時間：2023-03-21 17:12:41
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1．1采樣時間與地點
2012年3月—2013年2月連續(xù)1a監(jiān)測青島市大氣中的VOCs，采樣地點位于嶗山區(qū)金家?guī)X。該點臨近嶗山區(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個小型加油站。
1．2監(jiān)測儀器
利用在線氣相色譜儀觀測大氣中VOCs，儀器為法國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)測含碳個數(shù)在2～6之間的低沸點組分;C6－C12分析儀用于監(jiān)測含碳個數(shù)在6～12之間的高沸點組分。檢測器均采用火焰離子化檢測器(FID)，能確保分析的高靈敏度和高選擇性。儀器校準采取內(nèi)部校準與外部校準相結(jié)合的原則，內(nèi)部校準物質(zhì)為正丁烷(體積分數(shù)60×10－9)、正己烷(體積分數(shù)20．5×10－9)、苯(體積分數(shù)32．5×10－9)，系統(tǒng)每天自動啟動1次內(nèi)部校準程序。外部校準采用56種VOCs的標準氣體，每種物質(zhì)的體積分數(shù)在110×10－9～120×10－9之間，至少每月校準1次。
2結(jié)果與討論
2．1VOCs濃度水平及組成
對青島市大氣中50種VOCs組分進行定量分析，其中包括烷烴29種、烯烴7種、芳香烴14種。觀測期間，該市大氣總VOCs體積分數(shù)(小時值)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)勢物種的體積分數(shù)與國內(nèi)外城市的比較結(jié)果。由表1可見，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，乙苯的濃度水平與北京、達拉斯近似。
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，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，低沸點的VOCs揮發(fā)加劇，增加了來自加油站、汽車油箱直接揮發(fā)的有機物［14］。此外，夏、秋季正值青島旅游高峰，《2012年青島市統(tǒng)計公報》表明，當年共接待游客5717．5萬人次，若按45座的旅游巴士計算，則至少有127萬輛機動車出入該市，尾氣排放大幅升高，戶外燒烤興起也有較大貢獻。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、機動車尾氣排放增多、植被釋放增多等因素有關;芳香烴秋、冬季濃度較春、夏季高，可能受工業(yè)源、機動車源的綜合影響。
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。由圖2可見，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、晚高峰對應。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輻射加強，污染物被稀釋且部分經(jīng)光化學反應被轉(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，濃度又迅速升高并在18:00前后達到峰值。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、晚高峰有明顯對應關系，主要與機動車尾氣排放增加有關。芳香烴的日變化規(guī)律與烷烴、烯烴不同，夏季日變化趨勢較平緩，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
由于不同時期交通活動、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個星期對VOCs各組分、氮氧化物進行周末效應分析，見圖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，可能與工作日機動車源、工業(yè)源等活動增加有關。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，由于氮氧化物主要來源于機動車尾氣，進一步證實了機動車源對工作日的重要貢獻。
2．3VOCs物種間的相關性及來源分析
將大氣壽命近似的VOCs物種作相關性分析，由于相同的物理混合、光化學去除過程會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源［8］。表2為青島市VOCs優(yōu)勢物種相關性分析。由表2可知，反－2－丁烯與順－2－丁烯的相關性較高，且比值為1．23，與北京隧道實驗的結(jié)果［15］接近，可推斷這2種烯烴主要來自機動車尾氣。苯、甲苯、乙苯相關系數(shù)在0．6～0．9之間，說明其排放源類似。甲苯/苯的比值(T/B值)可用來評價機動車尾氣對苯系物的貢獻，一般認為T/B值接近2．0表示機動車尾氣貢獻顯著［3］，T/B值偏離2．0越遠說明受機動車影響越小，而受溶劑揮發(fā)、工業(yè)源等影響越大。研究表明中國香港機動車貢獻顯著(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，遠小于2．0，說明溶劑揮發(fā)、工業(yè)源影響較大。烷烴物種與苯系物的相關性較低、污染來源不同，一般認為烷烴來自機動車排放、汽油揮發(fā)或燃料泄漏等過程。表2中丙烷和正丁烷、異丁烷的相關系數(shù)均在0．60以上，且與乙烯(燃燒過程產(chǎn)物)、異戊烷(汽油主要組分)相關性較低，由于丙烷是液化石油氣(LPG)主要成分［15］，可判定這3個物種主要來自以LPG為燃料的車輛排放。
2．4化學反應活性
