時(shí)間：2023-03-21 17:12:41
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1．1采樣時(shí)間與地點(diǎn)
2012年3月—2013年2月連續(xù)1a監(jiān)測(cè)青島市大氣中的VOCs，采樣地點(diǎn)位于嶗山區(qū)金家?guī)X。該點(diǎn)臨近嶗山區(qū)主干道，周圍主要是高、中層建筑，屬于商業(yè)和居民混合區(qū)，東北側(cè)距離約800m有山體環(huán)繞，西側(cè)約150m是1個(gè)小型加油站。
1．2監(jiān)測(cè)儀器
利用在線氣相色譜儀觀測(cè)大氣中VOCs，儀器為法國(guó)CHROMATE－SUD公司提供的AirmoVOC分析系統(tǒng)，包括A11000型AirmoVOCC2－C6和A21022型AirmoVOCC6－C122臺(tái)分析儀，由2組采樣系統(tǒng)和2組分離色譜柱系統(tǒng)組成。其中C2－C6分析儀用于監(jiān)測(cè)含碳個(gè)數(shù)在2～6之間的低沸點(diǎn)組分;C6－C12分析儀用于監(jiān)測(cè)含碳個(gè)數(shù)在6～12之間的高沸點(diǎn)組分。檢測(cè)器均采用火焰離子化檢測(cè)器(FID)，能確保分析的高靈敏度和高選擇性。儀器校準(zhǔn)采取內(nèi)部校準(zhǔn)與外部校準(zhǔn)相結(jié)合的原則，內(nèi)部校準(zhǔn)物質(zhì)為正丁烷(體積分?jǐn)?shù)60×10－9)、正己烷(體積分?jǐn)?shù)20．5×10－9)、苯(體積分?jǐn)?shù)32．5×10－9)，系統(tǒng)每天自動(dòng)啟動(dòng)1次內(nèi)部校準(zhǔn)程序。外部校準(zhǔn)采用56種VOCs的標(biāo)準(zhǔn)氣體，每種物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)在110×10－9～120×10－9之間，至少每月校準(zhǔn)1次。
2結(jié)果與討論
2．1VOCs濃度水平及組成
對(duì)青島市大氣中50種VOCs組分進(jìn)行定量分析，其中包括烷烴29種、烯烴7種、芳香烴14種。觀測(cè)期間，該市大氣總VOCs體積分?jǐn)?shù)(小時(shí)值)變化范圍為0．5×10－9～230．4×10－9，全年均值為9．2×10－9，其中烷烴所占比例最高，為66．7%，芳香烴和烯烴所占比例為21．0%和12．3%。表1為青島市VOCs部分優(yōu)勢(shì)物種的體積分?jǐn)?shù)與國(guó)內(nèi)外城市的比較結(jié)果。由表1可見(jiàn)，青島市大氣中的VOCs濃度較其他城市低，其中丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、丙烯、甲苯等組分的濃度均低于其他城市，而苯的濃度高于北京、中國(guó)香港、里爾。順－2－丁烯、反－2－丁烯和異戊二烯的濃度水平與其他城市相當(dāng)，乙苯的濃度水平與北京、達(dá)拉斯近似。
2．2VOCs不同組分的變化特征
2．2．1季節(jié)變化特征
圖1為不同季節(jié)VOCs各組分比較。由圖1可見(jiàn)，總VOCs濃度夏、秋季高于春、冬季，與天津市規(guī)律相似［1］，與寧波市［4］相反。各月VOCs濃度水平相差較大，9月最高，4、5月最低。夏、秋季植物生長(zhǎng)茂盛，釋放出大量萜烯類化合物，是大氣中VOCs的重要天然源。人為源方面，夏、秋季氣溫高，低沸點(diǎn)的VOCs揮發(fā)加劇，增加了來(lái)自加油站、汽車油箱直接揮發(fā)的有機(jī)物［14］。此外，夏、秋季正值青島旅游高峰，《2012年青島市統(tǒng)計(jì)公報(bào)》表明，當(dāng)年共接待游客5717．5萬(wàn)人次，若按45座的旅游巴士計(jì)算，則至少有127萬(wàn)輛機(jī)動(dòng)車出入該市，尾氣排放大幅升高，戶外燒烤興起也有較大貢獻(xiàn)。烷烴在各季節(jié)占總VOCs的比例均為最高，其次為芳香烴和烯烴，3者比例范圍分別為56．8%～71．2%、16．4%～31．9%和10．1%～15．0%。烷烴和烯烴在夏、秋季的濃度明顯高于春、冬季，可能與夏、秋季溶劑揮發(fā)加劇、機(jī)動(dòng)車尾氣排放增多、植被釋放增多等因素有關(guān);芳香烴秋、冬季濃度較春、夏季高，可能受工業(yè)源、機(jī)動(dòng)車源的綜合影響。
2．2．2日變化特征
圖2(a)(b)(c)(d)為夏季與冬季不同VOCs組分的日變化趨勢(shì)。由圖2可見(jiàn)，烷烴、烯烴在夏季與冬季的日變化均呈現(xiàn)“兩峰一谷”特征，與交通早、晚高峰對(duì)應(yīng)。早晨7:00前后出現(xiàn)峰值，之后隨著大氣邊界層抬升和太陽(yáng)輻射加強(qiáng)，污染物被稀釋且部分經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)被轉(zhuǎn)化，濃度迅速降低，至14:00前后降到最低值，傍晚隨著大氣邊界層降低和交通晚高峰到來(lái)，濃度又迅速升高并在18:00前后達(dá)到峰值。與北京市的研究結(jié)論［3，14］類似，烷烴、烯烴的日變化規(guī)律與交通早、晚高峰有明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系，主要與機(jī)動(dòng)車尾氣排放增加有關(guān)。芳香烴的日變化規(guī)律與烷烴、烯烴不同，夏季日變化趨勢(shì)較平緩，且白天高夜間低，可能受化工企業(yè)排放和溶劑揮發(fā)等影響;冬季日變化在上午和夜間有較明顯的峰值，除人為源排放外，氣象條件也是重要影響因素，夜間大氣邊界層降低，污染物聚集，易形成濃度峰值。
2．2．3周末效應(yīng)
由于不同時(shí)期交通活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)存在差異，大氣污染物在工作日(周一—周五)和非工作日(周六—周日)通常表現(xiàn)出不同污染特征。選取2012年8月—9月間的6個(gè)星期對(duì)VOCs各組分、氮氧化物進(jìn)行周末效應(yīng)分析，見(jiàn)圖3?？梢钥闯?，總VOCs在工作日的平均濃度高于非工作日17．2%，其中烷烴、烯烴、芳香烴在工作日的平均濃度分別高于非工作日11．9%、30．7%、17．4%，各組分均表現(xiàn)出不同程度的周末效應(yīng)，可能與工作日機(jī)動(dòng)車源、工業(yè)源等活動(dòng)增加有關(guān)。氮氧化物在工作日的平均濃度較非工作日高60．0%，表現(xiàn)出顯著的周末效應(yīng)，由于氮氧化物主要來(lái)源于機(jī)動(dòng)車尾氣，進(jìn)一步證實(shí)了機(jī)動(dòng)車源對(duì)工作日的重要貢獻(xiàn)。
2．3VOCs物種間的相關(guān)性及來(lái)源分析
將大氣壽命近似的VOCs物種作相關(guān)性分析，由于相同的物理混合、光化學(xué)去除過(guò)程會(huì)引起相同的濃度變化，則兩者在大氣中的濃度比值等于其在排放源中的比例，由此可以大致判斷其主要來(lái)源［8］。表2為青島市VOCs優(yōu)勢(shì)物種相關(guān)性分析。由表2可知，反－2－丁烯與順－2－丁烯的相關(guān)性較高，且比值為1．23，與北京隧道實(shí)驗(yàn)的結(jié)果［15］接近，可推斷這2種烯烴主要來(lái)自機(jī)動(dòng)車尾氣。苯、甲苯、乙苯相關(guān)系數(shù)在0．6～0．9之間，說(shuō)明其排放源類似。甲苯/苯的比值(T/B值)可用來(lái)評(píng)價(jià)機(jī)動(dòng)車尾氣對(duì)苯系物的貢獻(xiàn)，一般認(rèn)為T/B值接近2．0表示機(jī)動(dòng)車尾氣貢獻(xiàn)顯著［3］，T/B值偏離2．0越遠(yuǎn)說(shuō)明受機(jī)動(dòng)車影響越小，而受溶劑揮發(fā)、工業(yè)源等影響越大。研究表明中國(guó)香港機(jī)動(dòng)車貢獻(xiàn)顯著(T/B值為2．27)［16］，而珠三角工業(yè)區(qū)則主要受工業(yè)源影響(T/B值為4．8)［17］。青島市T/B值為0．56，遠(yuǎn)小于2．0，說(shuō)明溶劑揮發(fā)、工業(yè)源影響較大。烷烴物種與苯系物的相關(guān)性較低、污染來(lái)源不同，一般認(rèn)為烷烴來(lái)自機(jī)動(dòng)車排放、汽油揮發(fā)或燃料泄漏等過(guò)程。表2中丙烷和正丁烷、異丁烷的相關(guān)系數(shù)均在0．60以上，且與乙烯(燃燒過(guò)程產(chǎn)物)、異戊烷(汽油主要組分)相關(guān)性較低，由于丙烷是液化石油氣(LPG)主要成分［15］，可判定這3個(gè)物種主要來(lái)自以LPG為燃料的車輛排放。
2．4化學(xué)反應(yīng)活性
臭氧為二次污染物，是復(fù)雜光化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，并且受氣象因素的影響。通常用OH自由基消耗速率(LOH)估算初始過(guò)氧自由基(RO2)的生成速率，該反應(yīng)是臭氧形成過(guò)程的決定步驟［18］，因此可通過(guò)LOH值大致比較不同組分對(duì)臭氧生成的貢獻(xiàn)。研究得出，夏、冬季青島市VOCs組分中烯烴濃度雖然只占10．1%～15．0%，但其臭氧生成貢獻(xiàn)最高，占總VOCs的68．1%～77．7%;烷烴雖占VOCs總濃度的大部分比例，但由于其化學(xué)反應(yīng)活性較低，夏季的臭氧生成貢獻(xiàn)為15．1%，冬季僅為11．6%;芳香烴對(duì)臭氧生成貢獻(xiàn)在夏季為7．2%，冬季增加至20．3%。青島市大氣VOCs組分中烯烴的臭氧生成貢獻(xiàn)遠(yuǎn)高于烷烴和芳香烴，這與廣州地區(qū)的研究結(jié)果相似［6］，而上海和深圳地區(qū)則主要以芳香烴最高［5，8］。分析夏、冬季臭氧生成貢獻(xiàn)較高的VOCs物種可得，夏季前5位貢獻(xiàn)較高的物種(按照LOH從大到小排列)依次為反－2－丁烯(0．50s－1)、順－2－丁烯(0．44s－1)、1，3－丁二烯(0．38s－1)、異戊二烯(0．38s－1)、異丁烯(0．30s－1)，均為烯烴化合物，且LOH值均在0．30s－1以上;冬季前5位貢獻(xiàn)較高的物種依次為1，3－丁二烯(0．52s－1)、異戊二烯(0．41s－1)、順－2－丁烯(0．23s－1)、乙烯(0．15s－1)、乙苯(0．15s－1)，除1，3－丁二烯、異戊二烯的LOH值超出0．30s－1外，其余物種LOH值均較低。
3結(jié)論
