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第十二章 化学与社会联系 知识的教学

作者:刘知新 当前章节:8057 字 更新时间:2026-6-23 02:38

化学与社会生产、生活联系密切,有关知识的教学是化学教学的重要内 容之一。中学化学教学大纲规定:化学教学“要十分注意联系实际,以便学 生更好地掌握所学的知识和技能,以及这些知识和技能在工农业生产、第三 产业、科学技术和日常生活中的应用。”①从提高公民素质来说,这部分知识 内容具有更直接的、现实意义②。

§12-1 化学与社会联系知识的 教学内容和特点

化学与社会联系知识,可粗略地划分为两个方面:一是化学与生产联系 类知识,另一是化学与生活联系类知识。二者的教学内容和特点不同。

一、化学与生产联系知识的内容和教学特点

现行的中学化学教材比较侧重于联系工农业生产实际,或者说,主要是 联系工业生产实际。这方面的教学内容,大体上可以概括为两类:一类是带 有化学生产工艺过程及典型设备示意图型的内容,如接触法制硫酸,硝酸的 工业制法(氮氧化法),合成氨工业,电解食盐水制造氯气和烧碱,以及电 镀、炼铝、炼铁和炼钢,水泥和玻璃的生产简介,石油的炼制等;另一类是 只涉及到生产原理和化学知识的应用,而没有生产工艺流程或设备示意图的 化学生产知识,如初中化学教材中的氧气和氢气的工业制法,石灰石的煅烧, 化肥,高一化学教材中的金属钠的生产,半导体硅的生产,以及高二和高三 的化学教材中的乙醇、乙醛、苯酚等的化学生产,煤的干馏、油脂的氢化和 水解、葡萄糖等的工业生产。两类知识的共同特点是描述化学概念、理论和 化学事实与化学生产的联系和应用,不同的是,前一类要适当了解化学知识 在生产中的具体运用,在深度和广度上要比后者要求更具体、更明确,而后 者主要是教师要了解各种化学知识在这些生产中的运用,而不必展开来向学 生讲解,例如工业制氧气,只需指出利用氧气和氮气的液化温度不同,而进 行分离的方法就可以了,不必谈分离过程和分离设备,但作为教师本身则应 理解氧气和氮气的具体分离过程,才能深入浅出地进行讲解。通过化学生产 知识的教学,可以使学生了解化学原理在化学工业生产中的运用,使知识系 统化、具体化,这对于巩固和加深所学的化学知识是十分重要的。同时还可 以激发学生学习化学的兴趣和积极性,了解我国的一些化工生产内容,增强 学生学好化学将来更好参加我国四化建设的学习责任感和事业心。

二、化学与生活联系知识的内容和教学特点

现行的中学化学教材对于学生身边经常发生的日常生活现象联系甚少, 如能源、食品、卫生、健康、环境保护等联系得很不够。对于和农业生产有 关的土壤胶体等内容,也未列入必学内容。

若将现行教材中零散体现的,以及今后教材编制时有可能列入的教学内①

中华人民共和国国家教育委员会制订.全日制中学化学教学大纲(修订本).北京:人民教育出版社,②

中华人民共和国国家教育委员会制订.九年义务教育全日制初级中学化学教学大纲(试用).北京:人民 教育出版社,容归并讨论,联系生活实际的知识内容可分为:

1.环境保护方面的化学知识 大致可分为:(1)大气(或空气)的污染与保护。例如,二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、硫化氢、氨等气态污染物的防治;烟、酸雾、粉尘等污 染物的防治等。(2)水体的污染与防治。如防止重金属离子、酸、碱和其它有毒物质(NO2-、CN-等),以及造纸废液、酒厂、制粉厂废液等有机物生产废液,各种油污等。(3)土壤的污染和防治。主要是喷施农药、农用塑料薄 膜残体及有色金属矿山(或工厂)产生的废渣和尾砂等。(4)温室效应。大 量密集的二氧化碳及气态烃都会给大气层带来这方面的影响。(5)臭氧层破 坏。氯氟烃、氮氧化物及二氧化硫等均可破坏臭氧层。