臭氧為二次污染物，是復雜光化學反應的產(chǎn)物，并且受氣象因素的影響。通常用OH自由基消耗速率(LOH)估算初始過氧自由基(RO2)的生成速率，該反應是臭氧形成過程的決定步驟［18］，因此可通過LOH值大致比較不同組分對臭氧生成的貢獻。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，但由于其化學反應活性較低，夏季的臭氧生成貢獻為15．1%，冬季僅為11．6%;芳香烴對臭氧生成貢獻在夏季為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遠高于烷烴和芳香烴，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、冬季臭氧生成貢獻較高的VOCs物種可得，夏季前5位貢獻較高的物種(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
從知識的概括抽象程度來看，孤立的某一、兩個化學反應的實例及其應用往往價值有限。要使它們變得真正富有教育意義，就必須把它們納入到學科知識的結(jié)構(gòu)中，需要把事實(實例)、概念和規(guī)律與化學觀念、學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、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、化學反應的驗證等組合起來，讓學生能夠基于這些不同層次知識間的內(nèi)在聯(lián)系實現(xiàn)知識的拓展和知識結(jié)構(gòu)的改造(見圖1)，讓學生能夠從中領悟更有普遍意義、具有持久遷移價值的學科思想觀點與解決問題的思路和方法，以提升學生的化學思維水平。以“二氧化碳與堿的反應”為載體來感悟?qū)W科中普適性更高的化學觀念、重要概念與方法，需要學生“穿越”事實，需要讓學生經(jīng)歷以事實、現(xiàn)象、規(guī)律為基礎的比較與分析、歸納與概括、觀點表達與質(zhì)疑等思維活動。這是實現(xiàn)學生知識改造、完善學生認知結(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無明顯現(xiàn)象等內(nèi)容為認識對象，圍繞“探究化學反應發(fā)生的證據(jù)”這一核心任務，需要引導學生利用聯(lián)系和變化的觀點，整合之前所學的相關知識，通過比較、分析、概括等思維過程，逐步完善相應的分析思路與方法(見表1)。
2學生的認識發(fā)展與障礙分析
物質(zhì)的性質(zhì)、反應與檢驗，化學反應發(fā)生的驗證與物質(zhì)的變質(zhì)等內(nèi)容涉及的知識點多，其綜合性較強，學生學習存在一定困難。表現(xiàn):少數(shù)學生對實驗現(xiàn)象的描述不準確，對實驗原理的分析及化學方程式的書寫有錯誤;在有關實驗探究及方案設計方面，大多數(shù)學生沒有思路或思路混亂，對實驗過程的描述和分析不清楚等。多數(shù)學生能夠依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)對單一物質(zhì)進行檢驗、解釋相關現(xiàn)象等，但對于相對復雜的問題，如兩種物質(zhì)同時存在如何檢驗某一種物質(zhì)時，想不到或不會分析排除干擾，不能將知識綜合運用?；谏鲜龇治?，學生在復習過程中需要發(fā)展的方面主要如下:①知識的鞏固與提升。以“二氧化碳與堿的反應”為載體，將常見物質(zhì)(二氧化碳、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鈣)與上述反應建立關聯(lián)，建立這幾種物質(zhì)的性質(zhì)、反應、檢驗與轉(zhuǎn)化的認識，幫助學生建立有聯(lián)系的知識，促進知識的鞏固、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為探究點，從驗證反應物減少、驗證有新物質(zhì)生成兩個角度來探究反應是否發(fā)生，在問題解決的過程中促進學生完善分析思路與方法。③認識角度的拓展，將知識應用于解決較為復雜的問題。如，換個角度看“二氧化碳與堿的反應”，引出氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問題，按照是否變質(zhì)、是部分變質(zhì)還是完全變質(zhì)等問題的探究，將常見的堿(氫氧化鈉)與鹽(碳酸鈉)的性質(zhì)、反應與檢驗融入其中。物質(zhì)的檢驗需利用物質(zhì)的性質(zhì)差異來進行。利用氫氧化鈉與碳酸鈉的化學性質(zhì)差異來分析和解決氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問題(見表2)，可以幫助學生形成較為清晰的思考問題的路徑，有利于幫助學生應用所學知識解決實際問題。
3復習教學活動設計
(1)復習教學的整體思路基于上述分析，在“二氧化碳與堿的反應”復習教學中，基于學生的認知基礎與發(fā)展需要，從物質(zhì)的性質(zhì)、檢驗、轉(zhuǎn)化(變質(zhì))以及化學反應的驗證等多角度來深入認識化學反應便成為復習的核心所在。為此，將“二氧化碳與堿的反應”專題進行整體復習教學設計:第1課時，定性分析二氧化碳與堿的反應，側(cè)重物質(zhì)檢驗、反應發(fā)生的驗證以及堿的變質(zhì)問題;第2課時，定量分析二氧化碳與堿的反應，解決實驗裝置的分析及實驗中某物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的計算等問題。(2)主要復習活動舉例以第1課時的教學為例。教學思路如下:(課的引入)二氧化碳與堿反應的再認識(任務1)探究二氧化碳與氫氧化鈉溶液是否發(fā)生了反應(任務2)分析堿的變質(zhì)問題(任務3)提升思路與方法，解決新的問題。任務1和任務2的設計，體現(xiàn)了同一問題的不同認識角度，即通過檢驗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，還能分析堿液是否變質(zhì)的問題。任務3的設計，注重在解決新的問題過程中，增進學生的理解力，并形成應用化學反應分析問題的思路和方法?，F(xiàn)就其中的主要活動設計簡要說明如下。任務1探究二氧化碳與氫氧化鈉是否發(fā)生了反應［問題1］如何用實驗證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應?［素材1］2013年北京化學中考32題實驗裝置(見圖2)。