從知識(shí)的概括抽象程度來(lái)看，孤立的某一、兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)例及其應(yīng)用往往價(jià)值有限。要使它們變得真正富有教育意義，就必須把它們納入到學(xué)科知識(shí)的結(jié)構(gòu)中，需要把事實(shí)(實(shí)例)、概念和規(guī)律與化學(xué)觀念、學(xué)科中普適性更高的重要概念和方法，如物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)的檢驗(yàn)、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、化學(xué)反應(yīng)的驗(yàn)證等組合起來(lái)，讓學(xué)生能夠基于這些不同層次知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系實(shí)現(xiàn)知識(shí)的拓展和知識(shí)結(jié)構(gòu)的改造(見(jiàn)圖1)，讓學(xué)生能夠從中領(lǐng)悟更有普遍意義、具有持久遷移價(jià)值的學(xué)科思想觀點(diǎn)與解決問(wèn)題的思路和方法，以提升學(xué)生的化學(xué)思維水平。以“二氧化碳與堿的反應(yīng)”為載體來(lái)感悟?qū)W科中普適性更高的化學(xué)觀念、重要概念與方法，需要學(xué)生“穿越”事實(shí)，需要讓學(xué)生經(jīng)歷以事實(shí)、現(xiàn)象、規(guī)律為基礎(chǔ)的比較與分析、歸納與概括、觀點(diǎn)表達(dá)與質(zhì)疑等思維活動(dòng)。這是實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)改造、完善學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重要保障。例如，以二氧化碳使澄清的石灰水變渾濁、二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)無(wú)明顯現(xiàn)象等內(nèi)容為認(rèn)識(shí)對(duì)象，圍繞“探究化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的證據(jù)”這一核心任務(wù)，需要引導(dǎo)學(xué)生利用聯(lián)系和變化的觀點(diǎn)，整合之前所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，通過(guò)比較、分析、概括等思維過(guò)程，逐步完善相應(yīng)的分析思路與方法(見(jiàn)表1)。
2學(xué)生的認(rèn)識(shí)發(fā)展與障礙分析
物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)與檢驗(yàn)，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的驗(yàn)證與物質(zhì)的變質(zhì)等內(nèi)容涉及的知識(shí)點(diǎn)多，其綜合性較強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)存在一定困難。表現(xiàn):少數(shù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述不準(zhǔn)確，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的分析及化學(xué)方程式的書寫有錯(cuò)誤;在有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究及方案設(shè)計(jì)方面，大多數(shù)學(xué)生沒(méi)有思路或思路混亂，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的描述和分析不清楚等。多數(shù)學(xué)生能夠依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)對(duì)單一物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)、解釋相關(guān)現(xiàn)象等，但對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題，如兩種物質(zhì)同時(shí)存在如何檢驗(yàn)?zāi)骋环N物質(zhì)時(shí)，想不到或不會(huì)分析排除干擾，不能將知識(shí)綜合運(yùn)用。基于上述分析，學(xué)生在復(fù)習(xí)過(guò)程中需要發(fā)展的方面主要如下:①知識(shí)的鞏固與提升。以“二氧化碳與堿的反應(yīng)”為載體，將常見(jiàn)物質(zhì)(二氧化碳、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鈣)與上述反應(yīng)建立關(guān)聯(lián)，建立這幾種物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)、檢驗(yàn)與轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生建立有聯(lián)系的知識(shí)，促進(jìn)知識(shí)的鞏固、整合與系統(tǒng)化。②分析思路與方法的完善。以二氧化碳與氫氧化鈉是否反應(yīng)為探究點(diǎn)，從驗(yàn)證反應(yīng)物減少、驗(yàn)證有新物質(zhì)生成兩個(gè)角度來(lái)探究反應(yīng)是否發(fā)生，在問(wèn)題解決的過(guò)程中促進(jìn)學(xué)生完善分析思路與方法。③認(rèn)識(shí)角度的拓展，將知識(shí)應(yīng)用于解決較為復(fù)雜的問(wèn)題。如，換個(gè)角度看“二氧化碳與堿的反應(yīng)”，引出氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問(wèn)題，按照是否變質(zhì)、是部分變質(zhì)還是完全變質(zhì)等問(wèn)題的探究，將常見(jiàn)的堿(氫氧化鈉)與鹽(碳酸鈉)的性質(zhì)、反應(yīng)與檢驗(yàn)融入其中。物質(zhì)的檢驗(yàn)需利用物質(zhì)的性質(zhì)差異來(lái)進(jìn)行。利用氫氧化鈉與碳酸鈉的化學(xué)性質(zhì)差異來(lái)分析和解決氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問(wèn)題(見(jiàn)表2)，可以幫助學(xué)生形成較為清晰的思考問(wèn)題的路徑，有利于幫助學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。
3復(fù)習(xí)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)
(1)復(fù)習(xí)教學(xué)的整體思路基于上述分析，在“二氧化碳與堿的反應(yīng)”復(fù)習(xí)教學(xué)中，基于學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)與發(fā)展需要，從物質(zhì)的性質(zhì)、檢驗(yàn)、轉(zhuǎn)化(變質(zhì))以及化學(xué)反應(yīng)的驗(yàn)證等多角度來(lái)深入認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)便成為復(fù)習(xí)的核心所在。為此，將“二氧化碳與堿的反應(yīng)”專題進(jìn)行整體復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì):第1課時(shí)，定性分析二氧化碳與堿的反應(yīng)，側(cè)重物質(zhì)檢驗(yàn)、反應(yīng)發(fā)生的驗(yàn)證以及堿的變質(zhì)問(wèn)題;第2課時(shí)，定量分析二氧化碳與堿的反應(yīng)，解決實(shí)驗(yàn)裝置的分析及實(shí)驗(yàn)中某物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算等問(wèn)題。(2)主要復(fù)習(xí)活動(dòng)舉例以第1課時(shí)的教學(xué)為例。教學(xué)思路如下:(課的引入)二氧化碳與堿反應(yīng)的再認(rèn)識(shí)(任務(wù)1)探究二氧化碳與氫氧化鈉溶液是否發(fā)生了反應(yīng)(任務(wù)2)分析堿的變質(zhì)問(wèn)題(任務(wù)3)提升思路與方法，解決新的問(wèn)題。任務(wù)1和任務(wù)2的設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了同一問(wèn)題的不同認(rèn)識(shí)角度，即通過(guò)檢驗(yàn)生成物不僅能判斷氫氧化鈉溶液與二氧化碳是否發(fā)生了反應(yīng)，還能分析堿液是否變質(zhì)的問(wèn)題。任務(wù)3的設(shè)計(jì)，注重在解決新的問(wèn)題過(guò)程中，增進(jìn)學(xué)生的理解力，并形成應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)分析問(wèn)題的思路和方法。現(xiàn)就其中的主要活動(dòng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要說(shuō)明如下。任務(wù)1探究二氧化碳與氫氧化鈉是否發(fā)生了反應(yīng)［問(wèn)題1］如何用實(shí)驗(yàn)證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)?［素材1］2013年北京化學(xué)中考32題實(shí)驗(yàn)裝置(見(jiàn)圖2)。［學(xué)生活動(dòng)1］分析此裝置的特點(diǎn)及小氣球的作用。思考并討論:證明二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)需進(jìn)行的操作、相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象及發(fā)生的相關(guān)反應(yīng)是什么。［設(shè)計(jì)意圖］利用圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置，證明二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作依次為:第一步，將針管1中的氫氧化鈉溶液推入瓶中，氣球鼓起，發(fā)生的反應(yīng)是CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O反應(yīng);第二步，將針管2中的稀鹽酸推入瓶中，溶液中有氣泡產(chǎn)生，氣球變癟，發(fā)生的反應(yīng)為Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2;第三步，向外拉注射器3，澄清石灰水變渾濁，發(fā)生的反應(yīng)是CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O。