港中文大学与华南师范大学合办的“学习村庄”，台北教育局负责的“台北教育入口网”，台中教育大学开发的“科学游戏实验室”，但只涉及到小学科学常识。中国大陆地区对教育游戏的研发起步较晚，而专门针对中学化学领域教育游戏的研发仅十几年。虽然近几年国内许多学者和教育专家在不断探索中取得了一些成果，但目前为止该领域蕴藏的巨大潜能有待进一步开发。

为此，有必要对中国大陆地区中学化学教育游戏设计情况进行系统地分析。本文将分别阐述中国大陆地区“娱教类化学教育游戏”和“信息技术类化学教育游戏”的概况，特别介绍华南师范大学化学教学与资源研究所开发的产品，最后介绍该领域教育游戏开发的新进展，以便全面了解中国大陆地区中学化学教育游戏的设计研究情况，为今后设计更高水平的中学化学教育游戏提供参考与借鉴。

1 中国大陆地区娱教类中学化学教育游戏的设计概况

笔者以“化学游戏”为关键词在中国期刊网全文数据库（CNKI）和谷歌（google）、百度（baidu）等搜索引擎中进行检索并归类，把目前中国大陆地区娱教类中学化学教育游戏大致分为“化学实验类游戏”和“化学卡片类游戏”2类，统计信息见表1。

1.1 化学实验类游戏

“化学实验类游戏”就是利用化学中的某一个或几个知识点用魔术表演等方式呈现的游戏形式。例如，有的化学教师在化学课上利用化学知识变魔术，学生看到的“冰棒点烟”、“不沉的肥皂泡”等就属于这类化学游戏。此类游戏利用魔术实验引发学生的好奇心，能够激发学生主动探究化学知识的热情。

1.2 化学卡片类游戏

另一种游戏是“化学卡片类游戏”，这种游戏用卡片作为载体，通过一定的游戏规则考查化学用语知识。吴茂江的“实验仪器和药品”游戏目的是帮助学生认识化学实验仪器的名称、规格、性能、使用范围及使用方法，了解常见化学药品的名称、化学式、物理性质、化学性质、主要用途及制备方法。此类游戏玩法单一，重在考查识记性的化学知识，趣味性不强。

化学扑克牌游戏是卡片类游戏中非常热门且较为成熟的一类游戏。笔者在中国专利数据库以“化学扑克牌”为关键词进行搜索，共计有7种化学扑克牌申请了国家专利。在“淘宝网”、“当当网”、“亚马逊（中国）”等国内知名网络购物网站以“化学扑克牌”为关键词进行搜索，发现仅有钱扬义课题组的“中学化学扑克牌”和“化学智力扑克牌”2种产品在淘宝网提供销售。目前，中国大陆地区从知名度、可玩性、销售额等关键指标看，影响最广泛的化学扑克牌产品是由华南师范大学化学教学与资源研究所的钱扬义教授课题组所开发的“520中学化学扑克牌”。

初、高中化学涉及到的化学方程式、元素名称及符号等化学用语一直都是教学重难点，呈现出教学时间短、数量多、难记忆的特点，“520中学化学扑克牌”开发的目的就是帮助学生解决识记难点，寓教于乐，轻松学好化学。每套产品包含初三化学、高中金属及其化合物和高中非金属及其化合物共3副扑克牌：第一盒牌（初三化学全册）总计56张牌，涉及初中化学常见的59个方程式，第二盒牌（高中金属及其化合物）包含56张牌，第三盒牌（高中非金属及其化合物）有68张牌，全面覆盖高中化学教材中86个化学反应方程式。总共180张牌展现了近70种中高考常见物质的颜色、状态、性质和用途，不同知识水平的玩家可选择其中的一副或多副牌来玩。它以凑齐完整化学方程式为基本原则，通过串出、单出、多补、对出等多种出牌方式进行游戏，学生还可根据化学反应规则灵活地制定更多的游戏规则。这款扑克牌既能巩固元素化合物的知识，又能激发学生学习化学的兴趣，已在华南地区和湖北、贵州等中国大陆地区的11个省、自治区、直辖市得到推广。

纵览以上中国大陆地区娱教类化学教育游戏，笔者认为设计者抓住了“化学是一门以实验为基础的自然学科”以及“不懂化学用语，就无法进入化学之门”这2个关键点，令化学实验类游戏发挥了趣味性和生动性，令化学卡片类游戏体现出知识性和创造性，一定程度上激发了学生主动学习化学的内在动机。但是在信息技术迅猛发展的21世纪，传统的游戏已经不能满足现代教育的需求了，一场变革正在袭来。

2 中国大陆地区信息技术类中学化学教育游戏的设计概况

随着信息技术的发展，基于信息技术的教育游戏逐渐成为学界关注与推崇的新领域。多媒体信息技术以其在生动性和直观性方面无可比拟的优势，对当代中学化学教学策略改革产生了巨大的作用，相关教育游戏的开发已成为热点。从对网络需求的角度来划分，信息技术类中学化学教育游戏可以分为单机版游戏和网络版游戏。

2.1 单机版化学教育游戏的发展概况

目前，中国大陆地区单机版化学教育游戏大部分都是基于flash制作软件开发的。最初，大陆地区一些学科教师针对部分抽象的学科知识，开发了一些化学Flash小游戏：北京师大亚太实验学校的姚斌在2003年开发了一款元素周期表Flash拼图游戏；安阳市一中化学组教师开发了化学仪器组装游戏；浙江洞头二中姚宗演老师开发了开心学化学的射击方程式游戏。这些Flash小游戏针对的知识点比较单一，学科知识性很强，情境性薄弱，制作水平比较粗糙。

之后，某些大学的教育技术专业、化学师范专业等师生也把设计学科教育游戏作为自己的研究方向，他们用C#、Java等更高级的编程语言设计出各种各样的游戏。韩山师范学院化学系的郑楚萍、许越、吴锦伟等设计了一款名叫“沉淀连连看”的记忆游戏软件，目的主要在于培养初三学生对化学的兴趣；西华师范大学教育技术学院王琳、刁永锋以《哈利·波特》为题材，改编了一段《哈利·波特与宝藏》的游戏情节，讲述了哈利为了不让宝藏落人妖魔之手，历经艰难坎坷，终于来到古墓，成功获取宝藏的故事。该游戏类似于所谓的RPG（角色扮演类）游戏，它设计有4个场景，串联起5大化学知识点，每个场景由情节展示、模拟试验、原理讲解3个环节构成，此游戏情境性较强，知识点也较为丰富。

2.2 网络版化学教育游戏的发展概况

在中国版权保护中心（http：//ccopyright.com.cn）以“化学”、“游戏”、“扑克”等关键词进行检索，仅找到一款具有计算机软件著作权的网络版化学教育游戏——化学动漫扑克牌游戏软件V2.0（登记号：2008SR22697分类号69000-8700著作权人：钱扬义，陈建林）。笔者又在google和baidu等搜索引擎中键入“化学网络游戏”、“在线化学游戏”等关键词进行搜索，发现中国大陆地区有一款在线化学教育游戏——化学动漫扑克牌游戏，它与在中国版权保护中心检索到的软件是同一款游戏，由华南师范大学化学教学与资源研究所设计。该游戏系统由化学网络扑克动漫游戏客户端软件和相配套的官方网站——“我爱你”游戏网（520hx.com.cn/yx）组成，2者分别为玩家提供游戏服务和相关信息。此款多人在线的化学网络扑克动漫游戏是纸质版化学扑克牌在信息技术平台上的延伸，该游戏结合多媒体信息技术，将所要考查的化学用语（化学式、化学方程式、物质的化学性质等）通过扑克牌的形式呈现，以凑齐完整化学方程式为基本原则，通过串出、单出、多补、对出等多种出牌方式进行游戏。它可以让不同地域的人们通过网络，方便地进行化学扑克牌游戏比赛，玩家还可通过聊天功能交流心得体会。

