化学键理论管理论文

摘要：“化学反应中的能量变化”作为高中化学的重要内容，主要承载着“变化观念与平衡思想”这一化学学科核心素养。考量和分析当前“化学反应中的能量变化”教学，发现其科学性及逻辑性都存在一定的问题，有必要加以改进和完善。为此，提出了相应的教学建议和研究启示。下面是小编精心推荐的《化学键理论管理论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

化学键理论管理论文 篇1：

钢架构建筑工程中胶粘剂的应用研究

摘 要：文章重点研究钢结构建筑工程中使用胶粘剂进行幕墙结构接缝密封施工的工程适用性。通过比较分析法分析2017～2019年我单位的现场施工数据，同时结合数据对现场遇到的具体问题进行综合分析，发现丁基橡胶填缝胶粘剂在幕墙施工中的性能优异，但其对施工条件的要求更高。所以文章认为，在后续的基于丁基橡胶的胶粘剂施工工法及使用工艺研究中，应重点针对温度变化对丁基橡胶施工效果的消极影响进行技术升级。

关键词：钢架结构;建筑工程;胶粘剂;丁基橡胶;幕墙密封

Key words：steel frame structure; construction engineering; adhesive; butyl rubber; curtain wall sealing

0 引言

钢结构建筑在国内的发展比较晚，早期钢结构的应用集中在钢结构厂房庫房设施和高层框剪结构建筑的钢结构幕墙及副楼结构。钢结构之所以不能早期在国内得到有效推广，主要原因是其密封性能难以得到有效保障，所以只能应用于对密封性能要求不高的厂房库房设施和外层幕墙结构中。近年来，因为我国在胶粘剂技术领域已经突破封锁，加之后方地产时代到来，房地产经济对更低成本更快建造周期的钢结构房屋需求量增加进一步导致国产胶粘剂的产量提升带来成本进一步降低，这才使得钢结构建筑在近年来的新建中高层建筑中得到了较为广泛的应用。文章重点从胶粘剂的使用方法和使用工艺方面，对钢结构建筑的胶粘剂应用进行研究。

1 胶粘剂的选型与应用

1.1 胶粘剂工作原理及工程应用

胶粘剂的本质是通过交联化学反应，以及交联后微观结构与被粘合表面的微观结构充分交叉互联，形成具有一定抗拉、抗剪、抗压能力的工程结构件。胶粘剂多由高分子含水稳定液或稳定膏构成，在其发生失水反应、氧化反应等过程时，触发其交联反应实现工程应用。

树脂、塑胶、橡胶等材料都可以在某种化学反应结构下形成胶粘剂，而胶粘剂分为固化胶、AB胶等多种形式。固化胶通过一定程度预先混合固化剂或后续添加固化剂的形式，在一定程度下阻止固化过程，而在相关结构发生失水、氧化等过程时再触发固化剂作用下的交联反应。AB胶将交联反应必须的两种高分子单链化合物分别保存，使用时进行混合，以触发其交联反应。

胶粘剂主要分为3种工程应用模式：

1）填缝胶。填缝胶的核心工程需求是填充工程组件之间的缝隙，并不需要其提供工程抗拉力或者抗剪力，其抗拉力和抗剪力仅用于保持其自身的结构稳定性。但大部分填缝胶均需要具有一定的闭气和阻水性能。

2）密封胶。与填缝胶相似，密封胶主要用于闭气或者阻水需求，但其可能应用于更加复杂的强酸、强碱、高粉尘、大压力环境中。所以，与填缝胶相比，其抗酸碱能力要求更高，其自身的抗拉能力和抗剪能力也要求更高。

3）结构胶。结构胶主要用于对工程结构的粘合，在胶粘剂快速发展的今天，结构胶更多取代栓接、铆接、焊接等连接方式，或与栓接、铆接等结构形式相配合，给系统提供足够的抗拉能力和抗剪能力，所以其在粘合稳定性得到保证的前提下，对接缝的抗拉能力和抗剪能力有较高要求。

文章研究的胶粘剂，主要为钢结构幕墙结构的幕墙板填缝胶的工程应用。

1.2 胶粘剂的选型方法

胶粘剂在钢结构工程中主要用作结构胶和填缝胶。结构胶利用其化学键内应力为结构连接处提供弹性拉力，确保结构在风切应力、震动应力、蠕变应力、自重应力等复杂应力环境下得到更好表现。填缝胶主要用于幕墙连接缝和幕墙与支撑结构连接螺孔结构中，增加幕墙结构的防风、防水、保温性能，使建筑在高温、高湿、高盐或低温、大风天候中对内部空间提供更全面的保护。目前的胶粘剂的核心技术是高分子聚合技术，通过高分子之间的交联化学键提供足够的具有一定弹性的化学键拉力，使胶粘结构被充分拉紧，同时，胶粘剂直接接触外界环境，高分子化学键对光照的敏感性、对高低温的敏感性，都直接影响到胶粘剂的稳定性[3]。早期的胶粘剂的稳定性不足，导致钢结构胶粘剂施工完成后快速风化分解，后期维护成本巨大。但当前技术条件下，新型胶粘剂的出现让钢结构工程的实际可用性和稳定性充分增加。