以此作為教學(xué)素材，將反應(yīng)原理與實(shí)驗(yàn)裝置、操作有機(jī)整合，指導(dǎo)學(xué)生如何看實(shí)驗(yàn)裝置圖，如何在新的實(shí)驗(yàn)情境中分析化學(xué)反應(yīng)，從而體會(huì)到如何利用化學(xué)反應(yīng)解釋現(xiàn)象、檢驗(yàn)物質(zhì)、說(shuō)明反應(yīng)的發(fā)生。［素材2］學(xué)生探究二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)微視頻。［問(wèn)題2］想一想實(shí)驗(yàn)還有需要完善的地方嗎?有哪些干擾因素?如何排除干擾?［學(xué)生活動(dòng)2.1］觀看學(xué)生實(shí)驗(yàn)視頻，思考和交流實(shí)驗(yàn)探究二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)的思路:通過(guò)驗(yàn)證生成物碳酸鈉的存在，即加酸有氣泡，生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁，說(shuō)明二氧化碳與氫氧化鈉溶液反生了反應(yīng)。討論和分析實(shí)驗(yàn)的干擾物質(zhì)及排除方法:瓶中有可能存在沒(méi)有反應(yīng)完的二氧化碳。而要排除瓶中二氧化碳的干擾，需在推入鹽酸前，先向外拉注射器3。若無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明瓶中二氧化碳已完全反應(yīng)。［追問(wèn)］設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)通過(guò)氣壓差能否驗(yàn)證二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)?［學(xué)生活動(dòng)2.2］思考并交流需排除氫氧化鈉溶液中水的干擾，學(xué)生能想到做對(duì)比和控制變量的實(shí)驗(yàn)。觀看用氫氧化鈉固體與二氧化碳反應(yīng)的視頻，說(shuō)明通過(guò)證明二氧化碳減少，產(chǎn)生氣壓差也能證明二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)發(fā)生。［方法提升］在互動(dòng)交流中師生共同總結(jié)檢驗(yàn)無(wú)明顯現(xiàn)象反應(yīng)發(fā)生的方法。［設(shè)計(jì)意圖］播放學(xué)生實(shí)驗(yàn)的微視頻，將實(shí)驗(yàn)原理、裝置的理論分析與學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐相結(jié)合，能有效地激發(fā)學(xué)生新的學(xué)習(xí)。利用連續(xù)性的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考、討論和交流，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究的全過(guò)程。一方面幫助學(xué)生理清檢驗(yàn)無(wú)明顯現(xiàn)象反應(yīng)發(fā)生的思路，即可以從驗(yàn)證反應(yīng)物的減少、驗(yàn)證有新物質(zhì)生成兩個(gè)角度來(lái)考慮;另一方面引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中的干擾因素并考慮如何排除干擾，在問(wèn)題分析與解決的過(guò)程中提升化學(xué)思維，培養(yǎng)思維的嚴(yán)謹(jǐn)和發(fā)散性。任務(wù)2對(duì)氫氧化鈉溶液是否變質(zhì)及變質(zhì)程度的探究［素材3］一瓶久置的氫氧化鈉溶液。［學(xué)生活動(dòng)3.1］思考久置的氫氧化鈉溶液有可能發(fā)生的變化:氫氧化鈉溶液與空氣中的二氧化碳可能發(fā)生了反應(yīng)。［問(wèn)題3］如何檢驗(yàn)這瓶氫氧化鈉溶液是否變質(zhì)及變質(zhì)的程度呢?［學(xué)生活動(dòng)3.2］思考如何來(lái)分析氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問(wèn)題，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案并完成學(xué)案中的相關(guān)內(nèi)容。［追問(wèn)］若證明氫氧化鈉溶液部分變質(zhì)，如何排除碳酸鈉對(duì)氫氧化鈉檢驗(yàn)的干擾?［學(xué)生活動(dòng)3.3］交流完成的學(xué)案(見(jiàn)表3)及設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案(見(jiàn)表4)。小資料:①碳酸鈉俗稱純堿，其水溶液呈堿性。②CaCl2溶液呈中性，CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl［方法提升］在互動(dòng)交流中師生共同總結(jié)判斷堿液是否變質(zhì)及變質(zhì)程度的方法。［設(shè)計(jì)意圖］提出氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問(wèn)題，給學(xué)生一個(gè)新的視角，通過(guò)分析與討論，讓學(xué)生體會(huì)到通過(guò)檢驗(yàn)生成物不僅能判斷氫氧化鈉溶液能與二氧化碳發(fā)生了反應(yīng)，還能幫助分析堿液是否變質(zhì)，這樣給學(xué)生之前已完成的復(fù)習(xí)增添了新的意義。分析氫氧化鈉溶液是否變質(zhì)的關(guān)鍵要看是否有碳酸鈉存在，因此可以利用碳酸鈉的性質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)。分析氫氧化鈉的變質(zhì)程度關(guān)鍵在于分析生成物的成分:如果是全部變質(zhì)，生成物只有碳酸鈉;如果是部分變質(zhì)，生成物中既有碳酸鈉，又有氫氧化鈉。要說(shuō)明變質(zhì)程度關(guān)鍵是要證明氫氧化鈉是否存在。要檢驗(yàn)氫氧化鈉的存在，還需要考慮如何排除碳酸鈉的干擾。基于上述的分析思路的討論，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從哪些角度分析、如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明氫氧化鈉堿液的變質(zhì)問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在實(shí)驗(yàn)方案的書寫與交流方面，要求學(xué)生從“取、加、若、則”四個(gè)方面做答，以規(guī)范和提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的書寫與表達(dá)水平。任務(wù)3提升思路與方法，解決新的問(wèn)題［問(wèn)題］利用二氧化碳與堿液反應(yīng)能解決哪些問(wèn)題?如何解決呢?［學(xué)生活動(dòng)］總結(jié)所復(fù)習(xí)的內(nèi)容，在教師引導(dǎo)下學(xué)生完善板書內(nèi)容(見(jiàn)圖3)［拓展應(yīng)用］有一包久置的生石灰干燥劑，你能探究哪些問(wèn)題?請(qǐng)說(shuō)出你的思路與方法。［設(shè)計(jì)意圖］通過(guò)“二氧化碳與堿的反應(yīng)”特點(diǎn)及其應(yīng)用的分析，整理所復(fù)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容，讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)多角度地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng);通過(guò)板書(見(jiàn)圖3)結(jié)構(gòu)化地呈現(xiàn)的內(nèi)容與分析要點(diǎn)，將分析問(wèn)題的角度與思維可視化，讓學(xué)生清晰地知道證明化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的思路、分析堿液是否變質(zhì)及變質(zhì)程度的方法。設(shè)計(jì)的拓展應(yīng)用，重在促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)的不同問(wèn)題，既是給學(xué)生提供更多的練習(xí)與應(yīng)用的機(jī)會(huì)，也可以用此來(lái)說(shuō)明或檢測(cè)學(xué)生是否掌握了所復(fù)習(xí)的內(nèi)容。
4結(jié)束語(yǔ)
一、活用網(wǎng)絡(luò)整合資源，優(yōu)化自主合作學(xué)習(xí)
選取“化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化———工業(yè)合成氨”一課進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)背景下的自主合作學(xué)習(xí)的原因有：一是本節(jié)課內(nèi)容是“化學(xué)反應(yīng)的方向”“化學(xué)反應(yīng)的限度”“化學(xué)反應(yīng)的速率”等化學(xué)理論知識(shí)的延續(xù)拓展，也是學(xué)生綜合利用化學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的具體案例，而合成氨反應(yīng)也是學(xué)生熟悉的、典型的平衡體系，是重要的化學(xué)工業(yè)之一；二是本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容難度不大，但內(nèi)容相對(duì)分散，而且是學(xué)生自開(kāi)設(shè)化學(xué)課以來(lái)第一次較多地接觸到化工生產(chǎn)，適于安排網(wǎng)絡(luò)教學(xué)形式；三是經(jīng)過(guò)高中一年的訓(xùn)練，學(xué)生的思維水平正從感性思維、形象思維向理性思維、抽象思維轉(zhuǎn)變，基本上具備積極主動(dòng)獲取知識(shí)的能力，參與意識(shí)、合作意識(shí)已有較明顯的提高。同時(shí)學(xué)生已經(jīng)完成信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，掌握信息技術(shù)操作的基本技能，足以勝任網(wǎng)絡(luò)背景下自主合作學(xué)習(xí)的要求。