［學生活動1］分析此裝置的特點及小氣球的作用。思考并討論:證明二氧化碳與氫氧化鈉反應需進行的操作、相應的實現(xiàn)現(xiàn)象及發(fā)生的相關反應是什么。［設計意圖］利用圖2所示的實驗裝置，證明二氧化碳與氫氧化鈉反應的實驗操作依次為: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)生的反應是CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O反應;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)生的反應是CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O。以此作為教學素材，將反應原理與實驗裝置、操作有機整合，指導學生如何看實驗裝置圖，如何在新的實驗情境中分析化學反應，從而體會到如何利用化學反應解釋現(xiàn)象、檢驗物質(zhì)、說明反應的發(fā)生。［素材2］學生探究二氧化碳與氫氧化鈉反應的實驗微視頻。［問題2］想一想實驗還有需要完善的地方嗎?有哪些干擾因素?如何排除干擾?［學生活動2.1］觀看學生實驗視頻，思考和交流實驗探究二氧化碳與氫氧化鈉的反應的思路:通過驗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，說明二氧化碳與氫氧化鈉溶液反生了反應。討論和分析實驗的干擾物質(zhì)及排除方法:瓶中有可能存在沒有反應完的二氧化碳。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。若無明顯現(xiàn)象，說明瓶中二氧化碳已完全反應。［追問］設計實驗通過氣壓差能否驗證二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應?［學生活動2.2］思考并交流需排除氫氧化鈉溶液中水的干擾，學生能想到做對比和控制變量的實驗。觀看用氫氧化鈉固體與二氧化碳反應的視頻，說明通過證明二氧化碳減少，產(chǎn)生氣壓差也能證明二氧化碳與氫氧化鈉反應發(fā)生。［方法提升］在互動交流中師生共同總結(jié)檢驗無明顯現(xiàn)象反應發(fā)生的方法。［設計意圖］播放學生實驗的微視頻，將實驗原理、裝置的理論分析與學生探究實驗的實踐相結(jié)合，能有效地激發(fā)學生新的學習。利用連續(xù)性的問題引導學生思考、討論和交流，讓學生參與實驗探究的全過程。一方面幫助學生理清檢驗無明顯現(xiàn)象反應發(fā)生的思路，即可以從驗證反應物的減少、驗證有新物質(zhì)生成兩個角度來考慮;另一方面引導學生發(fā)現(xiàn)驗證實驗中的干擾因素并考慮如何排除干擾，在問題分析與解決的過程中提升化學思維，培養(yǎng)思維的嚴謹和發(fā)散性。任務2對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。［學生活動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。［問題3］如何檢驗這瓶氫氧化鈉溶液是否變質(zhì)及變質(zhì)的程度呢?［學生活動3.2］思考如何來分析氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問題，設計相應的實驗方案并完成學案中的相關內(nèi)容。［追問］若證明氫氧化鈉溶液部分變質(zhì)，如何排除碳酸鈉對氫氧化鈉檢驗的干擾?［學生活動3.3］交流完成的學案(見表3)及設計的實驗方案(見表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。［設計意圖］提出氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問題，給學生一個新的視角，通過分析與討論，讓學生體會到通過檢驗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，還能幫助分析堿液是否變質(zhì)，這樣給學生之前已完成的復習增添了新的意義。分析氫氧化鈉溶液是否變質(zhì)的關鍵要看是否有碳酸鈉存在，因此可以利用碳酸鈉的性質(zhì)進行檢驗。分析氫氧化鈉的變質(zhì)程度關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。要說明變質(zhì)程度關鍵是要證明氫氧化鈉是否存在。要檢驗氫氧化鈉的存在，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，引導學生學會從哪些角度分析、如何通過實驗來證明氫氧化鈉堿液的變質(zhì)問題，促進學生將知識轉(zhuǎn)化為解決實際問題的能力。在實驗方案的書寫與交流方面，要求學生從“取、加、若、則”四個方面做答，以規(guī)范和提升學生實驗方案的書寫與表達水平。任務3提升思路與方法，解決新的問題［問題］利用二氧化碳與堿液反應能解決哪些問題?如何解決呢?［學生活動］總結(jié)所復習的內(nèi)容，在教師引導下學生完善板書內(nèi)容(見圖3)［拓展應用］有一包久置的生石灰干燥劑，你能探究哪些問題?請說出你的思路與方法。［設計意圖］通過“二氧化碳與堿的反應”特點及其應用的分析，整理所復習的知識內(nèi)容，讓學生進一步體會多角度地認識化學反應;通過板書(見圖3)結(jié)構(gòu)化地呈現(xiàn)的內(nèi)容與分析要點，將分析問題的角度與思維可視化，讓學生清晰地知道證明化學反應發(fā)生的思路、分析堿液是否變質(zhì)及變質(zhì)程度的方法。設計的拓展應用，重在促進學生運用所學知識解決相關的不同問題，既是給學生提供更多的練習與應用的機會，也可以用此來說明或檢測學生是否掌握了所復習的內(nèi)容。
4結(jié)束語
一、活用網(wǎng)絡整合資源，優(yōu)化自主合作學習
