7tb[中學教育]222005070300370何冬玲論文定稿
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1、1.前言 2 1.1研究的背景 2 1.1.1課程資源研究的出發(fā)點 2 1.1.2課程資源包的提出 3 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4 1.2.1國外研究現(xiàn)狀 4 1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 5 1.3研究的意義 5 1.3.1化學課程資源包的研究對促進教師發(fā)展的意義 5 1.3.2化學課程資源包的開發(fā)對學生的發(fā)展有重要意義 6 2.理論基礎 6 2.1課程資源 6 2.1.1課程資源的界定 6 2.1.2課程資源的分類 7 2.2化學課程資源 8 2.2.1化學課程資源的定義 8 2.2.2化學課程資源的分類 9 2.2.3化學課程資源開發(fā)的特性 10 2.3化學課
2、程資源包的涵義及特點 10 2.3.1化學課程資源包的涵義 10 2.3.2化學課程資源包的特點 10 3.化學課程資源包的開發(fā) 11 3.1化學課程資源包的開發(fā)原則 11 3.1.1系統(tǒng)性原則 11 3.1.2目的性原則 11 3.1.3實用性原則 11 3.1.4開放性原則 12 3.2化學課程資源包開發(fā)的步驟(以人教版九年級化學第七章為例) 12 3.2.1課標與教材分析 12 3.2.1.1課標分析………………………………………………………………………12 3.2.1.2教材分析………………………………………………………………
3、………12 3.2.2教學設計 13 3.2.3課程資源的收集 14 3.2.4課程資包的形成 15 4.化學課程資源包的使用和完善 16 4.1化學課程資源包的使用 16 4.2化學課程資源包的完善 16 5.課程資源包開發(fā)利用的反思 17 附錄 18 《燃料及其利用》課程資源包的開發(fā)及其利用 何冬玲 西南大學化學化工學院 重慶 400715 摘要:隨著課程改革的逐步深入,課程資源的開發(fā)與利用逐步引起了社會各界的廣泛重視。資源包是課程資源的集合體,它具有容量大、活動性、建構性強、適用性強、應用范圍廣等特點,在學習組
4、織中被廣泛應用。因此資源包的開發(fā)建設也就成為了新課程改革的重要內(nèi)容,本文就化學資源包的開發(fā)及利用做了自我探索式的構建。 關鍵詞:課程;化學課程資源;課程資源包 Development and Using of Chemistry Curriculum Resource Kit -- A Case Study of Fuel and it’s Using He Dongling The School of Chemistry and Chemical Engineering Southwest University, Chongqing 400715, China
5、 Abstract: With the promotion of new fundamental educational development and utilization of curriculum resources, it attracted the attention of people all over the society. Resource Kit is a aggregate of curriculum resource, it is the characteristic of large capacity, activities, strong applicatio
6、n, strong construction and widely used, and used in the learning widely. Therefore, the development of Resource Kit in the new courses have become an important part of the reform. This article disscussed on the development and using of chemistry curriculum resource kit with the author’s own explorat