通過(guò)自我實(shí)踐和探索完成知識(shí)的學(xué)習(xí)和建構(gòu)是自主合作學(xué)習(xí)的核心，而網(wǎng)絡(luò)背景下的自主合作學(xué)習(xí)的關(guān)鍵是如何運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)整合教學(xué)資源。在實(shí)施本課程教學(xué)時(shí)，主要從兩方面入手：一方面將學(xué)習(xí)資源進(jìn)行篩選、整合，優(yōu)化呈現(xiàn)方式。如將有關(guān)合成氨的學(xué)習(xí)資源整合成一份資料包，內(nèi)含：導(dǎo)學(xué)案的Word文檔，合成氨生產(chǎn)的溫度、壓強(qiáng)、催化劑數(shù)據(jù)分析模型、曲線圖，合成氨工廠模型建造過(guò)程的視頻，合成氨生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)搜索關(guān)鍵詞及網(wǎng)址等，這樣做有助于學(xué)生利用紛繁復(fù)雜的知識(shí)進(jìn)行有序的學(xué)習(xí)；另一方面將學(xué)生資源進(jìn)行整合。如合理地將學(xué)生進(jìn)行分組，本次授課班級(jí)有40位學(xué)生，通過(guò)精心巧妙地編排座位，分為12個(gè)小組，每個(gè)小組3～4名學(xué)生，一人負(fù)責(zé)上網(wǎng)查資料，一人負(fù)責(zé)查詢提供的信息，一人負(fù)責(zé)引導(dǎo)討論并完成電子導(dǎo)學(xué)案。分組時(shí)力求每個(gè)小組的學(xué)力水平保持相對(duì)均衡，每組都要有較為活躍、善于關(guān)心和鼓勵(lì)他人的學(xué)生，以增強(qiáng)組員之間的合作意識(shí)。在自主合作學(xué)習(xí)過(guò)程中，要求小組成員明確分工并相互交換角色。整合教學(xué)資源的目的是為了運(yùn)用，那么經(jīng)過(guò)整合的教學(xué)資源在課堂上能呈現(xiàn)出預(yù)期的精彩嗎？不一定，有時(shí)可能跟教師的預(yù)期相差很遠(yuǎn)，這就需要靈活運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，把握教學(xué)資源呈現(xiàn)的時(shí)機(jī)和呈現(xiàn)的形式。如在本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程中，講到合成氨工廠需要龐大而復(fù)雜的設(shè)備時(shí)，順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生觀看資料包中的三維動(dòng)畫及課件中的圖片，讓學(xué)生直觀感受實(shí)現(xiàn)合成氨工業(yè)化生產(chǎn)的困難，學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生質(zhì)疑：“既然實(shí)現(xiàn)合成氨工業(yè)化生產(chǎn)那么困難，不研究可以嗎？”此時(shí)，借機(jī)引導(dǎo)學(xué)生查看課前印發(fā)的閱讀材料和資料包中提供的網(wǎng)址上網(wǎng)瀏覽，了解合成氨的重要性，緊接著用教師機(jī)展示歸納好的合成氨的重要性，進(jìn)而讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)這節(jié)課的必要性和重要性。利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)采集資源、整合資源，并靈活地運(yùn)用于課堂教學(xué)實(shí)踐中，使課堂教學(xué)充滿無(wú)窮的魅力；同時(shí)把課堂交給學(xué)生，讓他們大膽嘗試，學(xué)習(xí)效率自然就提高了，從而優(yōu)化自主合作學(xué)習(xí)。
二、妙用網(wǎng)絡(luò)克服弊端，提升自主合作學(xué)習(xí)效果
網(wǎng)絡(luò)背景下的自主合作學(xué)習(xí)以學(xué)生為主，開(kāi)放性很強(qiáng)，豐富的教學(xué)素材為學(xué)生提供了多樣化學(xué)習(xí)的可能，但是，若沒(méi)有方法指導(dǎo)進(jìn)行盲目的學(xué)習(xí)，是很難抓住課程重難點(diǎn)的。另外，課堂有限的時(shí)間未必能保證學(xué)生學(xué)習(xí)所有的教學(xué)素材。因此，要發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，除了選取合適的教學(xué)內(nèi)容，充分做好學(xué)情分析以外，還需要教師對(duì)學(xué)生可能的學(xué)習(xí)手段和方式做好充分的預(yù)設(shè)，保證在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)幫助學(xué)生達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。這就需要教師在教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)和教學(xué)資源整合上做好文章，充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用。如在實(shí)施本課教學(xué)時(shí)，從以下幾個(gè)角度入手：一是課前進(jìn)行理論分析，明確學(xué)生自主合作學(xué)習(xí)的任務(wù)，設(shè)計(jì)電子導(dǎo)學(xué)案，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送在班級(jí)QQ群中。在電子導(dǎo)學(xué)案中設(shè)置的問(wèn)題有：利用平衡移動(dòng)的知識(shí)分析如何提高氨的產(chǎn)量；利用化學(xué)反應(yīng)速率的知識(shí)分析如何提高合成氨的反應(yīng)速率；從化學(xué)平衡的角度和化學(xué)反應(yīng)速率的角度分析溫度、壓強(qiáng)、催化劑、反應(yīng)物濃度和生成物濃度對(duì)合成氨的影響。當(dāng)學(xué)生在自主合作學(xué)習(xí)過(guò)程中可能會(huì)發(fā)現(xiàn)達(dá)到高轉(zhuǎn)化率與高反應(yīng)速率所需條件會(huì)產(chǎn)生相互矛盾時(shí)，再追問(wèn)幾個(gè)問(wèn)題：壓強(qiáng)怎么選擇？溫度怎么確定？N2和H2的體積比為何是1∶2．8？合成氨工業(yè)生產(chǎn)中，原料氣為什么要循環(huán)利用？為什么要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)睔鈴幕旌蠚庵蟹蛛x出來(lái)？二是教師有目的地查尋信息，精選網(wǎng)絡(luò)資源，對(duì)豐富的教學(xué)素材進(jìn)行整合與歸納，整理成一份資料包發(fā)送到每臺(tái)學(xué)生機(jī)上。學(xué)生可以通過(guò)閱讀多媒體課件中提供的信息，并根據(jù)提供的相關(guān)網(wǎng)址上網(wǎng)瀏覽相關(guān)材料以及閱讀教材P68－69中的“化學(xué)與技術(shù)”，解決電子導(dǎo)學(xué)案中的基本問(wèn)題。三是在學(xué)生自主合作學(xué)習(xí)時(shí)，教師有目的地深入到各小組中，參與學(xué)生的交流和討論，對(duì)學(xué)生的觀點(diǎn)、看法做到心中有數(shù)，并隨機(jī)提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供的學(xué)習(xí)素材解決問(wèn)題。如討論“合成氨適宜溫度選擇”這一問(wèn)題時(shí)，學(xué)生認(rèn)為反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的結(jié)論有矛盾，教師指導(dǎo)學(xué)生查詢PPT課件中“鐵觸媒催化能力———溫度圖”解決溫度問(wèn)題。四是在師生交流環(huán)節(jié)中選擇與課堂重難點(diǎn)有關(guān)的問(wèn)題加以討論。教師可以利用交互功能，在學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提交的反饋?zhàn)鳂I(yè)中，找出兩份具有代表性的作業(yè)發(fā)送到學(xué)生機(jī)上進(jìn)行分析討論，如在解決生成物濃度對(duì)提高合成氨反應(yīng)速率的影響時(shí)，一組學(xué)生認(rèn)為應(yīng)增大濃度，另一組學(xué)生則認(rèn)為要降低濃度，教師順勢(shì)引導(dǎo)小組成員查看課件中合成氨的速率方程，引發(fā)小組之間討論交流、發(fā)表看法，共同得出結(jié)論：應(yīng)該是降低氨氣的濃度以提高反應(yīng)速率。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有傳統(tǒng)媒體不可比擬的優(yōu)勢(shì)，但也存在先天的局限。只有學(xué)習(xí)的指向性得到保證才能節(jié)省課堂時(shí)間，才能保證絕大多數(shù)學(xué)生通過(guò)課堂的學(xué)習(xí)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生才有時(shí)間在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上學(xué)習(xí)自己感興趣的內(nèi)容，拓寬視野，提升自主合作學(xué)習(xí)效果?？傊?，基于網(wǎng)絡(luò)背景下的自主合作學(xué)習(xí)，使教材內(nèi)容與生動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)信息有機(jī)整合，優(yōu)化了課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提高了課堂教學(xué)效率；既發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)了學(xué)生自主合作學(xué)習(xí)的能力和意識(shí)。
作者： 沈?qū)毴A 單位：福建寧德市民族中學(xué)