選取“化學反應條件的優(yōu)化———工業(yè)合成氨”一課進行網(wǎng)絡背景下的自主合作學習的原因有：一是本節(jié)課內(nèi)容是“化學反應的方向”“化學反應的限度”“化學反應的速率”等化學理論知識的延續(xù)拓展，也是學生綜合利用化學理論知識解決實際問題的具體案例，而合成氨反應也是學生熟悉的、典型的平衡體系，是重要的化學工業(yè)之一；二是本節(jié)課教學內(nèi)容難度不大，但內(nèi)容相對分散，而且是學生自開設化學課以來第一次較多地接觸到化工生產(chǎn)，適于安排網(wǎng)絡教學形式；三是經(jīng)過高中一年的訓練，學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獲取知識的能力，參與意識、合作意識已有較明顯的提高。同時學生已經(jīng)完成信息技術課程的學習，掌握信息技術操作的基本技能，足以勝任網(wǎng)絡背景下自主合作學習的要求。通過自我實踐和探索完成知識的學習和建構(gòu)是自主合作學習的核心，而網(wǎng)絡背景下的自主合作學習的關鍵是如何運用網(wǎng)絡平臺整合教學資源。在實施本課程教學時，主要從兩方面入手：一方面將學習資源進行篩選、整合，優(yōu)化呈現(xiàn)方式。如將有關合成氨的學習資源整合成一份資料包，內(nèi)含：導學案的Word文檔，合成氨生產(chǎn)的溫度、壓強、催化劑數(shù)據(jù)分析模型、曲線圖，合成氨工廠模型建造過程的視頻，合成氨生產(chǎn)網(wǎng)絡搜索關鍵詞及網(wǎng)址等，這樣做有助于學生利用紛繁復雜的知識進行有序的學習；另一方面將學生資源進行整合。如合理地將學生進行分組，本次授課班級有40位學生，通過精心巧妙地編排座位，分為12個小組，每個小組3～4名學生，一人負責上網(wǎng)查資料，一人負責查詢提供的信息，一人負責引導討論并完成電子導學案。分組時力求每個小組的學力水平保持相對均衡，每組都要有較為活躍、善于關心和鼓勵他人的學生，以增強組員之間的合作意識。在自主合作學習過程中，要求小組成員明確分工并相互交換角色。整合教學資源的目的是為了運用，那么經(jīng)過整合的教學資源在課堂上能呈現(xiàn)出預期的精彩嗎？不一定，有時可能跟教師的預期相差很遠，這就需要靈活運用網(wǎng)絡平臺，把握教學資源呈現(xiàn)的時機和呈現(xiàn)的形式。如在本節(jié)課的教學過程中，講到合成氨工廠需要龐大而復雜的設備時，順勢引導學生觀看資料包中的三維動畫及課件中的圖片，讓學生直觀感受實現(xiàn)合成氨工業(yè)化生產(chǎn)的困難，學生就會產(chǎn)生質(zhì)疑：“既然實現(xiàn)合成氨工業(yè)化生產(chǎn)那么困難，不研究可以嗎？”此時，借機引導學生查看課前印發(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，緊接著用教師機展示歸納好的合成氨的重要性，進而讓學生明白學習這節(jié)課的必要性和重要性。利用網(wǎng)絡平臺采集資源、整合資源，并靈活地運用于課堂教學實踐中，使課堂教學充滿無窮的魅力；同時把課堂交給學生，讓他們大膽嘗試，學習效率自然就提高了，從而優(yōu)化自主合作學習。
二、妙用網(wǎng)絡克服弊端，提升自主合作學習效果
網(wǎng)絡背景下的自主合作學習以學生為主，開放性很強，豐富的教學素材為學生提供了多樣化學習的可能，但是，若沒有方法指導進行盲目的學習，是很難抓住課程重難點的。另外，課堂有限的時間未必能保證學生學習所有的教學素材。因此，要發(fā)揮網(wǎng)絡平臺的優(yōu)勢，除了選取合適的教學內(nèi)容，充分做好學情分析以外，還需要教師對學生可能的學習手段和方式做好充分的預設，保證在有限的教學時間內(nèi)幫助學生達成教學目標。這就需要教師在教學過程設計和教學資源整合上做好文章，充分發(fā)揮教師的引導作用。如在實施本課教學時，從以下幾個角度入手：一是課前進行理論分析，明確學生自主合作學習的任務，設計電子導學案，通過網(wǎng)絡發(fā)送在班級QQ群中。在電子導學案中設置的問題有：利用平衡移動的知識分析如何提高氨的產(chǎn)量；利用化學反應速率的知識分析如何提高合成氨的反應速率；從化學平衡的角度和化學反應速率的角度分析溫度、壓強、催化劑、反應物濃度和生成物濃度對合成氨的影響。當學生在自主合作學習過程中可能會發(fā)現(xiàn)達到高轉(zhuǎn)化率與高反應速率所需條件會產(chǎn)生相互矛盾時，再追問幾個問題：壓強怎么選擇？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?shù)臅r候?qū)睔鈴幕旌蠚庵蟹蛛x出來？二是教師有目的地查尋信息，精選網(wǎng)絡資源，對豐富的教學素材進行整合與歸納，整理成一份資料包發(fā)送到每臺學生機上。學生可以通過閱讀多媒體課件中提供的信息，并根據(jù)提供的相關網(wǎng)址上網(wǎng)瀏覽相關材料以及閱讀教材P68－69中的“化學與技術”，解決電子導學案中的基本問題。三是在學生自主合作學習時，教師有目的地深入到各小組中，參與學生的交流和討論，對學生的觀點、看法做到心中有數(shù)，并隨機提出問題，引導學生利用網(wǎng)絡平臺提供的學習素材解決問題。如討論“合成氨適宜溫度選擇”這一問題時，學生認為反應速率與化學平衡的結(jié)論有矛盾，教師指導學生查詢PPT課件中“鐵觸媒催化能力———溫度圖”解決溫度問題。四是在師生交流環(huán)節(jié)中選擇與課堂重難點有關的問題加以討論。教師可以利用交互功能，在學生通過網(wǎng)絡平臺提交的反饋作業(yè)中，找出兩份具有代表性的作業(yè)發(fā)送到學生機上進行分析討論，如在解決生成物濃度對提高合成氨反應速率的影響時，一組學生認為應增大濃度，另一組學生則認為要降低濃度，教師順勢引導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：應該是降低氨氣的濃度以提高反應速率。網(wǎng)絡教學有傳統(tǒng)媒體不可比擬的優(yōu)勢，但也存在先天的局限。只有學習的指向性得到保證才能節(jié)省課堂時間，才能保證絕大多數(shù)學生通過課堂的學習，達成教學目標，學生才有時間在網(wǎng)絡平臺上學習自己感興趣的內(nèi)容，拓寬視野，提升自主合作學習效果?？傊诰W(wǎng)絡背景下的自主合作學習，使教材內(nèi)容與生動的網(wǎng)絡信息有機整合，優(yōu)化了課堂教學結(jié)構(gòu)和學生的學習方式，提高了課堂教學效率；既發(fā)揮了教師的主導作用，又充分體現(xiàn)了學生的主體作用，培養(yǎng)了學生自主合作學習的能力和意識。