7、ion. Key words: Resource kit;Chemistry curriculum resource kit;Development model; 1.前言 1.1研究的背景 1.1.1課程資源研究的出發(fā)點 課程資源是新一輪國家基礎課程改革強調(diào)的一個重要概念,其目的是支持課程改革,確保改革成功?!度罩屏x務教育化學課程標準(實驗稿)》十分重視化學課程資源的開發(fā)與利用,這不僅是化學課程理念的更新和完善,也是現(xiàn)代化學教育發(fā)展和新世紀化學教學改革深化的必然。同時人們也越來越深刻地認識到,豐富多樣的課程資源是新課程實施的條件,沒有課程資源的廣泛支持,再美好的課程改革也很
8、難變成實際教育行為。長期以來,我國科學教育的資源實際被有形無形的限制于教材、教參和學生用書,而其中相當大的部分又以“應試”為目標。實驗設備和器材作為一種重要的實踐資源,未能受到應有的重視,雖然國家在配備政策上有明確的要求,但很不平衡,實際應用的效果不理想。近年來,許多經(jīng)濟比較發(fā)達的地區(qū)或條件較好的學校,很關注現(xiàn)代教育技術設備建設,計算機、多媒體技術和網(wǎng)絡設備建設發(fā)展很快,但從觀念到應用都還比較盲目。 為此,《基礎教育課程改革綱要(試行)》明確提出,為保證新課程的順利實施,促進學生的全面發(fā)展,學校要積極開發(fā)并合理利用校內(nèi)外各種課程資源。并在化學課程標準的第四部分實施建議中明確了課程資源開發(fā)的建
9、議。 同時,在我國基礎教育課程改革的逐步展開,在若干教改實驗區(qū)內(nèi),新的科學課程(包括各理科分科課程)標準正在試行??茖W課程標準有著全新的理念,它要求面向全體學生、立足學生的發(fā)展、體現(xiàn)科學的本質(zhì)、突出科學探究,并反映當代的科學成果。從課程目標上看,新課程要求全面提高學生的科學素養(yǎng);從課程內(nèi)容上看,它要求從封閉走向開放,要求增強與生活和社會的聯(lián)系、與現(xiàn)代科技的聯(lián)系、與人文環(huán)境的聯(lián)系;從學生的學習方式上看,它要求變被動接受為主動探究,充分調(diào)動學生的積極性和主動性,增進學生對科學探究的理解和提高學生開展科學探究所需要的能力;從評價上看,它要求改變過分強調(diào)甄別和選拔功能而忽視內(nèi)在激勵和發(fā)展功能的觀念,
10、從提高學生的科學素養(yǎng)出發(fā),建立評價主體多元、評價內(nèi)容全面、評價方式多樣的評價體系。所有這些新課程的理念和目標,沒有科學課程資源的支持是不可能實現(xiàn)的。 1.1.2課程資源包的提出 為了實現(xiàn)化學課程目標,需要建立相應的配套設施和支持系統(tǒng),課程資源包也就是在此基礎上提出的。課程資源包的開發(fā)是構成課程改革支持系統(tǒng)的重要后盾,沒有課程資源包的廣泛支持,課程改革的目標也只能永遠停留在理論層面,很難在中小學由落實轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實。然而,課程資源的理論研究在我國還處于剛剛起步階段,當前一個突出的問題就是與新課程相配套的課程資源嚴重不足,這在一定程度上影響了課程改革在全國各地尤其是農(nóng)村學校的推行。因此,如何開發(fā)課
11、程資源,并建立相應的課程資源包,為基礎教育提供豐富的、適合教師和學生共同使用的課程資源,組織成課程資源包是實現(xiàn)課程改革目標所面臨的一個極有價值的研究課題。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1國外研究現(xiàn)狀 上個世紀中期,在課程資源的研究中,人們首先關注到的是課程目標、課程內(nèi)容的來源問題。國外對于課程的研究起步教早,有大量的書籍文獻對這方面進行了研究和探索。杜威(John Dewey, 1902)在《兒童與課程》中提出了教育過程的二個基本因素:學習者、社會和有組織的學科。博比特(F. Bobbin, 1918)受工業(yè)分析法的影響,認為“課程發(fā)現(xiàn)者首先是對人性和人類事務的分析者”。他利用活動分析
12、法,把人類經(jīng)驗分成一些主要領域,在他那里,課程的來源是可以分析為若干個領域的人類經(jīng)驗。泰勒(Ralph W. Tyler, 1949)提出了課程的二個來源:對學習者本身的研究;對校外當代生活的關注;學科專家對目標的建議。他雖注意到兩個來源,但仍將重點放在了社會來源——“當代生活需要”。R納夫婦(Daniel Tanner&LaurelN. Tanner, 1975)認為泰勒在課程來源認識上有兩點疏忽:一是“忽略了把它們當作有組織的相互聯(lián)系的來源進行認識的必要”;二是“把社會、學習者和有組織的學術知識當作資料的來源時,忽視了它們對教育目標和課程的影響?!碧辜{夫婦已經(jīng)察覺到了泰勒在課程來源的研究