在電池的充放電過(guò)程中，電極材料體積的顯著變化容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的塌陷[13-15]，開(kāi)發(fā)嵌鋰后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的材料是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。Wang等指出，空心圓錐形結(jié)構(gòu)可以有效緩解充放電過(guò)程中結(jié)構(gòu)應(yīng)力和體積變化[16]，從而顯著提高其循環(huán)穩(wěn)定性。受該工作啟發(fā)，本研究組通過(guò)引入碳來(lái)調(diào)整高價(jià)錳被二價(jià)錳離子還原的速率，利用水熱法和Ostwaldripening機(jī)理實(shí)現(xiàn)低結(jié)晶度氧化錳的溶解再結(jié)晶，以及結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑對(duì)晶體的誘導(dǎo)生長(zhǎng)，然后通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)控制，使其滿足氧化錳圓錐形結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)所需要的動(dòng)力學(xué)條件，成功制備了氧化錳空心圓錐體/碳納米復(fù)合材料[17]，如圖1所示；作為鋰離子電池負(fù)極材料，表現(xiàn)出高的電化學(xué)性能。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用復(fù)合材料中的碳加速氧化錳的還原速率，從而顯著降低嵌鋰溫度（380°Cvs.700°C），成功地將氧化錳/碳復(fù)合材料轉(zhuǎn)變成單晶錳酸鋰空心圓錐體鋰離子電池正極材料。表現(xiàn)出高的比電容量（127mAh•g-1vs.理論容量148mAh•g-1）、高功率性能（100mAh•g-1，50C）和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（>1000次）[18]。因?yàn)橼I電容材料的電化學(xué)反應(yīng)僅僅發(fā)生在材料的表面，減小顆粒尺寸還可以顯著提高材料的電化學(xué)活性[19-21]。本研究組利用結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑對(duì)晶面的誘導(dǎo)生長(zhǎng)，通過(guò)控制反應(yīng)物界面溫度濃度梯度，制備了多種超細(xì)超薄層狀化合物，顯著提高了其電化學(xué)活性。采用雙表面活性劑六亞甲基四胺和水合肼對(duì)晶面進(jìn)行誘導(dǎo)生長(zhǎng)，并控制界面的反應(yīng)-擴(kuò)散速率，利用水熱反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了不同厚度氫氧化鎳納米片的可控制備及自組裝，得到的超薄氫氧化鎳納米片組裝形成的花狀結(jié)構(gòu)具有最優(yōu)異的電容特性，明顯優(yōu)于較厚納米片的組裝體[22]；基于水熱環(huán)境中強(qiáng)堿溶液對(duì)二氧化錳納米線表面微區(qū)的反應(yīng)-擴(kuò)散速率，制備出具有超高長(zhǎng)徑比的超細(xì)二氧化錳納米線（直徑約3-6nm），顯著提高了其比電容量[23]，且其電化學(xué)性能優(yōu)于Tang等和Xiao等課題組報(bào)道的二氧化錳納米帶[24]、納米管[25]等結(jié)構(gòu)；通過(guò)控制反應(yīng)速率和氧化錳的晶體生長(zhǎng)習(xí)性，通過(guò)簡(jiǎn)單的液相法合成了具有不同結(jié)晶度的超薄二氧化錳層狀結(jié)構(gòu)，研究結(jié)果表明氧化錳的結(jié)晶度越低、比表面積越大，其比電容量越高[26]。通過(guò)構(gòu)建超薄超細(xì)的納米結(jié)構(gòu)以及新型穩(wěn)定的空心結(jié)構(gòu)來(lái)提高電極材料的電化學(xué)活性和穩(wěn)定性是切實(shí)可行的。超薄超細(xì)納米結(jié)構(gòu)可以提供更高的比表面積和電化學(xué)反應(yīng)效率，進(jìn)而提高活性材料利用率及其電化學(xué)性能；空心圓錐形結(jié)構(gòu)可以存儲(chǔ)大量的電解液，保證快速的電子離子傳輸，并能夠有效緩解電極材料在充放電過(guò)程中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和體積變化，提高其穩(wěn)定性。
2界面限域反應(yīng)控制制備金屬氧化
物嵌入介孔碳雜化材料氧化錳作為典型的過(guò)渡金屬氧化物儲(chǔ)能材料，具有高理論容量、廉價(jià)等優(yōu)勢(shì)；但是，當(dāng)氧化錳應(yīng)用于超級(jí)電容器電極材料時(shí)，其電導(dǎo)率低、且在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中容易導(dǎo)致錳離子的部分溶解（2Mn3+Mn4++Mn2+），導(dǎo)致其功率特性和循環(huán)性能比較差，阻礙了其在電化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用[27,28]。目前，解決這些問(wèn)題的主要方法是將MnO2負(fù)載在導(dǎo)電化合物的表面。例如，Guo等成功地將MnO2負(fù)載在導(dǎo)電高分子/石墨烯復(fù)合物的表面[29]，Xia等將MnO2納米片生長(zhǎng)在碳納米管外表面[30]。采用上述方法雖然可以顯著提高M(jìn)nO2的電化學(xué)活性，但是復(fù)合材料的比電容量小，且MnO2留在外部，錳離子的部分溶解問(wèn)題仍然存在。針對(duì)這些不足，本研究組提出了制備金屬氧化物嵌入介孔碳納米雜化材料的思路（如圖2a所示）[31,32]，這種結(jié)構(gòu)不僅體現(xiàn)了介孔碳高功率特性與金屬氧化物高能量特性之間的強(qiáng)耦合作用，而且避免了金屬氧化物與電解液的直接接觸，從而有效緩解了充放電過(guò)程中的溶解問(wèn)題。制備過(guò)程主要利用多巴胺構(gòu)筑固-液反應(yīng)界面，借助聚多巴胺的氨基和羥基與金屬離子之間的絡(luò)合反應(yīng)生成金屬有機(jī)化合物，通過(guò)碳化過(guò)程創(chuàng)新性地制備了金屬氧化物嵌入介孔碳雜化材料，如圖2b-2c所示；氧化錳嵌入介孔碳雜化結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的比電容量高達(dá)266F•g-1，在60A•g-1的大電流密度下比電容量仍保持150F•g-1，明顯高于純MnO2納米線（75F•g-1，20A•g-1）；經(jīng)過(guò)1200次循環(huán)后比電容量也沒(méi)有明顯下降的趨勢(shì)，顯著提高了其循環(huán)穩(wěn)定性。在此研究工作的基礎(chǔ)上，本研究組還進(jìn)一步設(shè)計(jì)制備了異質(zhì)結(jié)構(gòu)豆莢狀氧化錳/碳納米復(fù)合材料[33]，有效解決了鋰化反應(yīng)過(guò)程中材料體積顯著膨脹所造成的活性材料部分溶解和結(jié)構(gòu)破壞等問(wèn)題。在材料的制備過(guò)程中，利用多巴胺易于成膜的特點(diǎn)，借助氧化錳前驅(qū)體納米線和氧化錳納米線結(jié)晶度的不同，控制碳化過(guò)程中溫度分布，使氧化錳前驅(qū)體納米線發(fā)生原位分解，并斷裂成高結(jié)晶度的氧化錳納米顆粒，從而實(shí)現(xiàn)了豆莢狀氧化錳/碳異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備，且顆粒與顆粒之間存在大量的空隙。作為鋰離子電池負(fù)極材料，這種豆莢狀結(jié)構(gòu)比氧化錳納米線、氧化錳/碳核殼納米線表現(xiàn)出具有更高的容量和充電、放電倍率性能，且經(jīng)過(guò)1000次連續(xù)充放電測(cè)試，循環(huán)前后電極材料的結(jié)構(gòu)保持高度一致性?；诙喟桶芬壮赡さ奶攸c(diǎn)，利用多巴胺構(gòu)筑固-液反應(yīng)界面，來(lái)制備金屬氧化物嵌入介孔碳雜化結(jié)構(gòu)是一種方便可行的方法。該方法可以有效提高金屬氧化物的電導(dǎo)率，并緩解其在電解液中的部分溶解，進(jìn)而提高電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
3新穎三維結(jié)構(gòu)的多元復(fù)合電極材料
對(duì)于納米材料制備過(guò)程，通過(guò)組裝等方法形成具有特定結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料體系具有重要意義，因?yàn)榻M裝體系表現(xiàn)出的特異理化性能，使其在新能源等領(lǐng)域顯示出了良好的應(yīng)用前景。Chen等利用超聲自組裝法成功制備了還原氧化石墨烯-MnO2空心球復(fù)合材料[34]，Zhu等利用靜電自組裝制備了石墨烯包覆蜂窩狀MnO2納米球[35]。但是，由于石墨烯不可避免地發(fā)生再堆疊以及MnO2與之界面只是物理作用力結(jié)合，導(dǎo)致二者的電容性能并不是很理想。因此，目前設(shè)計(jì)和制備具有顯著協(xié)同效應(yīng)和良好界面結(jié)合的異質(zhì)結(jié)構(gòu)并不容易實(shí)現(xiàn)。本研究組利用不同種類結(jié)構(gòu)單元之間的協(xié)同效應(yīng)及其界面耦合作用增強(qiáng)復(fù)合材料的電化學(xué)性能，借助高錳酸鉀溶液的強(qiáng)氧化性與固液界面的化學(xué)反應(yīng)速率控制，組裝了具有特定結(jié)構(gòu)的rGO/CNTs/MnO2等三維復(fù)合材料體系。為進(jìn)一步提高氧化錳材料的大電流充放電能力，本研究組提出了通過(guò)在還原氧化石墨納米片表面生長(zhǎng)碳納米管，構(gòu)建氧化錳電子快速傳遞三維網(wǎng)絡(luò)通道?；贑VD法在還原氧化石墨納米片表面控制生長(zhǎng)碳納米管，有效避免了還原氧化石墨的再堆積，利用高錳酸鉀溶液的強(qiáng)氧化性實(shí)現(xiàn)超薄氧化錳納米片在碳骨架表面的生長(zhǎng)，制備得到rGO/CNTs/MnO2三元納米雜化材料（圖3a）[36]。作為超級(jí)電容器電極材料時(shí)，在60A•g-1的大電流密度下，比電容量仍保持222F•g-1，明顯高于單一組分的氧化錳超薄納米片（僅52F•g-1）?；谏鲜鲅芯抗ぷ?，研究者進(jìn)一步利用高錳酸鉀強(qiáng)的氧化性在氫氧化鎳（Ni(OH)2）納米線和聚苯胺（PANI）納米纖維表面構(gòu)筑固-液反應(yīng)界面，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、攪拌速率等控制其反應(yīng)和擴(kuò)散速率，從而控制氧化錳在固體表面的成核生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了超薄二氧化錳納米片均勻生長(zhǎng)在Ni(OH)2納米線[37]，以及超細(xì)二氧化錳納米顆粒負(fù)載在導(dǎo)電PANI納米纖維（圖3b-c）[38]，長(zhǎng)時(shí)間超聲測(cè)試后復(fù)合材料結(jié)構(gòu)保持完整，其界面結(jié)合牢固。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明復(fù)合材料的電化學(xué)性能明顯優(yōu)于單一組分，各組分之間表現(xiàn)出明顯的協(xié)同效應(yīng)。