作者： 沈?qū)毴A 單位：福建寧德市民族中學
在電池的充放電過程中，電極材料體積的顯著變化容易導致結(jié)構(gòu)的塌陷[13-15]，開發(fā)嵌鋰后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的材料是解決這一問題的關鍵。Wang等指出，空心圓錐形結(jié)構(gòu)可以有效緩解充放電過程中結(jié)構(gòu)應力和體積變化[16]，從而顯著提高其循環(huán)穩(wěn)定性。受該工作啟發(fā)，本研究組通過引入碳來調(diào)整高價錳被二價錳離子還原的速率，利用水熱法和Ostwaldripening機理實現(xiàn)低結(jié)晶度氧化錳的溶解再結(jié)晶，以及結(jié)構(gòu)導向劑對晶體的誘導生長，然后通過反應器內(nèi)溫度場、濃度場控制，使其滿足氧化錳圓錐形結(jié)構(gòu)生長所需要的動力學條件，成功制備了氧化錳空心圓錐體/碳納米復合材料[17]，如圖1所示；作為鋰離子電池負極材料，表現(xiàn)出高的電化學性能。在此基礎上，進一步利用復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]。因為贗電容材料的電化學反應僅僅發(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活性[19-21]。本研究組利用結(jié)構(gòu)導向劑對晶面的誘導生長，通過控制反應物界面溫度濃度梯度，制備了多種超細超薄層狀化合物，顯著提高了其電化學活性。采用雙表面活性劑六亞甲基四胺和水合肼對晶面進行誘導生長，并控制界面的反應-擴散速率，利用水熱反應實現(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)境中強堿溶液對二氧化錳納米線表面微區(qū)的反應-擴散速率，制備出具有超高長徑比的超細二氧化錳納米線（直徑約3-6nm），顯著提高了其比電容量[23]，且其電化學性能優(yōu)于Tang等和Xiao等課題組報道的二氧化錳納米帶[24]、納米管[25]等結(jié)構(gòu)；通過控制反應速率和氧化錳的晶體生長習性，通過簡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]。通過構(gòu)建超薄超細的納米結(jié)構(gòu)以及新型穩(wěn)定的空心結(jié)構(gòu)來提高電極材料的電化學活性和穩(wěn)定性是切實可行的。超薄超細納米結(jié)構(gòu)可以提供更高的比表面積和電化學反應效率，進而提高活性材料利用率及其電化學性能；空心圓錐形結(jié)構(gòu)可以存儲大量的電解液，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程中的結(jié)構(gòu)應力和體積變化，提高其穩(wěn)定性。
2界面限域反應控制制備金屬氧化
物嵌入介孔碳雜化材料氧化錳作為典型的過渡金屬氧化物儲能材料，具有高理論容量、廉價等優(yōu)勢；但是，當氧化錳應用于超級電容器電極材料時，其電導率低、且在電化學反應過程中容易導致錳離子的部分溶解（2Mn3+Mn4++Mn2+），導致其功率特性和循環(huán)性能比較差，阻礙了其在電化學領域中的應用[27,28]。目前，解決這些問題的主要方法是將MnO2負載在導電化合物的表面。例如，Guo等成功地將MnO2負載在導電高分子/石墨烯復合物的表面[29]，Xia等將MnO2納米片生長在碳納米管外表面[30]。采用上述方法雖然可以顯著提高MnO2的電化學活性，但是復合材料的比電容量小，且MnO2留在外部，錳離子的部分溶解問題仍然存在。針對這些不足，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程中的溶解問題。制備過程主要利用多巴胺構(gòu)筑固-液反應界面，借助聚多巴胺的氨基和羥基與金屬離子之間的絡合反應生成金屬有機化合物，通過碳化過程創(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)復合材料的比電容量高達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1200次循環(huán)后比電容量也沒有明顯下降的趨勢，顯著提高了其循環(huán)穩(wěn)定性。在此研究工作的基礎上，本研究組還進一步設計制備了異質(zhì)結(jié)構(gòu)豆莢狀氧化錳/碳納米復合材料[33]，有效解決了鋰化反應過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)破壞等問題。在材料的制備過程中，利用多巴胺易于成膜的特點，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1000次連續(xù)充放電測試，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，利用多巴胺構(gòu)筑固-液反應界面，來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率，并緩解其在電解液中的部分溶解，進而提高電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
3新穎三維結(jié)構(gòu)的多元復合電極材料