笔者的课题组选择了广东省河源市某中学进行该软件的教学应用实验。通过化学用语前测，作为被试的高一年级1班和2班的t检验显著性概率为0.962（此概率>0.05），即2班整体水平相当，随机选取1班作为实验班，2班作为控制班。调查显示，97%的学生存在着化学学习上的困难，40%的学生存在化学用语书写的困难，但100%的学生会使用电脑，其中71%的学生接触电脑时间超过2年，由此，实验对象经过简单的游戏培训后，可以顺利操作化学网络扑克游戏软件。作为对照，实验班使用该软件，而控制班不使用。2周后，通过让实验学生填写调查问卷和化学用语后测检验该游戏应用效果，结果显示，实验班前测和后测的成绩有了明显差异，后测均值高于前测均值3.31分；实验班和控制班的后测成绩虽然差异较小，但实验班均值高于控制班1.83分。

通过对学生们调查问卷的分析，高达90.90%比例的学生对该游戏充满期待；52.73%的学生认为该游戏难度水平适中且比较符合学生的认知水平，而另外的18.18%学生觉得游戏偏难，需要经过一定时间的练习才能显著增加胜率；81.82%的学生表示能够意识到自己对化学方程式的掌握程度；47.27%的学生觉得此游戏能帮助自己学好化学，另外的21.82%学生觉得它能够给人带来乐趣，玩牌过程使人心情舒畅。课题组还以“期望度”、“吸引力”、“互动性”、“操作性”、“节奏感”、“沉浸感”、“趣味性”等6个关键指标对该游戏可玩性进行量化分析（见图1），结果显示该游戏可玩性较高。有同学在访谈中这样说到：“自从上高中以来，我就觉得高中的化学方程式特别多而且特别难记，在玩化学网络扑克牌的过程中，我不知不觉地就对化学方程式的记忆产生了兴趣，游戏结束后，我会主动地去看我在玩游戏的过程中我不会的方程式，然后争取在下次玩牌时取得胜利。”有的学生提出建议，希望能够再增加离子反应和氧化还原反应游戏大厅，还有学生希望更有化学的特色，如把卡通人物改为知名的化学家，自由选择人物角色等。

此外，课题组随机选择了110名华南师范大学2007级化学教育专业本科生作为调查对象，以李克特式5点计分法调查职前教师对化学网络扑克动漫游戏的态度。从图2中可以看出，职前教师对化学网络扑克牌的推广持积极的态度；90%以上的职前教师认为游戏化教学方式让他们耳目一新，并认为化学网络扑克牌是一种很有价值的教育工具；70%以上的职前教师愿意花时间来研究化学网络扑克牌游戏教学法，并肯定了化学网络扑克游戏能够吸引学生的注意力，有利于学生学习和掌握化学用语。调查也显示，众多职前教师趋向于在课余时间而不是课堂时间使用该游戏，所以，化学网络扑克动漫游戏的使用是否能提高课堂教学，还有待于进一步的研究。此外，职前教师还对游戏的内容、界面、功能和可持续发展方面提供了许多有参考价值的建议。

综上所述，中国大陆地区基于信息技术的化学教育游戏吸取了娱教类的游戏设计灵感，让部分娱教类游戏实现了与信息技术的整合。游戏题材比娱教类的更为多元，除了化学用语，也涉及到实验仪器的组装和实验现象的描述等方面；部分游戏设计因为有一线教师的加盟，所以在具有一定趣味性的同时，学习目标明确；网络版化学扑克牌游戏是大陆唯一具有软件著作权的在线化学教育游戏，它改变了传统的学习方式，能使学生有机会“从做中学”，有助于激发学生的学习兴趣，也能够帮助教师解决化学用语教学难点问题，通过该游戏平台，学生可以打破地域、时间和学习水平的限制，在游戏中自主探索学习和合作学习。

但中国大陆地区信息技术类化学教育游戏设计毕竟还处于起步阶段，其中还反映出很多不足之处，比如，部分游戏的形式设计尽管有趣，但游戏任务并未与学习目标紧密联系；技术水平上与商业游戏相差甚大，大部分游戏还比较粗糙简陋。不过可以看出，信息技术类化学教育游戏被越来越多的人所关注，尤其是更多地受到了师生们的青睐。

3 中国大陆地区中学化学教育游戏的开发进展

目前，中国大陆地区中学化学教育游戏的发展特点是：传统娱教类游戏稳步发展，在初高中课堂逐渐推广；新游戏紧密结合信息技术，设计与玩法不断创新。传统娱教类游戏的开发较为成熟，部分游戏已经走进课堂，对辅助教学起到了重要作用；信息技术类中学化学教育游戏的开发与设计是当前研究的热门与前沿，新的游戏总结了前代产品中存在的不足与优点，目前正逐渐推广开来。

华南师范大学化学教学与资源研究所一直致力于化学扑克牌游戏的研发。在纸质牌和网络版在线游戏推出后，目前又推出了网页版“520化学动漫扑克”游戏。在多人同时在线游戏条件还不成熟的情况下，该游戏设计为网页版人机交互模式，玩家联网后登陆游戏网址便可以随时随地与电脑虚拟玩家进行扑克牌游戏。玩家进入游戏界面以后，选择合适的等级（等级分为铜牌级、银牌级、金牌级，等级越高难度越大）后开始游戏，也可以选择“新手教学”，该模式模拟真实出牌情况并指导玩家出牌，目的在于让玩家尽快熟悉规则，进行“新手教学”后获得奖励，之后可以选择继续进行教学或选择等级开始游戏。铜牌级选牌范围包含初中阶段50种较常见的单质、酸、碱、盐等化学物质，银牌级选牌范围包含初高中阶段72种单质、酸、碱、盐、有机物等化学物质和点燃、加热、气体符号、沉淀符号等4种情境牌，金牌级选牌范围包含游戏所涉及到的全部92种化学物质和4种情境牌。

该游戏总规则是：按化学反应方程式出牌，出牌时尽量凑齐一个完整的方程式（出牌时不考虑化学反应方程式中各物质的系数），一局中谁先将手中的牌出完，谁就是赢家。新的游戏在前代的基础上丰富了玩法：“整牌”的含义是如果玩家手牌有一个完整方程式中所包含的全部反应物和生成物，那么玩家可一次全部打出，出牌后获得新一轮出牌权并奖励5个财富值；“补牌”的含义就是玩家在对方出牌后，必须出一张或一张以上能和桌面上已有牌反应的物质，如果桌面上的牌已凑齐反应物，则乙方可以出生成物，最后跟出物质的一方获得新一轮的出牌权；“接牌”的含义就是以桌面上最后一张牌（可以是反应物或是生成物，系统自动排好）为“标准牌”，打出一张能与其发生反应的牌；“吃牌”的含义是以桌面上最后一张牌为“标准牌”，根据“金属活动顺序表”来比较化合物的金属阳离子并打出一张比“标准牌”活泼的牌，把对方的牌“吃掉”，“吃掉”对方的“标准牌”后，可得到那张“标准牌”并获得新一轮的出牌权；“情境牌”在打出生成物前出，也可和反应物一起出，用以表示反应条件。

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（1.北京市丰台第二中学，中国 北京 100071；2.榆林市环境监测总站，陕西 榆林 719000）

【摘　要】元素化合物知识是中学化学的重要组成部分。在元素化合物教学中，要渗透STSE教育；同时应从“知识为本”转向“观念建构”，促进学生发展“元素观”、“分类观”、“转化观”等化学基本观念；最后介绍了基于具体物质和基于转化的元素化合物教学的两种教学策略。