4結(jié)論
在相關(guān)研究中表明CH3OOH單分子解離一般具有4種途徑，包括了碳氧鍵斷裂、氫氧健斷裂、氧氧健斷裂以及水分子消去[2]。研究表明在乙醇單分子解離過(guò)程中，對(duì)羥基進(jìn)行測(cè)定（采取激光誘導(dǎo)熒光法），并利用CCSD進(jìn)行計(jì)算可得出氧氧健的鍵能為42.6±1kcal/mol。兩條解離路徑主分別如下：
（1）產(chǎn)生CH3+OH，該路徑盡管具備了最低的解離能，但事實(shí)上產(chǎn)物的穩(wěn)定性并不理想。
（2）將CH3OOH中的水分子消去從而獲取了較為穩(wěn)定的產(chǎn)物，但是解離能較高，與單健解離能差值可達(dá)3.4kcal/mol。另外通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)得到了CH3OOHCH3O+OH該步反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)為3*10^-11，其標(biāo)準(zhǔn)生成熱為-27.3kcal/mol。在298K條件下其生成焓為-30.1±1kcal/mol。H02與RO2反應(yīng)也是有機(jī)化合物降解過(guò)程中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其中就涉及到了自由基HOx的化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)機(jī)理。若該反應(yīng)處于復(fù)雜單態(tài)勢(shì)能面時(shí)，其中合成反應(yīng)將會(huì)占據(jù)主體地位，同時(shí)消去反應(yīng)也具有重要的地位。當(dāng)處于二級(jí)反應(yīng)狀態(tài)時(shí)將會(huì)使CH3O2H、CH2FO2H產(chǎn)生解離，此時(shí)在羰基化作用的導(dǎo)向下會(huì)生成CH2O以及CHFO,而在這個(gè)過(guò)程中H2O事實(shí)上是發(fā)揮了催化劑的作用。CH3O2與HO2的反應(yīng)則相對(duì)較為復(fù)雜，反應(yīng)過(guò)程中會(huì)受到中間體的影響，另外過(guò)渡態(tài)的差異也會(huì)造成反應(yīng)存在不同。以最基本的單勢(shì)能反應(yīng)為例，會(huì)存在六種不同的路徑，其中將得到三種產(chǎn)物，分別為CH3O2H+O2、CH3+O3以及CH4+2O2。
經(jīng)過(guò)振動(dòng)模型整合分析得出其主要機(jī)理如下：圖1CH3O2與HO2的反應(yīng)機(jī)理1若從三態(tài)勢(shì)能面上分析則存在兩種反應(yīng)路徑并生成同一產(chǎn)物即為CH3O2H+3O2，其反應(yīng)機(jī)理具體如下：圖2CH3O2與HO2的反應(yīng)機(jī)理2在眾多反應(yīng)當(dāng)中CH3+HO2CH3OOH是研究領(lǐng)域中最受關(guān)注的反應(yīng)之一，相關(guān)研究對(duì)該反應(yīng)體系進(jìn)行了深層次的分析。在逆反應(yīng)CH3OOHCH3+HO2當(dāng)中，出現(xiàn)氧氧鍵斷裂時(shí)，此時(shí)甲基分子將向氧原子提供一個(gè)H，在這個(gè)過(guò)程中將會(huì)存在一個(gè)四中心過(guò)渡態(tài)。另外若反應(yīng)是基于氧氧鍵的斷裂所形成將從而得到CH3O+OH，此時(shí)該反應(yīng)路徑便會(huì)并不會(huì)出現(xiàn)過(guò)渡態(tài)，真?zhèn)€反應(yīng)吸收熱量為45.7kcal/mol。
二、過(guò)氧乙烷解離反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析
除了過(guò)氧甲烷之外過(guò)氧乙烷也是大氣中羥基的重要來(lái)源之一，其反應(yīng)類型主要為光解反應(yīng)，在光照條件下與部分氧化劑進(jìn)行結(jié)合并效果好，反應(yīng)主要影響因素為氧化劑名都以及反應(yīng)速率。早期研究中將CH3CH2+O2反應(yīng)路徑表達(dá)如下：CH3CH2+O2CH3CH2O2CH2CH2O2HCH2CH2+HO2，從上述反應(yīng)流程來(lái)看這個(gè)過(guò)程中并未出現(xiàn)高級(jí)能壘存在。之后對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了進(jìn)一步的分析并得到了更為詳細(xì)的路徑。Ignatyev認(rèn)為上述反應(yīng)一共存在三個(gè)路徑：（1）先得到CH3CH2O2，之后將分子內(nèi)的乙烯去除。（2）在生成CH3CH2O2之后，通過(guò)分子內(nèi)重組得到CH2CH2O2H，然后分子內(nèi)發(fā)生消除反應(yīng)得到CH2-CH2。（3）在O2氧化作用下將H提取出來(lái)然后進(jìn)行重排獲得CH2CH2OOH。在最近的研究中發(fā)現(xiàn)當(dāng)反應(yīng)處于三重能勢(shì)狀態(tài)下時(shí)會(huì)得到CH3CH2O2H以及O2，該反應(yīng)過(guò)程將放出大量熱，其中釋放出的部分能量將在包含多個(gè)原子的中體現(xiàn)，從而使其進(jìn)入激發(fā)態(tài)，通過(guò)測(cè)定可得在解離過(guò)程中釋放能量可達(dá)250KJ/mol，然后在四中心結(jié)構(gòu)過(guò)渡態(tài)下會(huì)使得碳氧鍵與氫氧鍵斷裂，就形成了CH3CH2+HO2路徑以及CH3CH2O2+H路徑。
三、結(jié)語(yǔ)
由于教學(xué)行為是融合了教師行為、學(xué)生行為和教育信息等的綜合體，具有多樣的、靈活的、富于彈性的特點(diǎn)，且會(huì)受各種因素如教學(xué)資源、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生狀況以及教師理念、教學(xué)能力等的影響，因而教學(xué)行為的探查具有一定的困難性。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者的處理方式是，首先對(duì)教學(xué)行為進(jìn)行分類研究，然后就各類教學(xué)行為的表現(xiàn)進(jìn)行探討。循著這一思路，借鑒他人的研究成果，筆者從教學(xué)過(guò)程的角度將教學(xué)行為劃分為教學(xué)準(zhǔn)備行為、教學(xué)實(shí)施行為（或稱課堂教學(xué)行為）兩類。課堂教學(xué)行為又分為口頭語(yǔ)言行為、非口語(yǔ)媒體手段行為，口頭語(yǔ)言行為包括講授（如講述、講解、講演等）、提問(wèn)（如發(fā)問(wèn)、追問(wèn)、反問(wèn)、質(zhì)疑、設(shè)問(wèn)等）、指導(dǎo)（如指導(dǎo)合作、指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、指導(dǎo)閱讀、指導(dǎo)練習(xí)等）、評(píng)價(jià)（如對(duì)學(xué)生回答、討論、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)結(jié)果、學(xué)習(xí)策略等的評(píng)價(jià)）等。非口語(yǔ)媒體手段行為包括展示（展示實(shí)物、模型、圖表、投影、錄像、PPT等）、演示（演示實(shí)驗(yàn)等）、板書等。然后根據(jù)這一分類，對(duì)兩所學(xué)校教師講授《化學(xué)反應(yīng)原理》的教學(xué)過(guò)程（包括講稿、導(dǎo)學(xué)案和部分的授課PPT）進(jìn)行分析，對(duì)部分江蘇省特級(jí)教師的教學(xué)錄像進(jìn)行研究，以獲取鮮活的《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊的課堂實(shí)施教學(xué)行為信息。在此基礎(chǔ)上，筆者就《化學(xué)反應(yīng)原理》學(xué)習(xí)困難、困難原因等方面編制了“高中《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊教與學(xué)情況調(diào)查”的學(xué)生問(wèn)卷和教師問(wèn)卷，選擇了江蘇三所四星級(jí)中學(xué)高二、高三年級(jí)的453名學(xué)生為調(diào)查對(duì)象，于2014年四月實(shí)施了調(diào)查。共發(fā)放問(wèn)卷453份，回收問(wèn)卷450份，有效問(wèn)卷445份（有效率為98.2%）。在調(diào)查的基礎(chǔ)上，筆者在被調(diào)查的學(xué)校中選擇了12名學(xué)生進(jìn)行了訪談。教師的問(wèn)卷調(diào)查于2014年7月進(jìn)行。調(diào)查對(duì)象總計(jì)20人，其中男教師5人，女教師15人，中級(jí)職稱占85%，高級(jí)職稱占15%，教齡基本分布在8~15年之間。
2研究的結(jié)果與分析
2.1課堂講授行為缺乏學(xué)習(xí)主體指向性，導(dǎo)致事倍功半