對于納米材料制備過程，通過組裝等方法形成具有特定結(jié)構(gòu)的復合材料體系具有重要意義，因為組裝體系表現(xiàn)出的特異理化性能，使其在新能源等領域顯示出了良好的應用前景。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，導致二者的電容性能并不是很理想。因此，目前設計和制備具有顯著協(xié)同效應和良好界面結(jié)合的異質(zhì)結(jié)構(gòu)并不容易實現(xiàn)。本研究組利用不同種類結(jié)構(gòu)單元之間的協(xié)同效應及其界面耦合作用增強復合材料的電化學性能，借助高錳酸鉀溶液的強氧化性與固液界面的化學反應速率控制，組裝了具有特定結(jié)構(gòu)的rGO/CNTs/MnO2等三維復合材料體系。為進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在還原氧化石墨納米片表面生長碳納米管，構(gòu)建氧化錳電子快速傳遞三維網(wǎng)絡通道?；贑VD法在還原氧化石墨納米片表面控制生長碳納米管，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氧化性實現(xiàn)超薄氧化錳納米片在碳骨架表面的生長，制備得到rGO/CNTs/MnO2三元納米雜化材料（圖3a）[36]。作為超級電容器電極材料時，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?，研究者進一步利用高錳酸鉀強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-液反應界面，通過調(diào)節(jié)反應物濃度、反應溫度、攪拌速率等控制其反應和擴散速率，從而控制氧化錳在固體表面的成核生長，實現(xiàn)了超薄二氧化錳納米片均勻生長在Ni(OH)2納米線[37]，以及超細二氧化錳納米顆粒負載在導電PANI納米纖維（圖3b-c）[38]，長時間超聲測試后復合材料結(jié)構(gòu)保持完整，其界面結(jié)合牢固。電化學測試結(jié)果表明復合材料的電化學性能明顯優(yōu)于單一組分，各組分之間表現(xiàn)出明顯的協(xié)同效應。
4結(jié)論
在相關研究中表明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程中，對羥基進行測定（采取激光誘導熒光法），并利用CCSD進行計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3.4kcal/mol。另外通過一系列實驗得到了CH3OOHCH3O+OH該步反應的反應速率常數(shù)為3*10^-11，其標準生成熱為-27.3kcal/mol。在298K條件下其生成焓為-30.1±1kcal/mol。H02與RO2反應也是有機化合物降解過程中十分重要的一個環(huán)節(jié)，其中就涉及到了自由基HOx的化學動力學反應機理。若該反應處于復雜單態(tài)勢能面時，其中合成反應將會占據(jù)主體地位，同時消去反應也具有重要的地位。當處于二級反應狀態(tài)時將會使CH3O2H、CH2FO2H產(chǎn)生解離，此時在羰基化作用的導向下會生成CH2O以及CHFO,而在這個過程中H2O事實上是發(fā)揮了催化劑的作用。CH3O2與HO2的反應則相對較為復雜，反應過程中會受到中間體的影響，另外過渡態(tài)的差異也會造成反應存在不同。以最基本的單勢能反應為例，會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)過振動模型整合分析得出其主要機理如下：圖1CH3O2與HO2的反應機理1若從三態(tài)勢能面上分析則存在兩種反應路徑并生成同一產(chǎn)物即為CH3O2H+3O2，其反應機理具體如下：圖2CH3O2與HO2的反應機理2在眾多反應當中CH3+HO2CH3OOH是研究領域中最受關注的反應之一，相關研究對該反應體系進行了深層次的分析。在逆反應CH3OOHCH3+HO2當中，出現(xiàn)氧氧鍵斷裂時，此時甲基分子將向氧原子提供一個H，在這個過程中將會存在一個四中心過渡態(tài)。另外若反應是基于氧氧鍵的斷裂所形成將從而得到CH3O+OH，此時該反應路徑便會并不會出現(xiàn)過渡態(tài)，真?zhèn)€反應吸收熱量為45.7kcal/mol。
二、過氧乙烷解離反應動力學分析
除了過氧甲烷之外過氧乙烷也是大氣中羥基的重要來源之一，其反應類型主要為光解反應，在光照條件下與部分氧化劑進行結(jié)合并效果好，反應主要影響因素為氧化劑名都以及反應速率。早期研究中將CH3CH2+O2反應路徑表達如下：CH3CH2+O2CH3CH2O2CH2CH2O2HCH2CH2+HO2，從上述反應流程來看這個過程中并未出現(xiàn)高級能壘存在。之后對該反應進行了進一步的分析并得到了更為詳細的路徑。Ignatyev認為上述反應一共存在三個路徑：（1）先得到CH3CH2O2，之后將分子內(nèi)的乙烯去除。（2）在生成CH3CH2O2之后，通過分子內(nèi)重組得到CH2CH2O2H，然后分子內(nèi)發(fā)生消除反應得到CH2-CH2。（3）在O2氧化作用下將H提取出來然后進行重排獲得CH2CH2OOH。在最近的研究中發(fā)現(xiàn)當反應處于三重能勢狀態(tài)下時會得到CH3CH2O2H以及O2，該反應過程將放出大量熱，其中釋放出的部分能量將在包含多個原子的中體現(xiàn)，從而使其進入激發(fā)態(tài)，通過測定可得在解離過程中釋放能量可達250KJ/mol，然后在四中心結(jié)構(gòu)過渡態(tài)下會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
由于教學行為是融合了教師行為、學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，且會受各種因素如教學資源、教學內(nèi)容、學生狀況以及教師理念、教學能力等的影響，因而教學行為的探查具有一定的困難性。國內(nèi)外許多學者的處理方式是，首先對教學行為進行分類研究，然后就各類教學行為的表現(xiàn)進行探討。循著這一思路，借鑒他人的研究成果，筆者從教學過程的角度將教學行為劃分為教學準備行為、教學實施行為（或稱課堂教學行為）兩類。課堂教學行為又分為口頭語言行為、非口語媒體手段行為，口頭語言行為包括講授（如講述、講解、講演等）、提問（如發(fā)問、追問、反問、質(zhì)疑、設問等）、指導（如指導合作、指導實驗、指導閱讀、指導練習等）、評價（如對學生回答、討論、學習態(tài)度、學習結(jié)果、學習策略等的評價）等。非口語媒體手段行為包括展示（展示實物、模型、圖表、投影、錄像、PPT等）、演示（演示實驗等）、板書等。然后根據(jù)這一分類，對兩所學校教師講授《化學反應原理》的教學過程（包括講稿、導學案和部分的授課PPT）進行分析，對部分江蘇省特級教師的教學錄像進行研究，以獲取鮮活的《化學反應原理》模塊的課堂實施教學行為信息。在此基礎上，筆者就《化學反應原理》學習困難、困難原因等方面編制了“高中《化學反應原理》模塊教與學情況調(diào)查”的學生問卷和教師問卷，選擇了江蘇三所四星級中學高二、高三年級的453名學生為調(diào)查對象，于2014年四月實施了調(diào)查。共發(fā)放問卷453份，回收問卷450份，有效問卷445份（有效率為98.2%）。在調(diào)查的基礎上，筆者在被調(diào)查的學校中選擇了12名學生進行了訪談。教師的問卷調(diào)查于2014年7月進行。調(diào)查對象總計20人，其中男教師5人，女教師15人，中級職稱占85%，高級職稱占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習主體指向性，導致事倍功半