2.居室和厨房中的化学知识 现代的城镇生活会接触到各种各样化学物品。化学制品已广泛地深入到市民的居室和厨房之中。如(1)各种锅、盘、碗、碟已由单一的陶瓷、铝质 或铁制品,发展到由不锈钢、耐热玻璃、耐热特殊釉(可做不粘锅)等材质 制作,这就涉及到许多金属与合金的知识,以及各种由硅氧化物和某些金属 氧化物在高温条件下形成的熔融体的知识。(2)炊煮燃料已由柴、煤炭发展 到天然气、煤气和液化石油气等,与此相匹配,为了排出在燃气燃烧过程中 和烹炸食物时常伴随产生的少量一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和硫化氢, 以及油烟气等,抽油烟机已成为厨房中的重要设施。(3)各种调味品。如食 盐已有粗加工盐、精制盐、低钠盐、微铁盐、微锌和加碘的保健盐;酒的品 种则更多,有发酵酒(糯米酒)、蒸馏酒(白酒等)和配制酒(各种补药酒 等),这些酒若饮用不当,会对人造成伤害,特别是不法之徒用工业酒精掺 兑的假酒常含有甲醇,人误饮后,会造成眼睛失明,乃至死亡。此外,还有 各种酱油(主要含各种氨基酸)、各种食醋、味精(主要成分谷氨酸钠)等, 都是不可缺少的调味品。

3.洗涤用品中的化学知识

市场上有各种各样的、琳琅满目的固体或液体洗涤剂。牌号繁杂,装璜 各异。除了常用的肥皂和香皂外,近些年已生产出许多合成洗涤剂,如洗衣 粉(主要由烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠、三聚磷酸钠、硫酸钠和硅酸钠等配 制而成),多数商品以液体洗涤剂形式面市。由于应用范围不同,又分为洗 衣液、洗洁精(用于洗涤水果、蔬菜和碗碟)等等。这些洗涤液的配方不同, 但均含有一些共同的化学物质起到表面活性去污的作用,这些成分除烷基苯 磺酸钠外,还有含亲水基团(聚氧乙烯基)的聚醚等。

此外,还有能源化学、海洋化学、营养保健中的化学知识,化妆品中的 化学知识,以及各种化学纤维和塑料在衣、食、住、行中的应用等等,种类 繁多,成分复杂,不少均为必修的教学内容所难以容纳,只好从选修或活动 课程中找出路。

以上方方面面的化学知识,尽管在化学教学大纲中仅将其列入“了解” 或“常识性介绍”的要求之内,但这些教学内容对提高学生的化学素质和学 习兴趣是有很大作用的。因此,我们认为,在讲授物质的性质和用途时,一 定要紧密结合生活中的有关化学现象和事实,理论联系实际地进行讲解、介 绍,使学生开阔眼界、学以致用,从而激励他们的学习动机,加深他们对化 学基础知识的理解记忆。

§12-2 生产和生活中化学知识 教学的要求

一、结合化学生产过程,重点讲清化学反应原理

化学产品的生产过程,所牵涉的知识面是很宽广的,既有化学知识,又 有物理、数学等知识,而且生产工艺和技术设备的知识也很丰富。从化学教 学观点来说,要抓住生产过程(生产流程或步骤)作为化学知识的联系点, 既不能脱离具体的化学生产过程来讲解化学反应原理,又不能把主要时间和 内容用于介绍生产过程和工艺技术设备细节等,而应当把主要时间介绍化学 反应原理如何与化学生产过程相联系、相结合,如何指导化学生产,控制各 种反应条件。例如,接触法制硫酸,就要根据从硫铁矿焙烧到二氧化硫的催 化氧化,以及三氧化硫的吸收等的生产过程,重点讲解各个硫酸生产工序中 的化学反应原理,特别是二氧化硫催化氧化原理,而对各个生产工序的作用 只作一般介绍,而不要介绍具体的生产过程的细节和工艺技术设备知识,这 样才能突出反应原理这一重点,又不会脱离生产实际。