學(xué)生為何覺(jué)得化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)難學(xué)？85%的教師認(rèn)為，學(xué)習(xí)困難的產(chǎn)生可能與他們確定講授內(nèi)容時(shí)更多依據(jù)教師的思維過(guò)程而忽視學(xué)生認(rèn)知規(guī)律有關(guān)，可能與他們?cè)趯?shí)際講授過(guò)程中，只通過(guò)簡(jiǎn)單的問(wèn)答和分析得到結(jié)論，沒(méi)有充分過(guò)渡，使講授內(nèi)容思維跳躍性大而導(dǎo)致學(xué)生思維產(chǎn)生斷點(diǎn)有關(guān)。上述調(diào)查結(jié)果包括兩方面的含義。一是說(shuō)明教師確定的講解內(nèi)容忽視了學(xué)生的需求。學(xué)生問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，有58.6%的學(xué)生認(rèn)為，教師講授語(yǔ)言中缺少了對(duì)他們感興趣的實(shí)驗(yàn)功能和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的分析。68.5%的學(xué)生認(rèn)為，教師需要增加應(yīng)用實(shí)例的講解，以便于他們能了解知識(shí)的價(jià)值。78.1%的學(xué)生認(rèn)為需要增加典型例題的剖析，以便于他們能學(xué)會(huì)應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題。95.4%的學(xué)生認(rèn)為，教師講解內(nèi)容中需要增加學(xué)習(xí)策略訓(xùn)練的內(nèi)容。有趣的是，有關(guān)學(xué)習(xí)策略的訓(xùn)練大部分教師卻認(rèn)為自己已經(jīng)很關(guān)注了。通過(guò)訪談、文本分析和教學(xué)觀察，筆者發(fā)現(xiàn)，教師主要關(guān)注的策略是如何記憶和怎樣解題，而對(duì)于怎樣從不同的角度思考、怎樣進(jìn)行遷移、怎樣進(jìn)行對(duì)比和關(guān)系建構(gòu)等方面的策略訓(xùn)練很少。二是說(shuō)明講解的過(guò)程未充分關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。如情境教學(xué)是被學(xué)生認(rèn)同的一種教學(xué)模式，90%的教師也會(huì)經(jīng)常以“化學(xué)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用”來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，但當(dāng)被問(wèn)及“情境展示后，您的教學(xué)行為是”時(shí)，有50%的教師卻表示“分析了情境中的相關(guān)信息后就進(jìn)行核心知識(shí)點(diǎn)的講解，直奔主題”，而引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)情境信息和已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)推演得到結(jié)果的教學(xué)行為被忽視。通過(guò)對(duì)特級(jí)教師教學(xué)錄像的分析，筆者發(fā)現(xiàn)，充分關(guān)注學(xué)習(xí)主體的講授過(guò)程具有如下特點(diǎn)：講授內(nèi)容以學(xué)生原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為起點(diǎn)，然后進(jìn)行邏輯性的、推演式的分析、比較、聯(lián)想、想象、推理等，則能滿足各個(gè)層次的學(xué)生需求，激發(fā)學(xué)生的積極思考，使學(xué)生在抽絲剝繭式的講授中進(jìn)行自我建構(gòu)。這種講解體現(xiàn)了學(xué)生的思維路徑，符合學(xué)生的認(rèn)知速度和認(rèn)知層級(jí)，因而使學(xué)生更能內(nèi)化。在對(duì)教師進(jìn)行調(diào)查時(shí)，85%的教師也已意識(shí)到，教師的講授行為中如缺少對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的了解，缺少對(duì)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的關(guān)注，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，會(huì)導(dǎo)致花很多精力教學(xué)效果卻甚微的后果。
2.2課堂提問(wèn)行為針對(duì)性不夠，導(dǎo)致未啟不發(fā)
《化學(xué)反應(yīng)原理》內(nèi)容的特征決定了學(xué)生理解概念和解決問(wèn)題時(shí)，需要用綜合的、聯(lián)系的、動(dòng)態(tài)的觀點(diǎn)從多個(gè)維度進(jìn)行思考。如研究化學(xué)平衡，就必須考慮化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)反應(yīng)方向、化學(xué)反應(yīng)程度、化學(xué)反應(yīng)條件等多種因素；再如多元弱酸鹽的水解，不僅要考慮其水解程度，還需要考慮多元弱酸根的電離狀況，更需要綜合考慮兩者的關(guān)系。學(xué)生如果缺乏這種思考的習(xí)慣和方法，則在學(xué)習(xí)或問(wèn)題解決中出現(xiàn)困難。課堂提問(wèn)行為在啟發(fā)學(xué)生思考的過(guò)程中起著不可替代的作用。如果教師善于根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)狀況，通過(guò)發(fā)問(wèn)、追問(wèn)、反問(wèn)、質(zhì)疑、設(shè)問(wèn)等手段，則能誘發(fā)學(xué)生反思自己的認(rèn)知缺陷，拓展自己的思維角度，激發(fā)探究欲望，促進(jìn)知識(shí)的理解。但87.5%的學(xué)生認(rèn)為，教師的“追問(wèn)、提問(wèn)”并沒(méi)有有效地幫助他們理解知識(shí)，問(wèn)題出在哪里？本課題從教師教學(xué)行為層面考察，發(fā)現(xiàn)主要存在如下問(wèn)題：一是教師關(guān)注預(yù)設(shè)性問(wèn)題的實(shí)施，忽視生成性問(wèn)題的解決。問(wèn)卷調(diào)查中，65%的教師承認(rèn)，他們對(duì)學(xué)生生成性問(wèn)題的質(zhì)疑和追問(wèn)不夠。近半數(shù)的學(xué)生也表示，教師在課堂中發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在困惑后，沒(méi)有了解學(xué)生不懂的原因，而是自作主張地變換方式講解。二是教師通常針對(duì)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行提問(wèn)，而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行遷移、拓展思維角度、感悟方法的提問(wèn)較少。如只有45.7%的學(xué)生表示，教師會(huì)對(duì)其模糊認(rèn)識(shí)進(jìn)行追問(wèn)，只有4.4%的學(xué)生表示，教師會(huì)對(duì)他們膚淺的認(rèn)識(shí)進(jìn)行質(zhì)疑，只有27.8%的學(xué)生表示，教師有時(shí)會(huì)通過(guò)提問(wèn)引導(dǎo)他們產(chǎn)生多種認(rèn)識(shí)。三是提出的問(wèn)題忽視了學(xué)生的差異性，通常用同樣的問(wèn)題提問(wèn)所有的學(xué)生，忽視了難度或深度廣度逐步提高的，由淺入深、由易到難、循序漸進(jìn)的梯度性問(wèn)題的使用，忽視了引導(dǎo)不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)學(xué)生思維向深度和廣度發(fā)展的教學(xué)，導(dǎo)致部分學(xué)生被動(dòng)接受、機(jī)械記憶。筆者對(duì)江蘇省中學(xué)化學(xué)特級(jí)教師的教學(xué)觀摩和文本分析后發(fā)現(xiàn)，他們都具有這樣共同的特點(diǎn)：擅長(zhǎng)在教學(xué)過(guò)程中創(chuàng)設(shè)條理明晰、合乎邏輯、符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的“梯度式”問(wèn)題解決情境，通過(guò)推演的方式，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深、自現(xiàn)象而本質(zhì)、從具體到抽象地深入思考和探究。同時(shí)，通過(guò)一連串的追問(wèn)，讓學(xué)生由表及里、由淺入深、由易到難地拾級(jí)而上，使學(xué)生在形成表象的基礎(chǔ)上向邏輯思維轉(zhuǎn)化，搞清反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，找出規(guī)律。這些特級(jí)教師的提問(wèn)教學(xué)行為從正面說(shuō)明，具有針對(duì)性的、啟發(fā)性的提問(wèn)對(duì)于學(xué)生化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)學(xué)習(xí)的重要影響。
2.3課堂教學(xué)行為側(cè)重于激發(fā)較低層次認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣喪失
積極良好的認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)是學(xué)生獲取知識(shí)、提高認(rèn)知水平的重要內(nèi)驅(qū)力。問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果表明，高中化學(xué)教師在進(jìn)行《化學(xué)反應(yīng)原理》的教學(xué)中，已充分認(rèn)識(shí)到促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)的重要性，但訪談中許多教師表示，“明明說(shuō)了這是很重要的知識(shí)點(diǎn)，反復(fù)強(qiáng)調(diào)，多次說(shuō)明，但是學(xué)生的掌握情況還是很差”。其中緣故在學(xué)生問(wèn)卷中找到了答案。68.3%的學(xué)生表示，教師教學(xué)中強(qiáng)調(diào)最多的學(xué)習(xí)目的是高考，他們知道這些知識(shí)對(duì)高考很重要，但久而久之，腦海中的許多個(gè)“很重要”已經(jīng)不分彼此，他們對(duì)“很重要”已麻木，而重要在何處卻不得而知。教學(xué)觀摩分析結(jié)果也顯示，中學(xué)教師在教學(xué)過(guò)程中確實(shí)存在“以考為綱，以考定教”的行為，學(xué)生在長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)過(guò)程中也已經(jīng)習(xí)慣這種目標(biāo)定位，缺乏積極的認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)。這樣的認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)從短期來(lái)看會(huì)有一定的教學(xué)效果，但是隨著知識(shí)點(diǎn)的增加，學(xué)生腦海中“特別重要”的東西越來(lái)越多，遺忘和混淆也越來(lái)越嚴(yán)重，學(xué)習(xí)興趣也會(huì)逐步喪失。問(wèn)卷調(diào)查中，有87.7%的學(xué)生表示，教師分析化學(xué)原理知識(shí)在生產(chǎn)生活中的作用時(shí)，能提高他們學(xué)習(xí)的積極性。教學(xué)觀摩分析結(jié)果也顯示，如果教師能給予積極的認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)的引導(dǎo)，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)在解釋自然界中的現(xiàn)象、揭示化學(xué)反應(yīng)規(guī)律、促進(jìn)生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展中具有的重要作用，讓學(xué)生體會(huì)到揭示各個(gè)知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)系以及進(jìn)行各種量的轉(zhuǎn)變的樂(lè)趣，那無(wú)疑會(huì)深層次激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知興趣，促使他們主動(dòng)地學(xué)習(xí)。