學生為何覺得化學反應原理知識難學？85%的教師認為，學習困難的產(chǎn)生可能與他們確定講授內(nèi)容時更多依據(jù)教師的思維過程而忽視學生認知規(guī)律有關，可能與他們在實際講授過程中，只通過簡單的問答和分析得到結(jié)論，沒有充分過渡，使講授內(nèi)容思維跳躍性大而導致學生思維產(chǎn)生斷點有關。上述調(diào)查結(jié)果包括兩方面的含義。一是說明教師確定的講解內(nèi)容忽視了學生的需求。學生問卷統(tǒng)計結(jié)果中，有58.6%的學生認為，教師講授語言中缺少了對他們感興趣的實驗功能和實驗設計的分析。68.5%的學生認為，教師需要增加應用實例的講解，以便于他們能了解知識的價值。78.1%的學生認為需要增加典型例題的剖析，以便于他們能學會應用知識解決問題。95.4%的學生認為，教師講解內(nèi)容中需要增加學習策略訓練的內(nèi)容。有趣的是，有關學習策略的訓練大部分教師卻認為自己已經(jīng)很關注了。通過訪談、文本分析和教學觀察，筆者發(fā)現(xiàn)，教師主要關注的策略是如何記憶和怎樣解題，而對于怎樣從不同的角度思考、怎樣進行遷移、怎樣進行對比和關系建構(gòu)等方面的策略訓練很少。二是說明講解的過程未充分關注學生的認知特點。如情境教學是被學生認同的一種教學模式，90%的教師也會經(jīng)常以“化學在生產(chǎn)生活中的應用”來創(chuàng)設情境，但當被問及“情境展示后，您的教學行為是”時，有50%的教師卻表示“分析了情境中的相關信息后就進行核心知識點的講解，直奔主題”，而引導學生根據(jù)情境信息和已有知識經(jīng)驗推演得到結(jié)果的教學行為被忽視。通過對特級教師教學錄像的分析，筆者發(fā)現(xiàn)，充分關注學習主體的講授過程具有如下特點：講授內(nèi)容以學生原有的知識經(jīng)驗為起點，然后進行邏輯性的、推演式的分析、比較、聯(lián)想、想象、推理等，則能滿足各個層次的學生需求，激發(fā)學生的積極思考，使學生在抽絲剝繭式的講授中進行自我建構(gòu)。這種講解體現(xiàn)了學生的思維路徑，符合學生的認知速度和認知層級，因而使學生更能內(nèi)化。在對教師進行調(diào)查時，85%的教師也已意識到，教師的講授行為中如缺少對學生學習狀況的了解，缺少對學生認知規(guī)律的關注，會導致學生的學習困難，會導致花很多精力教學效果卻甚微的后果。
2.2課堂提問行為針對性不夠，導致未啟不發(fā)
《化學反應原理》內(nèi)容的特征決定了學生理解概念和解決問題時，需要用綜合的、聯(lián)系的、動態(tài)的觀點從多個維度進行思考。如研究化學平衡，就必須考慮化學反應速率、化學反應方向、化學反應程度、化學反應條件等多種因素；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系。學生如果缺乏這種思考的習慣和方法，則在學習或問題解決中出現(xiàn)困難。課堂提問行為在啟發(fā)學生思考的過程中起著不可替代的作用。如果教師善于根據(jù)學生的認知特點和學習狀況，通過發(fā)問、追問、反問、質(zhì)疑、設問等手段，則能誘發(fā)學生反思自己的認知缺陷，拓展自己的思維角度，激發(fā)探究欲望，促進知識的理解。但87.5%的學生認為，教師的“追問、提問”并沒有有效地幫助他們理解知識，問題出在哪里？本課題從教師教學行為層面考察，發(fā)現(xiàn)主要存在如下問題：一是教師關注預設性問題的實施，忽視生成性問題的解決。問卷調(diào)查中，65%的教師承認，他們對學生生成性問題的質(zhì)疑和追問不夠。近半數(shù)的學生也表示，教師在課堂中發(fā)現(xiàn)學生存在困惑后，沒有了解學生不懂的原因，而是自作主張地變換方式講解。二是教師通常針對學科知識進行提問，而引導學生進行遷移、拓展思維角度、感悟方法的提問較少。如只有45.7%的學生表示，教師會對其模糊認識進行追問，只有4.4%的學生表示，教師會對他們膚淺的認識進行質(zhì)疑，只有27.8%的學生表示，教師有時會通過提問引導他們產(chǎn)生多種認識。三是提出的問題忽視了學生的差異性，通常用同樣的問題提問所有的學生，忽視了難度或深度廣度逐步提高的，由淺入深、由易到難、循序漸進的梯度性問題的使用，忽視了引導不同學習基礎學生思維向深度和廣度發(fā)展的教學，導致部分學生被動接受、機械記憶。筆者對江蘇省中學化學特級教師的教學觀摩和文本分析后發(fā)現(xiàn)，他們都具有這樣共同的特點：擅長在教學過程中創(chuàng)設條理明晰、合乎邏輯、符合學生認知特點的“梯度式”問題解決情境，通過推演的方式，引導學生由淺入深、自現(xiàn)象而本質(zhì)、從具體到抽象地深入思考和探究。同時，通過一連串的追問，讓學生由表及里、由淺入深、由易到難地拾級而上，使學生在形成表象的基礎上向邏輯思維轉(zhuǎn)化，搞清反應的實質(zhì)，找出規(guī)律。這些特級教師的提問教學行為從正面說明，具有針對性的、啟發(fā)性的提問對于學生化學反應原理知識學習的重要影響。
2.3課堂教學行為側(cè)重于激發(fā)較低層次認知動機，導致學習興趣喪失
