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论侯氏制碱法在化学教学中的重要价值

2016-10-21张媛婷张博

亚太教育 2016年5期
关键词:STS教育

张媛婷 张博

摘 要:据侯氏制碱法在教学过程中被忽视的状况、高考试题中呈现情况,从绿色化学、STS教育及在学科教学中作用的角度论述其在化学教学中的必要性,分析教学中侯氏制碱法被忽视的原因并提出促进解决目前侯氏制碱法教学现状的建议。

关键词:侯氏制碱法;化学教学价值;绿色化学思想;STS教育

新课改提倡开展科学探究活动及STS教育。侯氏制碱法是化学工业中的一大成就,在教材、高考试题中依然存在,在化学教学中却常被忽视。这侧面反映出目前在新课改背景下知识与能力之间衔接的矛盾及化学史实在教学中被忽视的现象。

一、侯氏制碱法在化学学科中状况

1.化学教学现状

我国现代化学工业奠基人侯德榜为弥补氨碱法不足之处,将其与合成氨法联合于1943年创立侯氏制碱法(联合制碱法)。

虽然其在初中化学上教版、人教版及高中化学教科书中多以拓展视野、资料卡片的形式出现。但教师很少介绍这部分内容,就算提到也是一概而过,学生仅达到了解水平。

其作为化学史实,折射出化学教学多年来对化学史实的忽略。例如:在大学里无机化学教材(北京师范大学)中对其介绍也仅在阅读材料中[1]。这也造成了最近几年来,青年化学教师对史实的知识储备浅薄,缺乏教育教学文化底蕴,教师自身也缺乏对史实收集和积累的主动性,可发现教师在课堂上对这部分几乎是无话可说,其实更多的是难以避免教学窘态[1]。

2.高考试题中情况

虽在教学中教师讲授较少,但其依然存在高考试题中。对海南、江苏、上海、安徽、北京、福建、广东、山东、四川、天津、浙江、重庆高考卷以及全国卷(新课标Ⅱ)近三年试卷做分析:2013年和2014年只在上海高考卷中涉及选择题和主观性题,2013年直接考查,2014年以侯氏制碱法生产原理为依托,考查实验操作、误差分析、物质分离提纯等知识[2],而2015年上海和山东均以主观性题形式出题,利用侯氏制碱法考查化学计算或其他物质化工生产原理相关知识。

可见在全国各地的高考中,主要是上海考区将“侯氏制碱法”列为考试内容,考查方式也由直接考查变成能力考查。

二、侯氏制碱法在化学教学中重要性

1.绿色化学思想。随环境污染逐渐成为社会热点话题,绿色化学应运而生,其目标要改变现有化工生产的技术路线[3],利用化学原理及方法减少对人类、社会、环境的危害。

氨碱法诞生于1861年,索尔维以食盐、石灰石和氨为原料,制得碳酸钠和氯化钙。但它有原料利用率较低,产生较多废弃物氯化钙等缺点,大量废液污染水源。而侯得榜联合制碱法以食盐水、NH3和CO2为原料解决了这些问题。

据反应原理计算原子经济性和E因子为[3]:原子利用率=(106+107)÷(117+34+44+18)×100%=100%;E因子=副产物的质量÷产物的质量=0÷213=0而且盐利用率可达95%以上,反应物所有原子全部进入产物,真正实现零排放;而CO2是合成氨厂的废气,不仅节省锻烧石灰石的设备和能源,还降低原料成本和减少CO2排放量,起到保护环境的作用。这都体现绿色化学思想,符合“最大限度利用资源”、“原子经济性”、“能量使用最小”等原则。

侯氏制碱法诞生时还未提出绿色化学概念,却体现绿色化学思想,是经得起历史考验的绿色化工。

2.STS教育的价值。STS教育目要培养具有科学素质的公民,重视科学技术在社会生产及生活中的应用。在课程改革中化学学科逐渐进行转变,最能体现STS教育思想。

自有微型实验开始,许多教师以此方式再现工业生产过程,帮助学生提炼化学知识,明确化学工业中化学知识重要运用。北京师范大学化学学院的孙根班等人便据侯德榜制碱法的基本原理,以一次性注射器、青霉素药瓶等废旧器具设计微型实验,帮助完成相关化工模拟的实验教学工作[4]。学生通过微型实验了解侯氏制碱法工业流程,体会到化学是不断发展的科学更是一门创造性地科学,在认知、情感、态度多方面促进学生发展。

3.在学科教学中作用。在化学实验中其渗透着物质制备方法,理解其工艺流程和反应原理,帮助学生了解化学科学研究过程和方法,培养学生严谨的科学态度。作为化学史实,教师将其作为新授课的导入情景,在吸引学生学习兴趣的同时感受侯德榜的卓越贡献以及伟大的人格魅力,培养学生的爱国主义精神。作为化学工业上的成就,讓学生体会到学好化学的重要性并促进学生提高学习化学的主动性。

总之,侯氏制碱法在教学中处于尴尬的位置。上海高考试题多次出现就能体现其价值,但实际教学中却被忽视。结合多方面的了解、访问,分析原因可能有:课标对其无要求,教师便略讲甚至不讲;教师多将其作为教学情景来提高学生学习兴趣;若作为教学考试内容,涉及知识点较少且固定,经常考查会降低考题难度、区分度,达不到高考选拔人才效果。

虽考题中涉及范围小,但并不代其史实、工业流程、反应原理等就可在教学中被忽视。这是化学教学的一大缺失,随化学工业技术不断更新,其使用逐渐被更好地技术代替,但它对化学的贡献依然是不可小觑。为促进其尴尬状况的改善,提出建议:

1.加强开展化学教师的备课、教研等活动,通过教材分析等方式促进化学教师对侯氏制碱法的关注。

2.加强新课程改革力度,促进化学教师对侯氏制碱法教学上的创新性研究。

3.鼓励化学教师作有关侯氏制碱法的教学设计,将其知识、情感系统地传递给学生。

参考文献:

[1]刘怀乐.对“侯氏制碱法”史料的补充及研究[J].中学化学教学参考,2011,09:36-38.

[2]张林.不容忽视的考点—侯氏制碱法[J].数理化学习(高中版),2015,02:39.

[3]白玉山,于鷃.侯氏制碱法中的绿色化学思想[J].化学教学,2004,09:47-49.

[4]孙根班,易慧霞,李崧,欧阳津,蒋福宾.模拟工业制碱法的微型化实验设计[J].实验技术与管理,2015,08:40-44.

(作者单位:沈阳师范大学)

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