从表1中可以看到，与早期普遍使用的硅酮胶（玻璃胶）复合硅胶（密封胶泥）等材料相比，丁基橡胶在各种常见指标的表现，均优于前者，但目前收到产量、用量及应用场景影响，丁基橡胶的单价显著高于前两者。而考虑到丁基橡胶的实际寿命约为前者的2～5倍，同时考虑到后期维护时的人力资源成本和其他外围成本，使用丁基橡胶对持有型地产的业主来说，其选择丁基橡胶作为填缝胶的市场可行性存在。特别是当丁基橡胶的材料成本降低到前两者5倍以内时，即可实现较强的市场适应性。

从表2比较结果可以看出，3种填缝胶的存储方法均为密封和室温条件，目前一般的工程实现方式是将其密封在管状容器内，使用常溫压力式填胶枪将其挤出使用。而对被粘合材料的表面处理方式，均为使用中性洗涤剂充分洗涤后，使用压风充分吹干，即刻进行填缝作业。在材料适应性方面，3种材料均可以适应大部分的幕墙材料，但又各有侧重，硅酮胶对玻璃陶瓷等烧结材料的适应性较强，复合硅胶对橡胶、塑胶等材料的适应性较强，而丁基橡胶除在金属材料的适应性稍微逊色外，对玻璃、陶瓷、橡胶、塑胶等材料的适应性均较强。丁基橡胶在材料适应性方面略优于前两者。在维护期比较结果中，硅酮胶在24h内一般可以实现75%以上的化学键构成，而复合硅胶在48h内可以实现75%以上的化学键构成，丁基橡胶实现75%以上化学键构成的时间可短于12h。

综合上述分析，可以基本断定，使用丁基橡胶在钢结构工程填缝胶胶粘剂方面进行工程应用，我单位当前施工的钢结构建筑或钢结构幕墙项目中，已经有逾80%的工程使用了丁基橡胶作为幕墙填缝胶粘剂，有较为积极的施工效果。下文将重点探讨丁基橡胶的工程应用。

2 丁基橡胶的应用问题及对策分析

丁基橡胶，简称IIR，是Isobutylene Isoprene Rubber的缩写。具有良好的化学稳定性和热稳定性，最突出的是气密性和水密性。它对空气的透过率仅为天然橡胶的1/7，丁苯橡胶的1/5，而对蒸汽的透过率则为天然橡胶的1/200，丁苯橡胶的1/140。因此主要用于制造各种内胎、蒸汽管、水胎、水坝底层以及垫圈等各种橡胶制品。早期的丁基橡胶主要用于耐磨抗压要求较高的汽车轮胎、橡胶定位销等工程产品中，近年来，随着交联固化控制技术逐渐提升，丁基橡胶的胶粘剂发展较为迅猛，因为其出色的化学稳定性和热稳定性，以及其突出的气密性和水密性，其在胶粘剂领域快速占领市场。丁基橡胶在钢结构建筑和钢结构幕墙的施工中，属于近10年来逐渐普及的新技术，当前在全部在用钢结构建筑和钢结构幕墙的应用比例不高，但越来越多的新建钢结构建筑和钢结构幕墙工程开始倾向于选择丁基橡胶作为填缝胶粘剂，更多原有钢结构建筑和钢结构幕墙系统在后期维护中也开始选用丁基橡胶。在实际施工过程中，我单位发现了丁基橡胶的诸多现场问题，在此进行分析。

2.1   幕墙材料表面处理的现实难度

理论分析中，大部分填缝胶粘剂在幕墙施工过程中，均需要使用中性洗涤剂对幕墙接缝处充分洗涤，使用压缩空气吹干后，使用胶粘剂进行填缝粘合。但是，在丁基橡胶的施工过程中，面临着诸多问题。