关键词 元素化合物；STSE；化学基本观念；教学策略

0　引言

元素化合物知识是中学化学教学内容的重要组成部分。从知识的类别上元素化合物属于事实性知识或陈述性知识，具有庞杂、琐碎的特点，需要记忆的内容较多，学生容易混淆和遗忘。而新课程立足于学生适应现代生活和未来发展的需要，以提高21世纪公民的科学素养为主旨[1]。所以元素化合物知识的教学不应局限于给学生不断补充物质的组成、结构、性质、制备和应用等事实性知识，更应该重视和挖掘其对于提升学生科学素养、培养和提高学生的化学学科能力的功能。

1　在元素化合物的教学中重渗透STSE教育

STSE 是科学（science）、技术（Technology）、社会（Society）、环境（Environment）的英文缩写。化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等朝阳科学（sun-rise sciences）都有紧密的联系、交叉和渗透的中心科学[2]。新课程提出“从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发帮助学生认识化学与人类生活的密切关系，关注人类面临的与化学相关的社会问题，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力”[1]。基于此，元素化合物教学与STSE 教育倍受关注。

1.1　元素化合物与科学的关系

例如，SiO2作为现代光学及光导纤维的基本原料，广泛用于医疗，传能传像遥测遥检等；硅是信息技术元件的关键材料，半导体晶体管及芯片的出现，促进了信息技术的革命，硅还是人类将太阳能转换为电能的常用材料，它的应用，改变了能源结构。具有特殊功能的陶瓷材料，能够承受高温，强度高，具有电学特性、光学特性、生物功能，在航空航天，军事技术，生命科学、高温超导等领域有诸多应用。以及制造飞机外壳的铝合金、新型贮氢合金材料、、玻璃钢、隐性材料等都是现代科学领域中关于元素化合物研究的成果。

1.2　元素化合物与技术的关系

例如，在学习“用途广泛的金属材料”时，向学生介绍荣获 2008 年度国家最高科学技术奖的徐光宪院士，他被誉为“中国稀土之父”。他在稀土的分离理论及其应用上做出了巨大贡献，大大提高了我国稀土产业的国际竞争力，提升了我国在国际稀土分离科技和产业竞争的地位，被国际稀土界称为“中国冲击（China Impact）”[3]。在进行“金属及其化合物”教学时，可以简介著名的制碱专家侯德榜，他为了打破外国对中国制碱的垄断，潜心研究并发明了世界上最先进的制碱方法—侯氏制碱法，对制碱和化肥工业作出了杰出贡献。现在,我国化学研究在新材料、新能源、分子生物技术等方面,也取得了很大的成绩。例如,中国航天工程“神州号飞船”的顺利升空和返航,无不与化学新材料有关。但是，在教学中我们也要给学生指出，目前我国化学的某些领域的研究水平与发达国家还有相当差距，这些差距的缩短需要学生去努力奋斗。这些知识的介绍，容易激发学生的民族自豪感和爱国热情，同时也让学生产生一种忧患意识，培养学生努力学习、报效祖国的责任感和紧迫感。

1.3　元素化合物与社会的关系

元素化合物在工农业生产、国防科学、生命医药、日常生活中有许多应用。例如，金属及合金的制造及应用，铝盐和铁盐的净水作用，硅及其化合物的应用，用N、S、P、Cl元素制造的农药、化肥等，焰色反应在北京奥运会开幕式上的应用等。

1.4　元素化合物与环境的关系

环境问题已成为一个全球性的问题。环境的污染和防治与化学紧密相连。如与硫和氮的氧化物密切相关的酸雨及其防治问题、空气质量问题等。因此在教学过程中，可以结合教材知识，因时因地进行环保教育。例如，为了减少污染气体的排放，在设计课堂演示实验时，尽量采用绿色微型实验，注意尾气的有效处理等。提高学生环保自觉性，使学生能自觉地参加到这样的活动中来，从我做起，从小事做起。

1.5　培养学生树立正确的化学观

媒体报道的与化学相关内容很多，而大众往往对于负面的报道特别感兴趣，如有毒物质排放、假药、添加剂等。人们记住了洛杉矶“光化学烟雾”的罪魁祸首是氮氧化物，记住了东京“水俣湾”事件是重金属污染。这些凸显了化学对环境的污染和对人类造成的危害，甚至于有人“谈化学色变”。NO 是造成大气污染物之一，但 NO又是工业生产硝酸的中间产物，研究表明 NO 还是治疗心血管疾病的一种“信使分子”，1992 年因其神奇的生物活性被评为“明星分子”，有三位科学家因此项研究成果而获得了1998 年度诺贝尔奖。

因此要引导学生树立客观、辩证的化学观。任何事物都有其两面性，我们既要充分利用化学物质为人类造福，让化学推动社会进步；同时又要正视化学物质给人类带来的问题，给社会造成的一些负面影响。运用科学的方法解决这些问题，是我们义不容辞的责任。

2　在元素化合物的教学中建构化学基本观念

元素化合物知识是具体性知识，容易遗忘。化学基本观念，不是具体的化学知识,也不是化学知识的简单组合,它是学习者对具体化学知识的概括提升，是学习者对化学学科特征和化学知识的深刻理解，它具有超越具体知识的持久价值和广泛的迁移作用，影响着学生解决实际问题的价值取向和行为方式[4]。所以元素化合物的教学应从“知识为本”转向“观念建构”。元素化合物知识作为载体可以很好地承载“元素观”、“分类观”、“转化观”等化学基本观念的发展任务；同时，元素化合物内容的结构化也需要以上化学基本观念的引领。

“元素观”反映了世界的物质性，是指：物质由元素组成、物质可按照元素组成进行分类、化学式能表示物质的元素组成、物质间转化的本质是元素原子间的重新组合、元素是同一类原子的总称、元素化合价与元素原子的最外层电子数有关、元素性质呈周期性变化等等。构建“元素观”的价值在于它可以帮助学生形成化学的思维方法，有序地认识物质，指导其化学的学习和研究[5-6]。“分类观”指的是，可根据不同的标准对物质和化学变化进行分类，可以根据组成和性质对物质进行分类;同类物质具有相似的性质。“分类观”可指导学习者从物质类属角度分析具体物质。“转化观”是指：物质转化的本质是物质的化学变化。物质发生转化时元素种类不变，所以转化是以元素为核心的各种物质性质的知识结构的核心。以元素为核心的物质转化主要有两种形式：一是相同元素价态，不同物质类别间的转化，如氢氧化铝与氯化铝的转化；二是不同元素价态间的转化，如氯化铁与氯化亚铁的转化。第一种转化通过复分解反应就可达成，第二种转化必须通过氧化还原反应来实现。

二维物质关系图就是一种体现“元素观”“分类观”“转化观”指导下实现元素化合物知识结构化的工具。以铁及其化合物为例，如图1。

在建构二维物质关系图的过程中，化学基本观念对学生的思维和行为起指导作用，并在学生深入思考、反复尝试的过程中得到应用和发展[7]。如，在建立如图1所示的以铁元素为核心的二维物质关系图时，学生首先要寻找核心元素为铁的物质，然后按照铁元素的价态0 价、+2价、+3价及物质类别把这些物质标识在图中合理的位置上。在此过程中，学生思维和行动的指导就是元素观和分类观，而元素观和分类观也在学生的自主活动中得到巩固和应用层面的发展。而通过全面的物质间连线，学生就能够把物质的类别与性质视为统一的整体，把物质的变化与转化视为统一的过程，利用规律性知识完成相关转化，学生对于转化观的认识水平得以不断提升。

3　元素化合物教学的两种常见策略

3.1　基于具体物质的元素化合物知识的教学策略

该策略在教学过程中选择最基础、重要、核心的某些代表性物质进行重点学习。基本过程如下：选择核心代表物质预测该物质可能具有的性质设计实验证明该物质的性质得出关于物质性质的结论总结研究物质性质的思路方法[7]。

该教学策略在运用过程中有两个环节非常重要。首先就是预测物质可能具有的性质。学生会根据已经学习过的物质分类和氧化还原的相关知识，大胆进行预测，探究的开发程度较大。这对于深化相关概念原理的认识以及建立元素化合物之间的关系具有重要意义。例如，在预测FeCl2的性质时，从分类的角度来分析，FeCl2属于盐类，可能与碱和某些盐发生复分解反应；从氧化还原的角度来分析，FeCl2中的铁元素为+2价，处于中间价态，既有氧化性，又有还原性。其次，总结研究物质性质的思路方法也是本策略的重要环节。这一环节是帮助学生基于具体元素化合物知识学习形成自主研究陌生物质的能力的重要环节。教师在教学过程中要让学生自己反思总结，并在此基础上通过板书和PPT等进一步显化!