2.4課堂指導(dǎo)性教學(xué)行為缺乏“指導(dǎo)”，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率不高
筆者在教學(xué)觀摩中發(fā)現(xiàn)，目前中學(xué)化學(xué)教師在《化學(xué)反應(yīng)原理》教學(xué)中教學(xué)行為多種多樣，除講解、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)演示外，交流討論、合作實(shí)驗(yàn)等也是經(jīng)常使用的教學(xué)方式。合作學(xué)習(xí)是以學(xué)生的自主參與和交流合作為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)方式，這種學(xué)習(xí)方式有利于發(fā)揮學(xué)生的主體地位，能提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查也表明，這是學(xué)生喜歡的學(xué)習(xí)方式之一。如88.7%的學(xué)生認(rèn)為交流在學(xué)習(xí)活動(dòng)中有著重要的地位，94.3%的學(xué)生表示喜歡討論式課堂，認(rèn)為討論會(huì)加深自己對(duì)知識(shí)的理解。但許多學(xué)生認(rèn)為，由于教師指導(dǎo)性教學(xué)行為不夠充分，使得這種學(xué)習(xí)方式的學(xué)習(xí)效率不高。如94.0%的學(xué)生認(rèn)為，教師在交流討論內(nèi)容設(shè)計(jì)方面需要改進(jìn)，88.1%的學(xué)生認(rèn)為，交流和合作探究后，教師對(duì)學(xué)生的思維狀況、合作效果進(jìn)行評(píng)價(jià)的教學(xué)行為不充分，89.6%的學(xué)生認(rèn)為教師指導(dǎo)學(xué)生合作交流的行為不夠。而在實(shí)驗(yàn)探究方面，89.2%的學(xué)生希望教師要說(shuō)明“實(shí)驗(yàn)究竟用來(lái)干什么的”，且盡量讓學(xué)生自己實(shí)驗(yàn)并總結(jié)規(guī)律，而不是教師包辦代替。筆者通過(guò)觀摩特級(jí)教師的教學(xué)，發(fā)現(xiàn)他們善于指導(dǎo)合作學(xué)習(xí)，其常見(jiàn)的教學(xué)行為有：一是在師生交流活動(dòng)中，要求學(xué)生立足于任務(wù)進(jìn)行陳述，并通過(guò)不同學(xué)生的陳述引導(dǎo)思維的發(fā)散，教師也可從不同的角度引導(dǎo)學(xué)生思考；二是通過(guò)追問(wèn)的方式引發(fā)學(xué)生深入思考，或誘發(fā)學(xué)生反思自己的模糊認(rèn)識(shí)；三是善于利用實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，然后通過(guò)師生間的一問(wèn)一答，幫助學(xué)生打開(kāi)思路。這些優(yōu)秀教師的教學(xué)行為，啟示我們完善這些教學(xué)行為的方向。
3總結(jié)
1.1多媒體教學(xué)
在《化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與設(shè)備》的教學(xué)過(guò)程中采用多媒體授課，并配有圖像清晰的DVD教學(xué)影片及動(dòng)畫。DVD影片主要選擇了某些設(shè)備進(jìn)行介紹，把這些設(shè)備進(jìn)行拆卸后再進(jìn)行安裝，讓學(xué)生更近一步地了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu);并介紹了某些設(shè)備在了實(shí)際操作中可能出現(xiàn)的事故現(xiàn)象及應(yīng)急處理辦法，讓學(xué)生對(duì)生產(chǎn)實(shí)際了解更加深刻。教學(xué)動(dòng)畫主要對(duì)某些設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行了模擬，使學(xué)生能夠直觀地了解設(shè)備內(nèi)部的運(yùn)行狀況。通過(guò)這些手段使教學(xué)變得直觀、生動(dòng)，極大地提高了學(xué)生的專業(yè)興趣和學(xué)習(xí)積極性。
1.2仿真及實(shí)操教學(xué)
我院建有大型仿真實(shí)訓(xùn)室，可進(jìn)行化工生產(chǎn)單元及工段仿真操作。該實(shí)訓(xùn)中心可以讓學(xué)生在電腦上模擬化工單元操作情境，模擬化工產(chǎn)品生產(chǎn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，彌補(bǔ)了化工生產(chǎn)在真實(shí)裝置上操作受到限制的不利因素。在完成本課程某個(gè)任務(wù)的理論教學(xué)后，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行仿真操作實(shí)踐教學(xué)，將理論與實(shí)踐緊密地聯(lián)系起來(lái)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)積極性。在操作過(guò)程中，學(xué)生可以大膽的設(shè)計(jì)參數(shù)、改變參數(shù)，教師可以設(shè)定故障，讓學(xué)生以小組為單位分析、研討、解決，較好的提高了學(xué)生分析、判斷、解決問(wèn)題的能力。我院實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地已經(jīng)建成，并且配套了各種反應(yīng)器，包括釜式反應(yīng)器，管式反應(yīng)器，固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器等，因此可以在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，增加單元現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)生產(chǎn)設(shè)備具備實(shí)際操作流程各工序及相關(guān)技能得到訓(xùn)練，以便學(xué)生日后能對(duì)現(xiàn)行的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理，確保裝置設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
2豐富教學(xué)內(nèi)容
2.1教學(xué)時(shí)數(shù)及分配
《化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與設(shè)備》所包含的內(nèi)容比較廣泛，因此現(xiàn)有的教學(xué)時(shí)數(shù)(總學(xué)時(shí)60)滿足不了該課程的教學(xué)要求，應(yīng)適當(dāng)將教學(xué)時(shí)數(shù)加大，建議調(diào)整為周學(xué)時(shí)6，共90學(xué)時(shí)，適當(dāng)增加實(shí)踐性教學(xué)，爭(zhēng)取做到理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)比例為3∶1。
2.2課程內(nèi)容
理論知識(shí)模塊應(yīng)著重于反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。建議學(xué)時(shí)58學(xué)時(shí)。充分利用我院仿真實(shí)訓(xùn)基地，增加仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)單元操作仿真，加強(qiáng)理論知識(shí)的理解和掌握，使學(xué)生掌握各個(gè)基本單元過(guò)程的操作控制和調(diào)節(jié)方法，培養(yǎng)分析和解決生產(chǎn)操作中各種工程技術(shù)問(wèn)題的能力。仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:①釜式反應(yīng)器仿真實(shí)驗(yàn)(4學(xué)時(shí));②管式反應(yīng)器仿真實(shí)驗(yàn)(4學(xué)時(shí));③固定床反應(yīng)器仿真實(shí)驗(yàn)(4學(xué)時(shí));④流化床反應(yīng)器仿真實(shí)驗(yàn)(4學(xué)時(shí))。我院實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地已經(jīng)建成，并且配套了各種反應(yīng)器，包括釜式反應(yīng)器，管式反應(yīng)器，固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器等，因此可以在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，增加單元現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)生產(chǎn)設(shè)備具備實(shí)際操作流程各工序及相關(guān)技能得到訓(xùn)練，以便學(xué)生日后能對(duì)現(xiàn)行的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理，確保裝置設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn);反應(yīng)器操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:①釜式反應(yīng)器技能操作(4學(xué)時(shí));②固定床反應(yīng)器技能操作(4學(xué)時(shí));③流化床反應(yīng)器技能操作(4學(xué)時(shí))。