1）部分幕墙板保护膜余胶对粘合效果有影响。金属幕墙板、橡胶幕墙板、塑胶幕墙板等板材在购入时，一般会在表面粘贴保护层，以增加幕墙板在仓储转运过程的化学稳定性。在施工中，高空作业人员撕去其保护层后，如果单纯使用中性冲洗剂进行重新，难以确保其余胶有效清除。而如果使用更容易去除余胶的碱性冲洗剂，且无法在后续冲洗中对其表面进行进行有效酸碱中和，就容易造成丁基橡胶的施工瑕疵。与硅酮胶和复合硅胶等硅胶材料相比，丁基橡胶的特质导致其对粘合表面的要求更高，所以在实际施工中，遇到了显著难度。目前，品牌幕墙板不再使用有胶粘合保护膜的幕墙板表面保护方式，而采用静电粘贴或无胶粘贴，但选用这些幕墙板，会给建设方带来更高的材料费成本。即丁基橡胶填缝胶粘剂在高端幕墙板的施工中适应性更强，与传统胶粘剂材料相比，其对幕墙板质量及品牌有更高要求。其实际施工效果如表3所示。

2）上部冲洗过程对下部工作面的干扰使梯度施工难以部署。后房地产时代，建筑建设工程的施工周期要求日益提高，在高层幕墙施工中，如果可以根据幕墙结构，布局两层工作面同步展开施工，可以大幅度提升工作效率。但丁基橡胶施工过程中，比较依赖对幕墙材料的冲洗过程，冲洗过程会直接影响下部施工工作面，导致无法进行两层工作面的同步施工。在实际施工中，尽可能缩短填缝施工的作业面宽度，增加作业面的横向作业密度，可以在使用单层工作面的前提下提升作业效率。但是，更复杂的作业面布局对高空作业的安全管理又带来一定程度压力，现场管理难度增加，实际施工的效率可能受到安全制约而下降。实际作业效率如表4所示。

综合分析表3及表4数据，2018年，我单位在施工工法上进行革新，使单组工作效率显著提升，工时施工效率从2017年的83.65mpd提升到107.33mpd，施工效率提升28.31%，验收合格率也从2017年的95.3%提升到2018年的95.7%。但与此同时，受到各种现场问题影响，其施工效果出现一定程度下降，后续跟踪考察中的30d开裂率和180d开裂率均出现一定程度提升，虽然这些开裂率数据在技术合同允许范围内，后续维修保养过程也没有使总施工成本增加，但也引起公司技术部门重视。2019年进一步对相关施工的效果进行工法革新，该问题得到一定程度缓解。

2.2 胶粘剂维护期的操作难度

填缝胶粘剂完成涂抹后，其所有化学键实现交联并使其产生一定的硬度和拉力，需要一定时间的维护期。丁基橡胶的维护期为12～24h，一般超过12h后，较高强度的震动和轻微拉力不再会对其稳定性和机械性能产生影响。但一般施工中，钢结构内部其他施工产生的震动和轻微结构形变，可能导致丁基橡胶因为维护期扰动而发生开裂、气泡、拉断等瑕疵。这是实际验收过程中，合格率很难突破96%的主要原因。同时，如果施工过程遇到突发大风、降雨、高温、寒流等恶劣天气影响，暴露在外层的丁基橡胶可能受到天气影响而产生瑕疵[6]。统计2017～2019年使用丁基橡胶进行填缝胶粘剂施工的瑕疵影响，如表5所示。

从表5可以看出，从2017年到2019年，其他相关施工影响从28.16%下降到18.92%，大风降水影响从37.57%下降到23.40%，二者对填缝施工效果的影响均出现显著下降，下降幅度均超过30%，但温差影响从2017年的34.28%上升到57.69%，上升68.29%。即通过技术手段，可以有效规避其他相关施工和突发大风降水对填缝胶粘剂的施工效果影响，但温差影响在目前的施工条件和工法工艺条件下，较难规避。所以在后续工法研究中，必须找到行之有效的克服突发高温和降温天候对丁基橡胶填缝胶粘剂施工的影响。

3 结语

通过比较分析，丁基橡胶在实际用作钢结构建筑和钢结构幕墙的填缝胶粘剂施工过程中时，其工程参数优于之前较普遍使用的硅酮胶和复合橡胶填缝胶粘剂。但施工过程中，丁基橡胶对施工条件要求更为苛刻，对价格相对低廉的幕墙板适应性不及硅酮胶和复合橡胶。笔者认为，丁基橡胶施工工法工艺的当前条件下，丁基橡胶可以满足大部分技术合同的具体要求，其施工成本也并未因为丁基橡胶的单价较高而增加额外施工成本。但其施工工艺工法应在未来相关研究中得到进一步提升。

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作者：刘江华

化学键理论管理论文 篇2：

“化学反应中的能量变化”的教学分析与建议

摘要： “化学反应中的能量变化”作为高中化学的重要内容，主要承载着“变化观念与平衡思想”这一化学学科核心素养。考量和分析当前“化学反应中的能量变化”教学，发现其科学性及逻辑性都存在一定的问题，有必要加以改进和完善。为此，提出了相应的教学建议和研究启示。