3.2　基于转化的元素化合物知识的教学策略

该策略一般是给出一个较为具体的转化任务，让学生运用物质类别和氧化还原的知识设计转化路径，并实现转化方案。而物质的化学性质一般都是在转化过程中体现出来的，因此通过引导学生反思转化过程，总结掌握一系列相关物质的性质。基本过程如下：给出转化任务设计转化路径优化并实现转化方案反思转化，认识其中核心物质的性质总结研究物质的思路方法和转化思想。例如，提出转化任务：设计以铁为原料制取氢氧化亚铁的方案，并选取最佳的方案，动手完成实验。学生根据物质分类和氧化还原的知识可能得到两种方案：

引导学生分析这两个方案的优劣:在实际操作过程中选择方案1是比较合理的，因为方案2步骤多，制取FeO条件也比较特殊。学生在动手实验完成方案1的过程中，预期现象(原有认知) 白色沉淀没有产生，而是产生了浅绿色的沉淀，振荡后颜色加深，试管壁上的沉淀呈现红褐色。异常现象的发生引发了学生的认知冲突和质疑，启发了学生进一步的思考和分析。学生通过产物最终的颜色判断出红褐色生成物是Fe(OH)3，通过初步的分析更多的考虑是Fe(OH)2转变成Fe(OH)3，即:

也有学生提出，可能是FeCl2溶液在滴入NaOH溶液前已经部分被氧气氧化，即:

进而引出新的任务: 设计实验证明滴加NaOH溶液前原溶液成分是Fe2+、Fe3+的混合物，还是Fe2+。老师适时给出资料：Fe3+溶液中滴入KSCN溶液，溶液颜色变红。在此基础上教师通过提出任务，如何利用KSCN溶液证明原溶液就是Fe2+以及在实验室如何保存Fe2+，建立完善Fe2+与Fe3+之间的相互转化关系[8]。

无论采取哪种教学策略，实验都起到了重要的支撑作用。充分挖掘实验的教学功能，对于提高兴趣、体验科学探究的过程有着重要的意义。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京:人民教育出版社,2003:3.

［2］徐光宪.今日化学何去何从？[J].大学化学,2003,18(1):1-3.

［3］中国化学会.近两年我国化学学科取得的进展[J].化学通讯,2009(4):49-50.

［4］毕华林,卢巍.化学基本观念的内涵及其教学价值[J].中学化学教学参考,2011(6):3-6.

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［7］姜言霞,王磊,支瑶.元素化合物知识的教学价值分析及教学策略研究[J].课程·教材·教法,2012(9):106-112.

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关键词：化学观念；教学设计；案例

文章编号：1008-0546（2013）03-034-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.03.014

2012年底笔者代表县参加市高中化学优质课展评，评比主题是“基于培养学生学科观念的高中化学课堂教学”。参评的课题是《碳酸钠的性质与应用》，笔者基于培养学生学科观念的理念进行高中化学课堂教学设计，有了一些新的收获，本文将结合课例谈笔者的粗浅体会供化学同仁教学时审视参酌。

一、化学基本观念

《普通高中化学课程标准》指出：“了解化学科学发展的主要线索，理解基本的化学概念和原理，认识化学现象的本质，理解化学变化的基本规律，形成有关化学科学的基本观念”。

化学学科基本观念，不是具体的化学知识，也不是化学知识的简单组合，它是学生在化学学习过程中逐步提炼概括出来的一些超越事实性知识的基本认识，内容涵盖化学学科本质特征、基本规律以及化学科学与自然和人类社会的关系等。能够提供给学生认识物质及其运动的化学视角和思维方式，并能对与化学有关的问题做出科学的判断与决策。如微粒观、元素观、结构决定性质、化学变化观、实验观、化学物质的两面性等等。

化学学科基本观念体系如下（图1）：

课题《碳酸钠的性质与应用》课程标准相关要求是：根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解钠的重要化合物的主要性质。

二、基于观念建构的教学设计

《碳酸钠的性质与应用》教学设计指导思想：基于课程标准要求通过实验探究教学内容，运用新课程所倡导的多样化教学方法，在传授碳酸钠与碳酸氢钠的性质和应用的基础上，揭示知识背后的价值，引导学生形成从化学的视角去认识物质世界和解决问题的思想观念和方法。

本课题教学基本知识和化学观念的关系如图2所示。

基于观念建构的教学设计：

1. 情境创设，导入课题，揭示化学与生产、生活密切相关观念

[投影]截取百度搜索 “碳酸钠” 0.2秒显示有70多万条信息与应用的画面，导入课题。

[教师]由于碳酸钠是重要的化工原料，因此我们十分有必要了解苏氏二姐妹苏打碳酸钠和小苏打碳酸氢钠的性质。

设计意图：百度搜索 “碳酸钠” 用时0.2秒有70多万条信息与应用，增加学生的感性认识，使学生感到碳酸钠与社会的关系密切，引导学生关注化学与生活，形成化学与生产生活密切相关观念。

2. 温故知新，巧妙设疑，揭示物质的组成决定物质的化学性质的观念

[教师]碳酸钠与碳酸氢钠从物质分类上讲属于什么？

[学生]Na2CO3 、NaHCO3属于盐类（钠盐、碳酸盐），它们组成结构相似。

[教师]那它们可能具有哪些性质？

[学生]可能的反应：①与酸反应；②与碱反应；③与盐反应。

设计意图：Na2CO3 、NaHCO3属于盐类（钠盐、碳酸盐），性质上有相似之处，不同之处NaHCO3中有HCO3-，性质上应有所区别，激发学生的求知欲。形成物质的组成决定物质的化学性质的观念。

3. 科学探究，验证假说，揭示化学实验是检验和发展假说、形成化学概念和理论的实践基础的观念

[教师]将通过实验探究来学习碳酸钠和碳酸氢钠的性质，下面先来了解探究物质性质的一般程序。

[投影]探究物质性质的一般程序：观察物质的外观了解其部分物理性质根据物质的类别预测物质可能的化学性质设计并实施实验验证预测分析实验现象得出结论。

[教师]先举一个例子，做一个示范，如何探究碳酸钠与碳酸氢钠的水溶性及溶液的酸碱性的比较。

[教师]先制定研究目的及实验方案，预设可能的实验现象和结论。

[教师]分小组合作探究，讨论定下主操作人、主记录人、主发言人，过程中及时观察实验现象、记录实验现象，形成初步结论。

[学生活动]学生探究实验、主发言人汇报实验成果同大家交流分享。

[教师]引导学生分析实验现象，得出结论。

[投影]实验目的、方案及实验现象、结论。

[学生活动]学生用比较的方法，继续模仿探究碳酸钠与碳酸氢钠分别与酸、某些盐、某些碱反应。

设计意图：引导学生运用科学方法进行探究，学会设计方案，学会合作学习，培养学生实验动手能力，探索能力，培养学生不仅要注重结果，更要注意实验过程，形成化学实验是检验和发展假说、形成化学概念和理论的实践基础的观念。

4. 围绕核心主题和学科观念进行实验改进，激发兴趣，突破难点。

本课题的教学主题（重点）：碳酸钠与碳酸氢钠的性质和鉴别，苏教版化学1课本P51[实验2]中虽有关于碳酸钠和盐酸反应的实验装置，但缺少同碳酸氢钠的对比实验，笔者设计并演示碳酸钠与碳酸氢钠同时分别与盐酸反应，比较反应快慢的微型生活化实验，如图3。在二支20mL筒中分别吸入10mL盐酸，在针筒上分别套上二只气球，气球内分别放入等质量的碳酸钠和碳酸氢钠。同时将针筒内的盐酸推入气球中，观察气球膨胀快慢。