二、结合学生知识水平,讲清生产过程中的典型过程

化学生产过程往往是比较复杂多步的。从教学观点看,主要讲清与化学 反应有关,并符合学生认识水平的典型过程,而把其它次要过程省去或一带 而过。例如,讲授接触法制硫酸的生产过程时,除了讲授有关化学反应原理, 还要选择主要生产过程适当介绍一些化工生产原理。如硫铁矿的破碎、炉气的净化、热交换以及用 98.3%H2SO4 逆流吸收三氧化硫等,同时还要简单介绍一下热交换器、吸收塔和接触法制硫酸的简单流程示意图。这样适当介绍 一些化工生产知识,有利于了解化学反应与化工生产的关系,进一步加强理 论联系实际,使学生获得较好的全面的知识。但这样的结合和联系要注意按 学生的水平循序渐进地进行。由于高一学生还没有学过化学平衡移动原理, 教学中就不能过多地讨论反应条件是如何控制,更难讨论如何提高产率,缩 短生产周期等问题,只有到高二学过化学反应速率和化学平衡的知识,才能 回过来补充讨论:在硫酸生产中增加空气量可以提高三氧化硫产率以及不用 加压就可得到很高的产率等问题。当进行合成氨工业的教学时,就可以全面 运用平衡移动原理来讨论氨的合成时所采用的生产条件。

三、化学生产知识的教学与演示实验教学相结合

当学生学习有关化学生产知识时,最好能结合一些演示实验,这样可以 加强学生对知识的理解,激发学习化学生产知识的兴趣,提高学习质量。例 如,讲授氨氧化制硝酸时,最好做一个氨气和氧气(用空气代替)在催化剂 参与下(用铂片、铂丝或用重铬酸铵加热分解生成的三氧化二铬)加热生成 一氧化氮,再氧化(加入空气)为二氧化氮,最后用水吸收制成硝酸(实际 上与过剩的氨气生成硝酸铵)的演示实验流程,这样就使氨氧化制硝酸的生 产过程模拟化、具体化,从而更清楚地揭示出硝酸的工业生产原理和过程。

四、加强直观教学,课内外的教学相结合

在讲授化学生产知识时,要重视采用模型、图表或标本等直观教具作为 辅助教学手段,这样可使生动的生产过程形象化、鲜明化,有条件的地区可 以走出课堂,组织学生到工厂或化学研究单位参观。请技术人员讲课等,这 种形式可以开拓学生的视野,增加感性认识,使课堂学习到的知识与化学生 产知识更紧密地结合起来。例如,组织学习参观硫酸厂、氮肥厂、氯碱厂、钢铁厂、石油化工厂等。 五、教学过程中要重视渗透社会生活里的化学知识 由于化学知识广泛而深入地渗透到社会生活的各个方面,如果不加强化学与社会的联系,培养出来的人才就会缺乏化学素质,就会难于适应改革中 的社会需求。为此,在讲授物质的性质和用途时,要有意识地去联系相关的 社会生活中的化学现象,适当扩大化学知识面,用学过的化学知识去分析和 解决社会生活中的化学问题。例如初中化学讲空气成分时,可联系空气污染 问题;在高一化学讲硫酸生产、氮氧化合物时就要进一步联系这些污染物的 性质及处理这些有害物的方法,进一步加强环保意识,使环保教育与课堂教 学紧密结合起来。其它方面的化学知识(如能源、新材料、海洋化学,食品 保健等)也应在相关的化学知识教学中扩大联系。