关键词： 化学反应能量; 教学分析; 化学学科核心素养

文献标识码： B

化学反应能量为学生认识化学变化提供了一个新的角度，是发展学生“变化观念与平衡思想”核心素养的重要教学主题，因此，对“化学反应中的能量变化”这一教学内容进行分析，具有重要的理论及实践意义。

1 “化学反应中的能量变化”的教学分析

由于逻辑性与科学性是保证教学质量最为基本的两个前提，因此，从这两个角度对“化学反应中的能量变化”的教学展开分析就显得至关重要。

1.1 逻辑性分析

在实际教学中，“化学反应中的能量变化”的教学通常遵循以下逻辑（见图1）。

首先，教师通常会指出化学反应过程中能量变化的本质，即“在化学反应过程中，破坏旧化学键需要吸收一定的能量来克服原子（或离子）之间的相互作用，形成新化学键时又要释放一定的能量”;其次，提供一些实验用品，旨在使学生通过给定实验用品，设计并实施实验方案，借助温度计来外显化学反应中的能量变化，从而得出“每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的反应吸收能量，有的反应释放能量”的结论，进而引出吸热反应与放热反应的概念;其三，从化学键的角度对化学反应过程中能量的变化及转化进行分析，指出化学反应吸收、释放能量取决于反应物与生成物总能量的相对大小;最后，通过列举化学反应中能量变化（转化）的应用，指出研究化学反应中能量的变化（转化），对于社会发展以及科技进步都具有深远的意义。

通过对上述教学逻辑进行分析，发现存在以下问题：

首先，温度计测的是“温度”，学生感受到的也只是温度的变化，教师通常并不会明确指出温度、热量、热能及能量之间的关系，而是会让学生直接感受能量的变化，从温度到能量之间实际上存在着热量以及热能等概念的衔接过程。Taber曾指出，有关能量形式的各种概念术语可能是导致学生对能量概念理解混乱的原因之一[1]。因此，如果不厘清这些相关概念之间的关系，学生很难通过化学反应的温度变化得出化学反应伴随能量变化这一结论。通过比较研究发现，国外《Fundamentals of Chemistry》及《Chemistry： the central science》等教材在编写化学反应中的能量变化时，也都引入了热能等相关概念来增强逻辑性。

其次，为了顺利地引出吸热反应与放热反应的定义，教师往往会指出“每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的反应吸收能量，有的反应释放能量”。显然，这句话中提到的相关专业术语只有“能量”，而紧随其后的吸热反应与放热反应的定义（化学上把最终表现为吸收热量的化学反应叫作吸热反应……把最终表现为释放热量的化学反应叫作放热反应）中却只字未提“能量”，而是将其悄然换成了“热量”。因此，笔者认为，从“能量”到“热量”略显突兀，其间缺少适当过渡，从而可能会使学生在逻辑上无法理顺“能量”与“热量”的关系，也就难以得出“化学变化伴随能量变化”的结论。

再者，在从化学键的角度对化学反应过程中的能量变化进行分析时，教师通常会指出：“在化学反应过程中，如果形成新化学键释放的能量大于破坏旧化学键吸收的能量，就会有一定的能量以热能、电能或光能等形式释放出来……”，在此处首次提到“热能”这一术语，而且并未明确指出“热能”与前述的定义吸热反应与放热反应时的“热量”的关系。此外，在此时才明确指出热能、电能、光能等只是化学反应过程中能量变化的一種表现形式，在逻辑上稍显“滞后”，这是因为在实验探究部分，就已经体现出能量转化的思想。因此，这也表明教学的逻辑性有待增强。

最后，教师往往会先后指出化学反应过程中能量变化的原因有两种，一种是形成新化学键释放的能量与破坏旧化学键吸收的能量不等;另一种是反应物的总能量与生成物的总能量不等。那么，这两种原因之间究竟是什么关系？是并列关系？还是递进关系？一般情况下，教师很少会对这一系列问题给出明确答案，这就容易使学生对化学反应过程中能量变化的本质产生认知冲突。