[教师]改进后的实验同课本中实验相比有何优点？

[学生]①对比直观，现象明显；②微型化，用药品少；③操作方便，材料易得；④易于控制变量，酸相同体积、反应时间相同（左右手同时将酸推入气球中）。

[教师]为何碳酸氢钠与酸反应快？

[学生]表现出疑惑，意见有分歧。

[教师]要搞清楚这个问题，我们仍然通过实验来进行探究。

[演示]①向碳酸氢钠溶液中滴加酚酞，溶液中呈浅红色，向碳酸钠溶液中滴加酚酞，溶液中呈红色。

②向滴有酚酞的碳酸氢钠浅红色溶液中滴加盐酸，溶液中立即产生了大量的气泡，而向滴有酚酞的碳酸钠红色溶液中滴加盐酸，开始并没有明显的气泡，随着盐酸的加入，溶液中的红色变浅，当变为浅红色时，随着盐酸的加入，立即有大量的气泡。

[教师]由上述现象不难得出结论：碳酸钠与盐酸反应先生成碳酸氢钠，后碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳气体，故碳酸钠与盐酸反应产生气体的速率比碳酸氢钠与盐酸反应产生气体的速率慢。

设计意图：由宏观现象的观察，分析微观CO32-和HCO3-区别，不难得出先发生CO32-+H+= HCO3-，后发生HCO3-+H+=CO2+H2O产生气体，为后面离子反应的学习打下伏笔，并进一步得出物质结构、组成决定性质的化学观念。

总之，化学基本观念不是具体的化学知识，也不是化学知识的简单组合，它是学生通过化学学习发现知识背后的价值，养成从化学的视角去认识物质世界和解决问题的思想观念。

引用清华大学化学系宋心琦教授一段话作为结束语：中学化学教学能够使学生终身受益的，不是具体的化学专业知识，而是影响他们世界观、人生观和价值观的化学思想观念，不是诸如分类、实验、计算等特殊的方法和技能，而是影响他们思维方式和问题解决能力的具有化学特点的认识论和方法论。背诵或记忆某些具体的化学事实性知识当然是有价值的，但是更重要的价值在于它们是化学观念的载体。学生能否牢固地、准确地，哪怕只是定性地建立起基本的化学观念应当是中学化学教学的重要目标。

参考文献

[1] 宋心琦，胡美玲. 对中学化学的主要任务专论和教材改革的看法[J]. 化学教育，2001，（9）

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关键词： 建筑胶粘剂； 丙烯酰胺； 风险分析

中图分类号：TQ 437+.1 文献标识码：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

建筑胶粘剂主要用于配制γ婺遄印⑵烫陶瓷墙地砖等，在装修施工中应用十分普遍。由于其市场需求大、生产工艺简单、进入门槛低，因此生产企业较多，而且不同企业的生产工艺也不尽相同。传统的以聚乙烯醇缩甲醛（PVF）工艺生产的产品由于残留的甲醛含量高，很难达到GB 18583-2008《室内装饰装修材料 胶粘剂中有害物质限量》的强制规定和健康环保的要求。近年来随着石油涨价导致与之相关的化工原料价格上涨，造成这类胶粘剂的生产成本提高，取而代之以丙烯酰胺为主要原料生产的胶粘剂日益兴起，由于不含苯、甲苯、二甲苯，且消除了PVF中游离甲醛的存在，有资料宣称这种无醛胶为新一代的“环保”胶[1]，但事实上它也并不是真正的环保胶。

现有的建材行业标准JC/T 438-2006《水溶性聚乙烯醇建筑胶粘剂》和国家标准GB 18583-2008均没有对丙烯酰胺含量进行限制。国外标准BS EN 12963-2001《胶粘剂 基于合成聚合物的胶粘剂中单体含量的测定》规定了胶粘剂中丙烯酸树脂、苯乙烯、乙烯等含量测定，也未提及丙烯酰胺。研究发现丙烯酰胺具有神经毒性、生殖毒性、致畸性和致癌性，国际癌症研究机构已将其列为“可能致癌”的2A类物质之一[2-3]。因此丙烯酰胺影响人们的身体健康，监控其在建筑胶粘剂中的含量具有重大意义。

1.相关的检测方法

1.1丙烯酰胺的分析和检测

鉴于丙烯酰胺的安全性影响，其在食品方面的检测技术研究已比较深入[4]，主要的检测方法包括两大类，即运用气相色谱（GC）或液相色谱（LC）进行分离，并与多种类型检测器结合，如质谱（MS），其中使用最多的为GC-MS，LC-MS和LC-MS/MS。此外，气相色谱也可与火焰离子化检测器（FID）、电子捕获检测器（ECD）等结合使用，液相色谱也可与紫外检测器联用。在饮用水源方面已有GB/T 11936标准[5]，在聚丙烯酰胺中含量已有检测标准GB/T 22312[6]。

1.2建筑胶粘剂中丙烯酰胺的分析和检测

建筑胶粘剂中丙烯酰胺的含量检测目前尚无国家标准和行业标准，国内外的相关研究报道很少，孙行等进行了相关的研究工作[7]，该研究以三氯甲烷作溶剂提取样品中的丙烯酰胺，用毛细管气相色谱分离，用FID检测，以保留时间定性，峰面积外标法定量。笔者研究采用一定量的甲醇-水溶液，加入到试样中，在40℃条件下恒温振荡3h，提取样品中的丙烯酰胺，然后离心取上清液进气相色谱分离，用FID检测，以异丁醇为内标物，采用峰面积内标法定量，检测建筑胶粘剂中残留丙烯酰胺的含量，该方法对的检出限可达0.002 g/kg，加标回收率在97.0%～103.0%之间。该方法检测周期短、效率高，在多家实验室确认后经国家质检总局组织的水溶性聚乙烯醇建筑胶粘剂产品质量安全风险监测运用，其测试结果准确可靠。

2.建筑胶粘剂中丙烯酰胺的来源和含量

2.1建筑胶粘剂中丙烯酰胺的来源

用于建筑装修、装饰方面的建筑胶，对结构强度要求不高，其在施工过程中起辅助增强作用，丙烯酰胺为原料生产的胶粘剂粘度可以满足要求，且能降低生产成本，又是无醛工艺，便于市场推广，正逐步受到生产企业的青睐。以丙烯酰胺为原料生产建筑胶粘剂的工艺可概括为以下三种：第一种是用聚乙烯醇和丙烯酰胺胶混合复配而成，第二种是聚乙烯醇和丙烯酰胺共聚而成，第三种是在此基础上进行交联改性。以丙烯酰胺为单体，在引发剂的作用下进行水溶液聚合，即可合成聚丙烯酰胺（PAM），它作为胶粘剂流动性、保水性的主体材料，并辅助提供一定的粘结性，能够和水泥、石灰等碱性材料相容。聚合过程中使用N-羟甲基丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺等交联剂，可改变丙烯酰胺的线状排列分子结构，转变为立体网状结构，提高产品强度，并使施工时干燥速度降低，解决丙烯酰胺胶水施工时干燥速度快的缺点。近年来，由于淀粉的成本更低，不少厂家在生产工艺中复配了淀粉，这种经过适当改性的淀粉胶粘剂具有很好的施工操作性能和m当的粘结强度。