§12-3 化学生产知识教学的方法

根据化学产品生产的特点,教学过程要紧密围绕以生产流程(过程,或 工序)为线索,讲述或讲解化学反应原理,适当介绍化学生产知识和流程设 备的知识。一般来说,化学生产知识教学的方法多采用启发式讲述法或讲解 法,个别还兼有演示法或参观法。现举例来说明。示例:合成氨工业的教学。

1.教学目标

(1)能初步运用化学反应速率和化学平衡的原理,去讨论选择合成氨的 适宜条件;

(2)了解合成氨生产的简要流程;

(3)结合我国合成氨工业发展的介绍,进行爱国主义教育。

2.教学内容和重点

本节一般分 2 个课时,第一课时重点内容是:选择合成氨工业生产的适 宜条件;第二课时的重点内容是:了解合成氨的简要生产过程和流程示意图。

3.教学过程 这类课最好采用模型和图表等直观教具引路,进行启发式讲述法最能收到预期的效果。现介绍第一课时的教学过程:

1.复习提问

(1)影响化学平衡移动的因素有哪些?

(2)举一个简单的化学反应来说明平衡移动原理的含义。 在引导学生回答问题的基础上,引出课题:如何运用平衡移动原理去解决合成氨生产的化学问题,选择适宜的生产条件呢?

2.重点分析合成氨反应的特点,指出这个反应是:可逆的、放热的、气 体体积缩小的反应。根据平衡移动原理:增大压强、降低温度有利于合成氨 反应平衡向生产氨的方向移动。

3.指出化工生产要求氨的合成产率要高,生产速度快,单位时间的产量多,这与平衡移动原理选择的条件有同有异。

4.分析矛盾,确定合成氨的最适宜条件:采用高压(对产率和速率都有 利),催化剂(增加反应速率,缩短反应达到平衡的时间)和适当的温度(最 好是适合催化剂活性最大的温度),以及循环使用原料气(氨要分离)、反 应热的充分利用等。最后边分析,边指导学生填写下表:生产要求

反应条件

H2+3 2 2NH3+92.4kJ

氢 的 生 产 快

(速率)

氨 的 生 产

多(平衡)

适宜生产条件

温度

(高温)

(低温)

高温(催化剂的活性温度

500 ℃)

压强

(高压)

(高压)

高压( 200 × 105 ~ 500

× 105Pa

催化剂

铁触媒

原料气

循环使用,把氨分离

反应热

通过热交换器充分利用

5.小结:要指出根据合成氨反应的特点,从反应速率和化学平衡两方面兼顾,运用平衡移动原理选择最适宜的条件。

6.布置作业:除挑选课本内的习题内容外,还可考虑补充一二道作业, 例如,运用平衡移动原理讨论二氧化硫催化氧化所采用的条件?它与合成氨 的适宜条件有何同异处?可作为堂上练习或课外作业。

第二课时的教学过程 在复习合成氨所采用的最适宜条件的基础上,提出合成氨的生产过程是怎样的?

[板书]合成氨工业简述

1.首先指出合成氨的生产过程:

2.介绍原料气的制备、净化、压缩等过程。

3.介绍氨的合成:将反应原理与合成塔的作用结合起来讨论。讲清在铁 触媒参与下,即使采用其它最适宜的条件(温度 500℃,压强为 203×105~361×105Pa)合成后的产物中仅含 NH315%左右,此要使混合气体中的氨分离,原料气循环使用。

4.氨的分离:根据氨易液化,氮、氢气体难液化的性质,通过加压和冷 冻的办法,将氨分离出来。

5.氮、氢气的循环使用:由于氨的一次产率不高,反应后分离出来的氮气和氢气必须循环使用,才能降低成本,提高产量。

6.讲解合成氨简要流程示意图,复习合成塔中的反应条件,适当介绍反 应热的利用。

7.结合我国合成氨工业发展状况,对学生进行为祖国四化建设而献身的爱国主义教育。

8.教学小结:重点抓住选择合成氨的适宜条件(根据反应特点)以及简 单的生产过程,并把两者联系起来,使原理和实际应用结合起来,就能得到 更深刻、更完整的知识。

9.布置作业:(从略)