1.2 科学性分析

科学性是衡量教学质量的另一重要指标。经过分析，笔者发现，“化学反应中的能量变化”教学通常存在以下科学性问题：

首先，教师在教学中会指出：“在化学反应过程中，破坏旧化学键需要吸收一定的能量来克服原子（或离子）之间的相互作用，形成新化学键时又要释放一定的能量”。由此，不难得出以下结论： 在化学反应中同时存在两种过程： 一种是旧化学键的破坏，这一过程会吸收能量;另一种是新化学键的形成，这一过程会释放能量。也就是说，同一化学反应过程既会吸收能量，也会释放能量。然而，教师在语言表述及设置问题时，往往会暗示化学反应只存在一种过程，即化学反应过程只能是吸收能量或只能是释放能量，如在提供多个反应的化学方程式后，让学生判断上述反应中，哪些是释放能量的反应、哪些是吸收能量的反应、你还知道哪些吸收或释放能量的反应，在引出吸热反应以及放热反应的概念前，提到“每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的反应吸收能量，有的反应释放能量”等。显然，以上各种表述方式所暗示的化学反应只能是释放或吸收能量的观点与化学反应中能量变化的本质是矛盾的。归根结底，出现上述科学性问题的原因主要是教师的语言表述不够严谨，从而容易使学生形成将“吸收能量”与“释放能量”分别简单地等同于“吸热反应”与“放热反应”的错误认知。如果教师在表达以上观点、提出以上问题时，能够在前面加上类似其在吸热反应和放热反应的定义中所加的“最终表现为吸收热量（或释放热量）”的字眼时，其科学性问题就会迎刃而解。

其次，用吸收（或释放）热量来定义吸热反应（或放热反应）本身还存在科学性错误。这是因为在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量[2]。因此，能量是状态量，而热量是过程量[3]，在这个意义上，“吸收（或释放）热量”就表示“吸收（或释放）能量的多少”，显然，用吸收（或释放）能量的多少来定义吸热反应（或放热反应）是不符合科学事实的。笔者认为，出现上述科学性问题的原因可能是专业词汇的翻译问题所导致的。在英文教材《Fundamentals of Chemistry》中提到： 系统中能量增加的过程叫作吸热过程，能量减少的过程叫做放热过程[4]。《Chemistry： the central science》教材则指出： 热能（heat）从环境流入系统的反应叫作吸热反应，热能从系统流入环境的反应叫作放热反应[5]。在英文中，heat本身就是指一种能量[6]，表示热能，而quantity of heat则表示热量，热能与热量从根本上就是两个不同的物理量。因此，结合国际上对热量及热能的表述方式及中国的语境，应该将吸热反应和放热反应的定义修改为： 化学上把最终表现为吸收热能的化学反应叫作吸热反应，把最终表现为释放热能的化学反应叫作放热反应。

2 “化学反应中的能量变化”的教学建议

基于以上分析，不难发现“化学反应中的能量变化”教学的逻辑性及科学性都有必要加以改进和完善。因此，笔者尝试对教学中存在的逻辑性及科学性等问题进行适当改进，重构了教学逻辑结构图，并将之与前述教学逻辑结构图（图1）进行对比，更加清晰明了地呈现修改前后的逻辑结构（见图2），以期对“化学反应中的能量变化”的教学有所裨益。

由图2可知，重构后的教学逻辑结构图与图1所示的教学逻辑结构图相比，内容并未减少，但每一环节所承载的教学功能都有所加强，逻辑线索更加清晰，主题更加聚焦。下面对重构后的教学逻辑结构图进行详细阐释。

2.1 感受化学反应中的能量变化及其应用，认识化学反应中能量的变化及转化

在教授“化学反应中的能量变化”这一内容时，如果仅为学生提供一些传统实验用品，使学生根据给定用品设计并实施实验方案，通过温度计读出化学反应发生前后的温度，从而认识到化学反应伴随有温度的变化，那么，这样的教学功能就仅仅局限于使学生认识到化学反应中会有温度变化，而无法使学生感知到温度变化对生活、生产实际的重要影响。因此，笔者认为，可以将实验素材换成速热火锅或暖贴等与学生生活非常贴近的物品，

借助温度计或通过触摸来感受这些物品发生化学反应过程中的温度变化。

如此才既能体现从生活走向化学，从化学走向社会的理念，又能最大程度地发挥实验素材的教学价值，使学生认识到化学反应中有温度变化的同时，体会到化学反应中温度的变化对生活、生产实际所产生的影响和功能。

根据上述分析，学生的认识很难从化学反应中存在温度变化顺利过渡到化学反应过程中会有能量的变化。为此，教师可以结合学生初三物理課程所学到的Q=mcΔt这一公式，引导学生得出化学反应会伴随热量变化的结论。由于热量指热能传递的多少，而热能是能量的一种类型，所以，化学反应都会伴随能量的变化。如此，学生的认知路径就会转换为： 温度→热量→热能→能量，只有这样，学生才能从温度变化的直观感受顺利过渡到对化学反应伴随能量变化的理性认识，进而形成认识化学变化的两个角度，即物质变化和能量变化。