積極良好的認知動機是學生獲取知識、提高認知水平的重要內(nèi)驅(qū)力。問卷調(diào)查結(jié)果表明，高中化學教師在進行《化學反應原理》的教學中，已充分認識到促進學生認知動機的重要性，但訪談中許多教師表示，“明明說了這是很重要的知識點，反復強調(diào)，多次說明，但是學生的掌握情況還是很差”。其中緣故在學生問卷中找到了答案。68.3%的學生表示，教師教學中強調(diào)最多的學習目的是高考，他們知道這些知識對高考很重要，但久而久之，腦海中的許多個“很重要”已經(jīng)不分彼此，他們對“很重要”已麻木，而重要在何處卻不得而知。教學觀摩分析結(jié)果也顯示，中學教師在教學過程中確實存在“以考為綱，以考定教”的行為，學生在長期的學習過程中也已經(jīng)習慣這種目標定位，缺乏積極的認知動機。這樣的認知動機從短期來看會有一定的教學效果，但是隨著知識點的增加，學生腦海中“特別重要”的東西越來越多，遺忘和混淆也越來越嚴重，學習興趣也會逐步喪失。問卷調(diào)查中，有87.7%的學生表示，教師分析化學原理知識在生產(chǎn)生活中的作用時，能提高他們學習的積極性。教學觀摩分析結(jié)果也顯示，如果教師能給予積極的認知動機的引導，讓學生充分認識到化學反應原理知識在解釋自然界中的現(xiàn)象、揭示化學反應規(guī)律、促進生產(chǎn)和技術的發(fā)展中具有的重要作用，讓學生體會到揭示各個知識點間的關系以及進行各種量的轉(zhuǎn)變的樂趣，那無疑會深層次激發(fā)學生的認知興趣，促使他們主動地學習。
2.4課堂指導性教學行為缺乏“指導”，導致學習效率不高
筆者在教學觀摩中發(fā)現(xiàn)，目前中學化學教師在《化學反應原理》教學中教學行為多種多樣，除講解、提問、實驗演示外，交流討論、合作實驗等也是經(jīng)常使用的教學方式。合作學習是以學生的自主參與和交流合作為基礎的學習方式，這種學習方式有利于發(fā)揮學生的主體地位，能提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。學生問卷調(diào)查也表明，這是學生喜歡的學習方式之一。如88.7%的學生認為交流在學習活動中有著重要的地位，94.3%的學生表示喜歡討論式課堂，認為討論會加深自己對知識的理解。但許多學生認為，由于教師指導性教學行為不夠充分，使得這種學習方式的學習效率不高。如94.0%的學生認為，教師在交流討論內(nèi)容設計方面需要改進，88.1%的學生認為，交流和合作探究后，教師對學生的思維狀況、合作效果進行評價的教學行為不充分，89.6%的學生認為教師指導學生合作交流的行為不夠。而在實驗探究方面，89.2%的學生希望教師要說明“實驗究竟用來干什么的”，且盡量讓學生自己實驗并總結(jié)規(guī)律，而不是教師包辦代替。筆者通過觀摩特級教師的教學，發(fā)現(xiàn)他們善于指導合作學習，其常見的教學行為有：一是在師生交流活動中，要求學生立足于任務進行陳述，并通過不同學生的陳述引導思維的發(fā)散，教師也可從不同的角度引導學生思考；二是通過追問的方式引發(fā)學生深入思考，或誘發(fā)學生反思自己的模糊認識；三是善于利用實驗引發(fā)學生的認知沖突，然后通過師生間的一問一答，幫助學生打開思路。這些優(yōu)秀教師的教學行為，啟示我們完善這些教學行為的方向。
3總結(jié)
1.1多媒體教學
在《化學反應過程與設備》的教學過程中采用多媒體授課，并配有圖像清晰的DVD教學影片及動畫。DVD影片主要選擇了某些設備進行介紹，把這些設備進行拆卸后再進行安裝，讓學生更近一步地了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu);并介紹了某些設備在了實際操作中可能出現(xiàn)的事故現(xiàn)象及應急處理辦法，讓學生對生產(chǎn)實際了解更加深刻。教學動畫主要對某些設備的運行進行了模擬，使學生能夠直觀地了解設備內(nèi)部的運行狀況。通過這些手段使教學變得直觀、生動，極大地提高了學生的專業(yè)興趣和學習積極性。
1.2仿真及實操教學
我院建有大型仿真實訓室，可進行化工生產(chǎn)單元及工段仿真操作。該實訓中心可以讓學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)整個生產(chǎn)過程，彌補了化工生產(chǎn)在真實裝置上操作受到限制的不利因素。在完成本課程某個任務的理論教學后，帶領學生進行仿真操作實踐教學，將理論與實踐緊密地聯(lián)系起來，極大地調(diào)動了學生對本課程的學習積極性。在操作過程中，學生可以大膽的設計參數(shù)、改變參數(shù)，教師可以設定故障，讓學生以小組為單位分析、研討、解決，較好的提高了學生分析、判斷、解決問題的能力。我院實習實訓基地已經(jīng)建成，并且配套了各種反應器，包括釜式反應器，管式反應器，固定床反應器、流化床反應器等，因此可以在理論教學的基礎上，增加單元現(xiàn)場操作實驗，使學生對生產(chǎn)設備具備實際操作流程各工序及相關技能得到訓練，以便學生日后能對現(xiàn)行的工業(yè)生產(chǎn)過程進行管理，確保裝置設備正常運轉(zhuǎn)。
2豐富教學內(nèi)容
2.1教學時數(shù)及分配
《化學反應過程與設備》所包含的內(nèi)容比較廣泛，因此現(xiàn)有的教學時數(shù)(總學時60)滿足不了該課程的教學要求，應適當將教學時數(shù)加大，建議調(diào)整為周學時6，共90學時，適當增加實踐性教學，爭取做到理論教學與實踐教學比例為3∶1。
2.2課程內(nèi)容
理論知識模塊應著重于反應器的設計計算，為畢業(yè)設計打好基礎。建議學時58學時。充分利用我院仿真實訓基地，增加仿真實驗內(nèi)容，通過單元操作仿真，加強理論知識的理解和掌握，使學生掌握各個基本單元過程的操作控制和調(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問題的能力。仿真實驗教學內(nèi)容:①釜式反應器仿真實驗(4學時);②管式反應器仿真實驗(4學時);③固定床反應器仿真實驗(4學時);④流化床反應器仿真實驗(4學時)。我院實習實訓基地已經(jīng)建成，并且配套了各種反應器，包括釜式反應器，管式反應器，固定床反應器、流化床反應器等，因此可以在理論教學的基礎上，增加單元現(xiàn)場操作實驗，使學生對生產(chǎn)設備具備實際操作流程各工序及相關技能得到訓練，以便學生日后能對現(xiàn)行的工業(yè)生產(chǎn)過程進行管理，確保裝置設備正常運轉(zhuǎn);反應器操作實驗教學內(nèi)容:①釜式反應器技能操作(4學時);②固定床反應器技能操作(4學時);③流化床反應器技能操作(4學時)。