2.2建筑胶粘剂中丙烯酰胺的含量

2012年，国家质检总局安排了水溶性聚乙烯醇建筑胶粘剂产品质量安全风险监测，在杭州地区流通领域采样35批次，在南京地区流通领域采样20批次，共计55批次。样品生产企业覆盖了上海、江苏、浙江、陕西和广东四省一市。根据样品检测数据统计，55批次产品中，检出丙烯酰胺残留的有26批次，占样品总数的47 %。检出样品中丙烯酰胺含量在0.014 g/kg～1.232 g/kg之间，如图1所示，图中为丙烯酰胺含量超过0.002 g/kg企业数量和各自产品中丙烯酰胺含量作图。

结果表明，丙烯酰胺含量超过0.002g/kg企业有26家， 检出率为47%，这一结果已远远高于日常监督抽查中建筑胶粘剂中游离甲醛的检出率，处于较高的风险水平，说明目前企业采用丙烯酰胺为原料制造建筑胶粘剂的情况非常普遍；而33%的企业产品中丙烯酰胺含量大于0.05g/kg，说明采用丙烯酰胺为原料的生产工艺对生产过程控制尚不完善，丙烯酰胺残留量较大。

3.建筑胶粘剂中丙烯酰胺的风险分析

3.1丙烯酰胺的毒理学

丙烯酰胺是一种较为活泼的合成化学物质，无色片状晶体、无味、无臭、熔点84.5 ℃、沸点125 ℃，易溶于水，结构式见图2。丙烯酰胺毒性很大，它可通过皮肤、口腔或呼吸道进入生物体内，一旦进入体内，它可以快速分布于全身的组织中，例如肌肉组织、肝脏、血液和皮下组织、肺部和脾脏等，它对于人的神经毒性已得到了许多试验的证明[8-9]，且具有累积性。它会在体内与DNA上的鸟嘌呤结合形成加合物，导致遗传物质损伤和基因突变。根据毒理学的研究，丙烯酰胺对小鼠、兔子和大鼠的半致死量（LD50）是100 mg/kg～150 mg/kg[10]。在用动物为材料的研究中证实了丙烯酰胺是一种致癌物，IARC已将其列为“可能致癌”的2A类物质之一。

3.2接触胶粘剂中丙烯酰胺的风险评估

至今，尚未见到国内外对建筑胶粘剂中丙烯酰胺的任何监测情况报道，检索到相关产品和环境中丙烯酰胺限量的规定如表1所示。由表1世界各国的规定中可以看出，直接摄入类食品中丙烯酰胺残余的限量值最低（数量级仅为μg/kg （ppb））；人体皮肤接触类产品中丙烯酰胺残余限量值（数量级为mg/kg （ppm））要远低于水处理剂聚丙烯酰胺的丙烯酰胺残余限量（数量级为g/kg （‰））。

综合以上所述，从世界各国颁布的法规及标准、医学科技资料、相关报道和实际检测结果来看，建筑胶粘剂中的残余丙烯酰胺确实存在着危害人体健康的风险。

本研究风险评估方法依据GB/T22760-2008《消费品安全风险评估通则》的规定，并结合其附录A《消费品危害类型》、附录B《消费品伤害类型》、附录C《伤害发生的可能性估算示例》、附录D《消费品危害的风险等级划分方法示例》的要求，下面对建筑胶粘剂中丙烯酰胺残留所引起的伤害类型和伤害程度进行分析，做出总体风险评价：

按照上述标准附录A和附录B给出的属性分类，建筑胶粘剂中的丙烯酰胺属于化学危害中的人工合成的化学物质危害；具体会产生皮肤过敏，器官系统损伤和神经系统损伤三种伤害。

按照上述标准4.4的规定，并结合附录C给出的示例，通过对建筑胶粘剂流通链节点的分析，以及每个节点中对接触使用者造成伤害可能性进行估计，进行伤害发生的可能性估算。建筑胶粘剂流通链节点为：生产过程节点、装修使用过程节点，装修完毕后消费者使用节点。估算每个节点对丙烯酰胺对使用人群伤害的可能性如下：

a.生产过程节点：该节点的接触人员主要为生产工人，以丙烯酰胺作为原材料生产建筑胶粘剂的企业约占胶粘剂生产企业的50%，在称量、溶解、搅拌、分包装、清洗等环节的工人都有可能直接接触到丙烯酰胺原料，而80%的小型生产企业都没有配备相应的防护用具，该节点的接触人员通过皮肤粘膜、呼吸道途径受到丙烯酰胺伤害的可能性最大，估算丙烯酰胺对生产工人所引起的伤害可能性为：（5/10×8/10）= 4/10。

b.装修使用过程节点：该环节类似生产过程节点，使用者为装修工人，在进行搅拌、物料混合和涂装等装修环节时，装修工人长期直接接触到建筑胶粘剂的可能性为100%。本次有丙烯酰胺残留含量大于0.05g/kg的样品占样品总数的33%，因此实际使用中，丙烯酰胺残留含量大于0.05g/kg的样品比例可能性为：3/10，因此对装修工人所引起的伤害可能性估计：（10/10×3/10）=3/10。

c.装修完毕后消费者使用节点：涂装后，胶水逐渐干燥成膜后，建筑胶粘剂中残余的丙烯酰胺此时富集于干基固体相中，即使最后胶水层上要粉刷内墙涂料，但内墙涂料均是水溶性的，丙烯酰胺又很易溶于水，因此，丙烯酰胺极易迁移至涂层中，待涂层干燥后，也会富集于干基固体相中，含量会相对增高。目前，家庭居室和办公室大量使用建筑胶粘剂。人体触摸涂层、胶水层和墙纸等其他部位的机会频繁。学校教室和游乐场等儿童经常玩耍的场所，内墙饰面面积很大，对于喜欢在墙上画画，并有吮指习惯的儿童其触摸机会更多。本节点中，日常生活中80%消费者都可能触摸内墙墙壁，而其中触摸墙壁后不洗手直接饮食的比率估算为10%，而本次有丙烯酰胺残留含量大于0.05g/kg的样品占样品总数的33%，选择实际使用中，有残留的样品比例可能性为：3/10，而所引起的伤害可能性估计为：（8/10×1/10×3/10）=3/125。

按照上述标准4.5的规定，并结合附录D给出的示例，建筑胶粘剂在生产过程和装修使用过程中伤害发生的可能性分别为4/10和3/10，特征描述为“经常发生伤害事件”，对伤害发生的可能性定为“Ⅱ”级；在日常生活中发生的可能性为3/125，特征描述为“有一定的伤害事件发生可能性，不属于小概率事件”，对伤害发生的可能性定为 “Ⅲ”级。因此，建筑胶粘剂中丙烯酰胺伤害发生的严重程度为“严重”级，风险等级为“严重风险”。

4.结论

市场竞争、原材料价格上涨等因素，致使部分建筑胶粘剂生产企业改用丙烯酰胺为原料，调整生产工艺，达到产品无醛化要求。然而，整个行业忽略了产品中残留丙烯酰胺的危害性。我们通过国家质检总局风险监测在华东四省一市的市黾嗖饨峁并依据GB/T 22760-2008标准对丙烯酰胺的风险进行了评估，结果表明建筑胶粘剂中丙烯酰胺的风险等级为“严重风险”。本研究结果将促进相关生产企业加强技术研发，生成更加安全环保的产品，充分保障生产者和消费者人身安全，也提醒相关的监管职能部门对此类产品加强监管。

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【基金项目】国家质检总局公益性行业科研专项“双打”建材产品检验鉴定技术方法研究（No.2012104011-6）。

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关键词：化学教育；理论研究；辩证关系

文章编号：1005C6629（2014）7C0006C04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

辩证的思想不仅体现在化学学科本体上，如酸和碱、氧化剂和还原剂等科学概念的建立，而且存在于化学教育研究中。当前有些研究者，尤其是初涉化学教育研究领域的教师在描述和分析化学教学或学习现象时，容易片面地理解一些研究术语，将化学教育引向极端，在对一些教育问题的看法上出现了非此即彼的态度。这是一种缺乏辩证思维的表现，不利于研究者交流彼此的观点和产生新的想法。美国亚利桑那大学维森特・塔兰克（Vicente Talanquer）教授辩证地论述了近几年国际化学教育研究者普遍争论的十个问题，以帮助化学教师更加清晰地认识化学教育问题，并能够批判地分析被认为是理所当然的现象。