学生在认识到化学变化会伴随能量变化的同时，其实也比较容易意识到这一变化过程也存在着不同能量之间的转化，因此，可以在此时明确指出：“可将化学反应的过程看作‘储存’在物质内部的能量转化为热能、电能或光能等释放出来的过程，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量被‘储存’起来的过程”。当学生认识到化学反应过程中会有能量的变化及转化时，才会产生了解化学反应中能量变化本质的动机，此时，揭示化学反应中能量变化的本质才能水到渠成。

2.2 理解化学反应中能量变化的原因，从热能变化的角度判断化学反应的类型

在“化学反应中的能量变化”的教学过程中，教师往往会提到化学反应过程中能量变化的原因有两种，即形成新化学键释放的能量与破坏旧化学键吸收的能量不等，以及反应物的总能量与生成物总能量不等。笔者认为，非常有必要明确指出化学反应中能量变化的本质原因，并揭示出这两种原因之间的关系。实际上，生成物的总能量是原子（或离子）重新组合的结果，也就是化学键断裂及形成的结果。因此，反应物的总能量与生成物的总能量不等只是化学反应中能量变化的表面原因，而非本质原因，其本质原因为形成新化学键释放的能量与破坏旧化学键吸收的能量不等。只有这样，学生才能够认识到化学反应中能量发生变化的不同层次的原因，进而能够从新化学键形成释放的能量与旧化学键破坏吸收的能量的相对大小，以及反应物与生成物总能量的相对大小两个层面来分析化学反应过程中能量的变化。

根据化学反应中热能的变化，可以将化学反应分为吸热反应和放热反应。化学上把最终表现为吸收热能的化学反应叫作吸热反应;把最终表现为释放热能的化学反应叫作放热反应。需要强调的是，学生学习吸热反应与放热反应的概念并非最终目的。从增加认识和解释化学反应的角度出发，基于化学键的视角解释某些化学反应的能量变化，进而落实“变化观念与平衡思想”的化学学科核心素养，才是学习这一内容的价值所在。

3 研究启示

3.1 加强教学的逻辑性

教学的逻辑性既表现为化学知识的发展应符合客观的科学逻辑，也表现为化学知识的呈现顺序要符合学生的认知发展逻辑。如果教学逻辑不符合化学知识发展的科学逻辑，就会违背化学发展史实，进而阻碍学生科学史观的形成与发展;如果教学逻辑不符合学生的认知发展逻辑，则会加重学生的认知负荷及学业负担，不利于学生对化学本质的理解，进而阻碍学生化学学科核心素养的发展。因此，在化学教学中，应以发展学生的化学学科核心素养为宗旨，依循学生的认知发展规律，组织化学教学内容。在此基础上，体现化学学科的本质特征，反映化学学科的内在逻辑，做到化学知识、化学方法、化学思想、化学观念及科学精神的连贯性及一致性[7]。

3.2 加强教学的科学性

“化学学科理解”作为一个新概念，首次在国家政策文件——《普通高中化学课程标准（2017年版）》中提出，具有重要的意义[8]。化学学科理解指教师对化学学科知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化的认识[9]，其基础是化学学科知识，关键是培养学科素养，归宿是指向学科育人[10]。由此可见，加强教学的科学性是促进化学学科理解最为基础，同时也是极其重要的一个要求。在“化学反应中的能量变化”这一内容的教学过程中，由于各种原因导致这一教学内容存在科学性问题，其实也反映出教师对这一教学内容尚未进行深入解读，对这一内容的学科理解不够。因此，应该不断提升教师的化学学科理解水平，提升化学教学的科学性。

3.3 突出教学的素养导向

化学教学的重要依据《普通高中化学课程标准（2017年版）》注重素养导向，以达成“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”等化学学科核心素养[11]为最终目标。如“化学反应中的能量变化”这一内容的教学，并不以使学生掌握化学反应伴随能量的变化这一事实为最终目的，而是以这一事实为载体，使学生能够从能量变化的角度认识化学反应，这才是这一内容所应重点发展的化学学科核心素养。同样，尽管化学反应伴随能量的变化这一学科知识承载着重要的素养要求，学生如不清楚这一事实背后的浅层原因及其本质原因，核心素养要求也难以真正“落地”。

3.4 避免呈现不必要的化学概念

研究表明，每一个化学概念的背后往往都有一套相应的科学理论作为支撑。在中学阶段，学生接触到的化学理论有限，因此，应尽量避免呈现不必要的化学概念。美国科学教育研究者柳秀峰教授等[12]高度认可Taber和“科学教育框架”（美国国家研究委员会，2012）所提出的观点，即科学教育共同体需要努力简化有关能量的概念术语。在教授“化学反应中的能量变化”这一内容时，教师提到的有关能量的化学概念有“能量”“热量”“热能”“化学能”等，鲁科版教材[13]在编写这一部分内容时的处理方法值得借鉴。该教材并没有直接出现“化学能”这一概念，因为有关化学能的专业术语背后的理论较为复杂，“化学能”的本质在中学阶段不要求学生掌握，因此，鲁科版教材用“‘储存’在物质内部的能量”来代替“化学能”这一化学概念，就可以有效避免新的化学概念带给学生不必要的认知负担，同时，也达到了这一内容所要求承載的素养目标。

参考文献：

[1]Taber K.. Energyby many other names [J]. School Science Review， 1989， 70（252）： 57～62.