§12-4 社会生活中化学知识教学的方法

教材内容所涉及的社会生活中的化学知识的特点是:分散性、广泛性和 综合性。由于是分散在许多章节的某一知识点中,所以难于采用集中讲授的 方法;由于联系生活的化学知识面广,而且这些知识是综合的、相互渗透的, 要讲清楚生活中的化学知识,往往会超出学生的学识水平而难于奏效。根据 中学化学教学大纲的要求和教材内容的编排,生活中的化学知识教学可采用 下列几种教学方法。

1.相互渗透法 在化学教学过程中,要主动地有意识地加强教学内容与社会生活的联系,备课时首先要挖掘教材内容与社会生活内在联系的某些知识点,确定实 施相互联系和相互渗透的可能性和方法,然后在课堂讲授中实现。所谓相互 渗透是指联系的内容既要注意适量,要顾及课时的限制,又要注意联系内容 的侧重点,应依教学要求来确定,或者是侧重于教材内容稍微联系生活实际, 或者侧重于生活实际对化学知识的需要来联系教材内容。例如,讲空气成分 时,自然会联系到空气污染和环保的问题,对于初三学生来说,知识和经验 尚少,故应侧重讲教材内容,适当联系环保问题,但到高一化学讲硫酸生产 尾气吸收处理时,就可考虑侧重于环保教育,总结消除空气污染等的化学知 识。

2.专题讲授法

随着学习化学知识与社会生活联系内容的增加,到一定阶段时,教师可 以利用科技活动时间分专题讲授有关生活中的化学知识应用问题。讲授的专 题有:环保化学;能源化学;材料化学;日用化学;营养保健化学;厨房化 学;装饰品化学等等专题。通过专题讲座可以培养学生运用化学知识去分析 和解决社会中的化学问题的能力,以及对社会的责任感和献身精神。

3.论文报告法

由教师设计出化学与生活联系的专题,让学生分组承担某一专题进行调 查、收集资料并分析综合整理成小论文,然后让各小组派代表举行专题小论 文报告会。这种做法可以提高学生学习化学的兴趣,扩大知识面,培养学生 的科学方法和思维能力。只是这种报告内容要求较高、难度较大,组织高二 的学生进行比较合适。

4.化学生活知识竞赛

近几年来国内许多地区曾开展过化学生活知识竞赛,均收到比较好的效 果。这就说明只要教师指导得法,且资料准备又比较丰富,适合学生的学识 水平,可以在一个班或一个年级中进行书面的、口头的、抢答游戏式的,或 采用化学墙报等方式进行化学生活竞赛。准备一些奖品(如科技书或文具用 品),同时教师还要解答或讲评竞赛中的问题,这样才能发挥竞赛的激励功 能,使学生得到更多的学习和训练的机会,以利于培养学生的化学素质。

思考和实践

1.试简述化学生产知识教学的特点。

2.试以二氧化硫催化氧化选择生产条件为例,设计这节课的教学过程。

3.试用启发式,设计氮氧化制硝酸的教学过程。

4.试设计消除空气污染进行环保教育的教例。

主要参考文献

[1]杨先昌.中学化学教学法.武汉:湖北人民出版社,1981.130

[2]王佐书等.中学化学教学论.哈尔滨:黑龙江科技出版社,1988.257

[3]李朝略,冯灿如.中学化学教学法.长沙:湖南教育出版社,1982.144

[4]徐国敏.关于化学教学中理论联系实际的问题.化学通报,1956

(12):41

[5]程名荣.浅论化学教材联系生产和生活实际.中学化学教材和教法, 第一集.北京:人民教育出版社,1986.60~69

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