1 抽象（abstract）和具体（concrete）

抽象和具体反映的是化学学习对象的特征。化学知识在某些程度上被划分为具体的和抽象的，例如分子、原子通常被认为是抽象的化学概念，而元素及其化合物的相关性质则被认为是具体的知识。研究者认为学生学习具体的或抽象的知识所需要的认知水平是不同的，在过去半个世纪里，对学生认知水平的划分以著名心理学家皮亚杰（Piaget J）提出的认知发展理论为权威。

根据皮亚杰对儿童认知发展阶段的描述，研究者普遍认为学生在6、7岁之后其认知水平达到“具体运算阶段”就可以学习具体的化学知识，但是无法学习抽象的化学知识，只有12岁之后认知水平发展到“形式运算阶段”才具备了学习抽象化学知识的能力。在这一理论指导下，研究者认为学生出现化学学习困难，是由于他们的认知水平还未发展到形式运算阶段。之后对大学化学专业的学生进行研究的结果显示，当大学生面对一些抽象的化学概念时，他们很难采用形式运算的推理获得理解。一些研究者指出大学生这一类学习群体的认知水平显然已经达到了皮亚杰界定的形式运算阶段，但是大多数学生仍旧出现化学学习的困难，于是研究者将学生出现化学学习的困难归结于教学中提供给他们的化学知识太抽象而导致的。

研究者对学生化学学习产生困难的原因看法不一，是由于化学知识的抽象水平决定的，还是学生的认知水平或推理方式造成的？虽然化学知识的特征和学生的推理方式都会影响学生学习化学的表现，但是最近的教育研究并不赞同化学知识的抽象性与学习困难之间存在着直接联系，学生的推理方式也并不依赖于化学知识的具体或抽象的特征，学生在学习具体的知识时遇到的学习困难与学习抽象知识遇到的学习困难可能是一样的。学生化学学习的困难应当是由提供给他们的问题或知识所需要的认知及推理方式的复杂性所导致的。

2 微观（submicroscopic）和符号（symbolic）

自从约翰斯顿（Johnstone A）提出化学知识能够以三种主要的方式进行表征，分别是宏观的、微观的和符号的，化学知识三重表征的观点便成为化学教育中的一种典范，被用作指导教科书设计、课程材料编制和教师课堂教学。在这三者之间，研究者最常讨论的是宏观和微观、微观和符号的关系。当研究者讨论宏观和微观之间的关系时所持有的观点基本与具体和抽象的关系是一致的，因为宏观的往往被当作是具体的，而微观的通常被认为是抽象的。微观和符号之间的辩证关系是化学教育研究中的另一个重要问题。

微观的表征要求学生理解科学家描述、解释和预测物质性质或反应过程所使用的微观模型；符号的表征要求学生应用化学符号表示物质，并通过不同符号之间的演算关系将微观模型所展示的化学物质结构或者化学反应过程表示出来。化学教育研究的结果显示学生能够使用符号表示物质或者化学反应，但是并不理解化学符号所代表的微观模型。也就是说学生能够建立起符号的表征，但是难以建立起微观的和符号的表征之间的联系。这一研究结果反映了实践的化学教学局限在化学符号的操作上，缺少了对化学符号所代表的微观模型的有意义分析。很多研究者将微观和符号的学习对立起来的，事实上在化学学科中要清楚地区分化学符号及所代表的微观模型是比较困难的，因为微观的模型本身就具有符号的特征。

那么在化学教育研究中所讨论的符号代表的是什么，微观代表的又是什么？研究者指出虽然用物质的微观模型替代化学符号表示化学反应的过程更加明确，然而仍然需要使用化学符号系统来简化这些过程，符号是对微观模型的特征更加精炼的表示。从这一视角来看，研究者所讨论的化学符号只代表了微观模型中很少的信息，不能完全表达微观模型所代表的物质结构或者反应过程。因此符号的表征和微观的表征不是对立的，但是化学教育也不是期望学生能够在两者之间建立联系这么简单，而是要培养学生从经验调查中产生证据，在对事物或现象的解释过程中，学会使用科学家的微观模型，而符号的作用是学生之间表达观点及交流想法的重要工具。

3 错误概念（misconception）和科学概念（scientific conception）

错误概念的提出以及在此基础上发展的概念转变的研究在近几十年渗透到科学教育的各个领域。就化学学科来说，这项研究覆盖了大部分化学概念，如原子和分子、物质结构、化学键、氧化还原反应、化学平衡、酸碱理论、热力学、动力学等，揭示了学生几乎在所有的化学主题上都存在错误概念。研究者普遍认为这是由于学生进入课堂前已经具有了对自然界的事物或现象的看法，其中那些错误的概念阻碍了科学概念的理解。由此将学生的错误概念和科学概念对立起来，并且认为科学教育是让学生从错误概念到科学概念的概念转变过程。

错误概念和科学概念的对立虽然让研究者认识到在课堂中引出和转变学生观念的重要性，但是对于引出的观念在化学学习中所发挥的作用，研究者产生了争论。一些研究者反对转变学生的观念，他们认为将学生已有的观念全部归为错误概念在实践中容易导致教师将学生的已有观念去除，而不是建立在学生已有观念的基础上帮助他们建立科学的理解。学生的观念并不都是错误的，一些对物质及其性质变化所具有的最初观念是学生理解科学概念的基础，科学的学习须在此基础上展开。

化学教育研究的结果显示了学生的一些观念是零散的、动态的，在不同的任务或情境下呈现不同的形式。从这一视角看，很难判定哪些才是学生真实的错误概念。因此化学教学不是将具体的错误概念（如铜原子有金属光泽）消除，而是要把这些错误概念背后学生潜在的推理方式引发出来，以此教学才会对学生的化学学习是有益的。

4 算法（algorithmic）和概念（conceptual）

在对学生概念学习和问题解决的研究中，努任伯恩（Nurrenbern S. C.）和皮克林（Pickering M）区别了学生两种不同的推理方式，分别是算法的（algorithmic）和概念的（conceptual）。算法的推理是指学生通过记忆一系列程序来解决问题，而概念的推理强调的是学生应用对核心概念的理解而解决问题。这两种推理类型的区分对化学教育所产生的意义是促进教师在课堂中关注学生不同的推理方式。

区分算法的和概念的推理方式虽然对评价学生的概念理解或问题解决能力有所帮助，但是并不表明这两种推理方式是对立的，也不存在哪种更高级之说。学生解决问题时应该使用算法的推理方式还是概念的推理方式，研究者的看法不同。有些研究者认为推理方式并不在于问题的形式，而是取决于学生对问题的表征。在很多研究案例中，教师认为解决微粒和符号之间转化的问题需要学生通过在理解概念基础上进行推理来解决，事实上很多学生是通过机械地记忆一系列的程序来解决问题的。然而专家在解决问题时通常使用一些结构良好的算法推理，这需要建立在对科学概念的深刻理解基础上，而不是通过机械记忆的方式。

因此，学生对问题的表征和概念理解的水平影响问题解决过程中的推理方式，这就需要研究者辩证地看待学生问题解决中的推理方式。例如，不同的学生使用算法推理来解决问题时，有的可能是机械记忆一系列程序，有的可能是对概念深入理解之后形成一系列具有良好结构的规则。

5 记忆（memorization）和理解（understanding）

当研究者谈论教学方法时，通常用记忆和理解来区分教学的好坏，同时反映出他们对化学课程的看法，记忆反映出课程是事实的堆积，而理解突出课程是概念的联系。他们普遍认为强调记忆事实的教学阻碍学生的学习，理解概念的教学才有利于学生的发展。在这种观念引导下，传统的化学课程被质疑为是堆积起来的事实，传统的化学教学被批判为死记硬背。