[2]课程教材研究所物理课程教材研究开发中心. 义务教育教科书·物理（九年级全一册）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2013： 8.

[3]贺全支. 谈内能、 热能、 热量、 温度之间的联系、 区别与应用[J]. 湖南教育学院学报， 1999， 6（S1）： 164.

[4][6]David E. Goldberg. Fundamentals of Chemistry [M]. The McGrawHill Companies， 2007： 395～399.

[5]Brown T.L.， LeMay H.E.， Bursten B.E.等. Chemistry： the central science（12th）[M]. Prentice Hall， 2012： 168.

[7]龚文慧， 邢红军. 化学思想的内涵及其对化学教育的启示[J]. 教学与管理， 2020， 37（9）： 104～107.

[8]郑长龙. 化学学科理解与“素养为本”的化学课堂教学[J]. 课程·教材·教法， 2019， 39（9）： 120～125.

[9]郑长龙. 化学课程与教学论[M]. 长春： 东北师范大学出版社， 2018： 207.

[10]肖中荣. 议析化学学科理解与提升教学能力[J]. 化学教学， 2020， （1）： 8～11.

[11]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 3～5.

[12]Mihwa Park， Xiufeng Liu. An investigation of item difficulties in energy aspects across biology， chemistry， environmental science， and physics [J]. Research in Science Education， 2019， 49（25）： 1～18.

[13]王磊， 陈光巨主编. 普通高中教科书·化学必修第二册[M]. 济南： 山东科学技术出版社， 2019： 47～49.

作者：龚文慧

化学键理论管理论文 篇3：

在互动过程中突破教学重难点

化学是一门集理论知识、抽象思维、实验探究于一体的科学。学生之所以认为化学难学,一方面是由于抽象知识较多,且实验现象不能够及时被呈现;另一方面是因为高中学生虽然具有了一定的理性思维能力,但抽象思维还比较弱,更易于接受感性知识。如何把抽象的知识转化为感性知识,如何形象生动地把微观粒子呈现于宏观世界,如何让实验资源有效地重复利用,这是困扰化学教师的难题。本文选取了高中化学化学键的内容结合交互式电子白板的使用,来说明如何有效提高课堂教学的有效性。

一、教学重难点问题的预设及解决思路

化学键属于高中化学的重点内容,内容抽象,不易理解,重难点是化学键(离子键、共价键)的本质。现代教育改革的核心是使学生变被动型学习为投入型学习,让学生在真实的环境中学习和接受富有挑战性的学习任务。

本节课的设计思路是以化学中非常熟悉的两种物质氯化钠和氯化氢为例,探究离子键和共价键的本质,从而总结出化学键的本质,以此为基础探究讨论离子键和共价键的形成元素。整个教学过程是学生与媒体界面互动、学生与学习资源互动、师生互动、生生互动和学生新旧概念互动的过程。电子白板作为一种有效支持互动学习活动的教学设备,改造了课堂活动,增加了学生互动,实现了课堂活动与多种媒体之间的无缝链接。本节课通过电子白板的视频播放功能、实时操作功能、书写功能和学生的分组讨论,实现对重难点的掌握和突破。

本节课的教学设计以学生的讨论、探究为主,利用电子白板直观性、互动性强的特点,充分调动学生的主动性和积极性,锻炼学生在导引式问题的提示和引导下,及时恰当地运用原有的知识完成阶段性的学习任务,并进行科学评价,提高学生自主学习的能力。

二、电子白板的资源管理和呈现

电子白板所具有的粘贴功能、淡入淡出等效果设计和其特有的资源库为教学带来便利的同时也丰富了课堂,同时,也让学生所面对的不再只是一块冷冰冰的板子,而是智能化、人性化的学习资源。

课堂实施情境:课堂一开始映入学生眼帘的是一幅沙雕的图片。“大家知道沙雕的制作过程吗?”学生讨论。教师陈述沙雕的制作过程:“沙子松散,无形状;沙雕紧凑,有各种各样的样式。把沙子润湿后雕刻成图像,再在表面涂上胶,沙雕就制作完成了。沙雕和沙子之间有何联系呢?”学生:“沙子是沙雕的组成粒子;沙子之间有引力的存在。”教师适时地引导:“如果沙雕好比各种各样的物质的话,沙子不就好比原子。很显然组成物质的原子之间有作用力存在。”