记忆和理解，或者说事实和概念是研究者对传统课程和教学的争论中出现的对立。似乎所有的化学教师和教育研究者都希望学生能够理解他们所讲授的核心概念，因此指责传统记忆事实的教学方法不利于学生发展起科学的思维方式。然而记忆和理解并不是对立的，而是化学教育研究者从不同的视角讨论化学教学所需要的或者适合的教学方法，尤其是对于初学者来说，记忆事实的教学是必须的，因为它能形成学生深入理解核心概念所需要的相互联系的知识基础。

当前研究者基本赞同有意义的理解需要广泛的知识基础，但是对于知识基础如何建立起来，换句话说教学如何协调记忆事实和理解概念两种教学方法，研究者出现了争议。一种观点认为教学首先需要建立必备的知识基础，才能保障之后学生能够顺利地参与更加复杂的认知任务。另外一些教育者认为只要那些在参与认知活动中需要的事实才可以称为是知识基础，事实的选择和记忆要通过学生在高水平的认知活动中来实现。似乎更多的研究证据显示了后一种方式在教学中的有效性。

6 广度（breadth）和深度（depth）

广度和深度是过去的半个世纪里课程概念的中心问题。研究者谈论这个问题时，对广度的看法基本一致，指课程中所包含主题或概念的数量。而对深度的描述有些模糊，有的研究者将深度当作是围绕某个特定主题的知识范围及复杂程度，还有一些研究者认为深度是提供给学生发展对核心概念连贯理解的机会。在化学教育中，区分广度和深度是课程改革首要考虑的问题，研究者对此产生不同的看法。

当研究者谈论课程的广度和深度问题时似乎透露出这样一种观点，认为课程的设置可以广泛，也可以深入。一部分研究者认为深度只有在广度的基础才能够建立起来，而在任何课程中广度都要受到时间的限制，他们认为时间越多课程的广度就会增加，深度自然就形成了。而这种想法也让一些研究者指出，如果学校教授课程的时间一定，那么关注少数几个主题的课程会让深度更加深入。

关注少数主题和核心概念的课程使得课程的深度得以实现，正如上所述，研究者对课程深度的看法存在差异，有些研究者认为深度就是给学生介绍更加高级或者复杂的模型和理论，然而这种关注学科深度的课程并不能很好地引发学生深刻的概念理解。而另外一些研究者提倡深度是给学生创造更多的参与认知活动的机会，并在不同的情境中应用核心概念，研究结果显示这种方法虽然能够促进学生有意义的学习，但是并不能帮助学生形成对该学科高级理论的理解。这种情况反映出虽然大部分化学教育研究者同意增加课程的深度，其实他们在讨论不同的事情。

7 严谨（rigor）和相关（relevance）

化学教育研究者对化学教育有着强烈的愿望，即期望化学教育能够以与所有学生都相关的方式进行。认识到化学是与学生的日常生活息息相关的，于是课程编制的过程基本遵循从学生的生活经验引入化学。由于化学学科中更为精确和复杂的理论难以与学生的经验建立起紧密联系，因此与经验相关的课程被一些研究者认为仅仅对那些不上大学或者不从事科学或工程事业的学生是合适的。这样就引起了课程编制中学术严谨与经验相关这一问题的辩论。

所有的化学教育者都认识到化学在当今社会所发挥的中心作用，并且渗透在学生日常生活中的各个方面。但是所教授的化学知识是追求学科的严谨性还是要贴近学生的经验？一些研究者认为应用化学课程中的知识来分析和解释与学生经验相关的主题时容易降低学术严谨性，主要是因为与学生经验相关的大部分问题是比较复杂的，尤其是在入门阶段讲授的化学知识仅仅是对问题的一种简单描述。然而一种对立的观点认为要理解学科更加精确和复杂的理论，需要学生以有意义的方式理解与经验相关的问题并建立牢固的知识基础。

课程设计遵循学科知识的严谨性还是贴近学生的经验，两者并非不可调和。为保障学科知识的严谨性并且兼顾学生相关的经验，需要教师转变对学生学习内容的看法，从教授我们所知道的化学学科知识到教授我们如何应用化学思维去解决相关的问题。基于情境的课程能够帮助学生理解经验相关的问题背后潜在的化学知识，既没有脱离学生的经验，还能帮助学生学习严谨的化学知识并且应用化学的思维去解决这些问题。

8 讲课（lecture）和实验（laboratory）

很多化学家认为化学是一门理论和实践相结合的科学，化学教学被明显地分为在课堂中进行的理论学习和在实验室开展的经验学习。讲课关注的是化学理论的学习以及解决定量问题时需要的计算技能的发展。实验要求学生进行观察、收集和分析数据、发展实验操作技能，能够验证课堂中所讨论的原理或理论。

讲课和实验两种教学方式是否要独立开展，研究者的观点不同。一种观点认为不同类型的知识和技能需要在不同的环境下才能够获得良好的发展，然而这被其他研究者认为是一个有限制性的假设，为什么课堂中教师的讲课就不能促使学生参与收集和分析数据，为什么实验不能够帮助学生学习科学的理论或模型？这些研究者认为两种教学方式的对立误导了教师，认为只有通过实验才能激发学生的学习动机，发展学生的合作能力及创造力。于是试图将两种教学方式联系起来，然而在实践中受到很多限制。

事实上，研究者为了将理论和经验联系起来试图将讲课和实验的教学方式结合，这种想法可能也会误导一些研究者。化学教育的重要问题不是讲课和实验能不能够在同一个内容上统一起来，而是要意识到这两种环境下的化学教学要求学生参与的认知活动及教学目标可能是不同的。

9 验证（verification）和探究（inquiry）

“探究”思想的提出作为课程改革的一项重要成就，影响了研究者对传统教学中实验的看法。虽然“探究教学”这一术语可以以多种方式理解，但通常是指为学生创造机会产生和评价对自然世界的科学解释，并且参与科学实践和对话。在这一指导思想下，探究实验作为传统的验证实验的对立而提出来，认为验证实验为了得出期望的科学结论往往是由一系列良好的步骤和程序构成的，限制了学生的行动及在实验过程中做出决策的机会；而在探究实验中学生能够全面设计方案并控制调查研究，充分发挥学生的主体性。

验证实验和探究实验之所以被认为是对立的，主要是研究者忽视了可以进行不同程度的实验探究。探究的水平取决于学生设计及参与不同调查研究部分的程度。例如，一些研究者根据学生参与科学探究环节的多少，如提出问题、设计实验、分析数据、解释结论等，区分了结构的、指导的、开放的探究实验。

化学教育研究的结果显示完全开放的探究实验并不利于学生的学习，而合适的支架式实验教学对学习具有积极的影响。这些脚手架帮助学生逐步参与到不同水平的探究活动中去。验证实验就是一个良好的脚手架，能够帮助学生发展特殊技能，保障探究实验的顺利开展。因此，验证实验和探究实验不能看成是非此即彼的关系，而应当是根据教学目标采用何种实验方式的问题。

10 教师中心（teacher-centered）和学生中心（student-centered）

化学教学是以教师为中心还是以学生为中心，其实这个问题在任何一个学科中都会被广泛谈及。以教师为中心的教学被认为是传统教学的标志，教师完全设计和控制教学，是一种消极的教学；以学生为中心的教学被当作是教学改革的新理念，关注学生的主体性和学习的主动性，是一种积极的教学。

大量的研究证据表明以学生为中心的教学对学生的学习成就具有积极的影响，因为在这种教学环境下学生可以自由表达想法、参与讨论、通过小组合作建立模型和解释、进行自我评价等，这些对学生的学习都是非常重要的。同时这些研究证据暗示了课堂中学生参与的活动都是经过教师精心计划和设计的，并且得到教师及时的反馈。事实上，如果没有以教师为中心的设计和反馈的教学就谈不上以学生为中心的课堂学习。