课堂上所用到的沙雕图片是教师利用电子白板的资源管理功能,事先将其分类放入个人图库中的,这样在以后的教学中就可以信手拈来,便捷自如地使用。这在没有电子白板的课堂中是很难实现的。

电子白板的多媒体播放功能和实时操作功能十分强大,结合其注解模式,使得原本只能单向传播的媒体变成了可以与之互动的双向媒体传播,大大地提高了课堂中师生与媒介的互动,从而也带动了师生之间、生生之间的互动,为促进学生新旧概念之间的互动提供了活动支架。

课堂实施情境:在电子白板的窗口模式下,教师操作Flash动画,请学生来描述氯化钠的形成过程。学生1:“钠原子失去一个电子形成钠正离子,氯原子得一个电子形成氯负离子,正负相吸形成氯化钠。”“回答得非常好。还有同学要补充吗?”教室一片沉寂,学生眉头紧锁。这时,学生2:“我看见不仅有引力还有斥力。”教师接着提问:“出现引力大家都明白,但是为什么会出现斥力呢?大家讨论一下。”每个小组开始讨论。3分钟后,学生3:“是电子之间产生斥力。”这时响应的学生并不多。这在教师的意料之中,因为这正是本课的难点所在。教师继续点拨:“钠失去一个电子后还有没有电子?”学生:“还有10个电子。”“电子都带负电荷,钠离子和氯离子靠近时电子之间是不是会产生斥力?”学生恍然大悟。到此难点已基本解决。用同样的过程去分析氯化氢的形成过程,就顺利多了。“氯化钠和氯化氢的形成过程是否相同?”“不相同。”“区别在哪里?”学生有的思考,有的相互讨论。1分钟之后,学生4:“一个出现了离子,另一个没出现离子。”“同学们总结得很好。这就是我们要学习的两种类型的化学键。其中一种是离子键,一种是共价键。”此时,教师再通过视频强化认识和理解,并利用电子白板的注解模式进行标注(如图)。学生结合学案讨论总结离子键和共价键的本质、定义及化学键的本质和定义,最后师生一起总结,重难点问题由此顺利突破。在这一过程中,学生在一种积极的、轻松的情境中完成学习任务,提升了成就感和自我效能感。

电子白板较好地解决了当前多媒体教学中存在的师生之间教学互动的“弱化”现象,增强了教学互动和师生间的情感交流,激发了学生的求知欲望。有了电子白板的支持,以学生为主的探究式、小组合作讨论式学习方式变得可行,体现了以学生为中心的课堂教学设计的理念。

三、电子白板与再生教学资源的创建和有效利用

电子白板以固有资源为基础,支持资源的生成性、动态性和建设性,体现了新资源观下资源的多种特性。它提高了资源的通用性、流通性和可用性。电子白板的资源回收功能对于开展基于资源的学习具有重要意义,使教学得以进一步延伸。这不仅是一种独具特色的资源管理方式,也是一种资源应用的新思路。

在实验教学占很大比重的化学课堂上,受时间、空间的限制,实验的科学性、直观性、探索性、操作性和重复性不能有效体现。在电子白板支持下,教师在课堂中要抓住典型行为,形成新的再生资源,同时还要充分灵活地运用电子白板的录播功能和照相机功能等,把课堂上来自网页、课件、学生的内容截取下来,保存到电子白板的资源库中,完成再生资源的回收。以化学实验药品仪器摆放顺序为例,错误的顺序代表着学生某个知识点理解上的欠缺,教师可以利用电子白板的记录功能,将学生的操作过程录制下来,在以后的课堂中回放。这不仅可以强化重点,查漏补缺,加深学生印象,还可以进行案例教学,为学生提供深度学习的支架。

尽管电子白板支持构建一个课堂教与学的协作环境,具有技术集成高、资源整合强、交互功能好等优势,以及亲近师生、易于实现传统与创新的结合、适应多种教学结构与模式、满足各类学科课程的日常教学等特征,但基于电子白板的课堂教学成功与否归根结底取决于教师的教学设计和教学实践,取决于师生的课堂教学活动与协作。因此,要加强教师的培训和教研活动,加强教师的学科素养、教育学及学科教学法素养以及信息技术素养的能力培养和专业发展。

本研究由全国教育科学“十一五”规划教育部重点课题“教师网络教育活动的设计理论与实践”(课题编号:DCA080138)资助完成

(作者单位:北京中加学校)

作者：胡明波 刘 东