13、上的局限,看到了這二者對課程的制約作用,體現(xiàn)了從課程來源研究到課程資源研究的轉(zhuǎn)向。泰勒(1985年)為《國際教育百科全書》撰寫課程資源條目,從目標、教學活動、教學活動組織、課程評價等四個方面來表示課程資源,使課程資源問題浮出水面,為我們解釋課程資源提供了重要的啟示。 20世紀80年代,西方興起了建構主義心理學。建構主義是心理學發(fā)展史中從行為主義發(fā)展到認知主義的進一步發(fā)展,被視為“教育心理學的一場革命”。建構主義心理學的創(chuàng)始人為瑞士著名心理學家皮亞杰(J.Piaget),后來在維果茨基(Vyotsky)、奧蘇貝爾(Ausubel)、布魯納(Bruner)等人的推動下,使這一理論得到充分的發(fā)展并
14、形成了較為完整的體系。建構主義心理學認為知識是由個體主動建構的,是個人經(jīng)驗的合理化,也是個體與他人磋商而達成的一致的社會建構。以此為指導思想,在課程觀上,建構主義者認為教育要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、合作能力以及解決實際問題的能力等,他們主張弱化學科界限,課程內(nèi)容應選擇真實性任務,在教學中突出學生的主體地位,在課程評價上重學習過程輕學習結果。 1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 目前,通過搜集新一輪國家基礎教育課程改革的相關資料、教育類書籍、雜志以及各類網(wǎng)站,查閱有關課程資源的資料,發(fā)現(xiàn)我國關于課程資源開發(fā)與利用這方面的著作文章較為匱乏。作為書中一個章節(jié),有少數(shù)著作談到了課程資源包的開發(fā),如:鐘啟泉等主編的
15、《為了中華民族的復興,為了每個學生的發(fā)展—<基礎教育課程改革綱要(試行)解讀>》中第六部分“課程管理與課程資源”、朱慕菊主編《走進新課程—與課程實施者對話》中第七章“課程資源”、劉旭東等主編的《校本課程與課程資源開發(fā)》中第四部分“課程資源的開發(fā)”。關于課程資源開發(fā)與利用的論文寥寥數(shù)篇,如吳剛平的《課程資源的篩選機制和開發(fā)利用途徑》、徐繼存的《論課程資源的開發(fā)與利用》等。專門全面論述化學課程資源開發(fā)與利用的文章只查到林長春在2004年《中國教育學刊》第二期發(fā)表一篇論文《論化學實驗教學資源及其開發(fā)策略》,以及吳良根與2008年在《教學與管理》第九期發(fā)表的《化學實驗課程資源的開發(fā)與利用》,這些都是從
16、實驗方面來談課程資源?;瘜W課程標準中的第四部分“實施建議”中談到課程資源的開發(fā)與利用建議??梢钥闯?,我國教育界對化學課程資源開發(fā)與利用的研究剛剛起步,研究的深度和廣度不夠充分,特別是農(nóng)村課程資源的開發(fā)和利用更要快速發(fā)展起來,這樣才能縮短地區(qū)經(jīng)濟文化相對落后的地方在教育上的滯后。 在現(xiàn)有的研究領域中,化學課程資源開發(fā)的重心主要在圖書館、社區(qū)資源、教材編寫等已經(jīng)被普遍認同的課程資源。盡管這些資源在化學課程中起著重要作用,但不能涵蓋化學課程資源的全部,同時它們也存在著不可忽視的缺陷。一些很重要但尚未被人們重視的課程資源仍有待開發(fā)與利用。 1.3研究的意義 1.3.1化學課程資源包的研究對促進教
17、師發(fā)展的意義 教師是課程實施的組織者和促進者,也是課程的開發(fā)和研究者之一。因此,課程資源的研究和開發(fā)對教師自身的發(fā)展也有重要的意義。首先,它使教師更新傳統(tǒng)教學觀念,樹立現(xiàn)代教育理念。在教學思想上,它促使教師將以知識的傳授為重點轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生的發(fā)展為中心;在教學方法上,它引導教師改變過去的舊模式,而通過化學問題的提出來引起學生的認知沖突,并在參與學生開放式的探究活動過程中,引導學生掌握解決問題的方法和步驟;在知識的積累和運用上,教師除了準備教材上的和教師個人儲備的知識外,他們更多的是準備課堂上師生互動所產(chǎn)生的新知識。其次,它也有利于教師發(fā)揮自身特長,凝聚教師集體的教育合力。在課程資源的開發(fā)和利用
18、中,使教師最大程度地發(fā)揮自己的積極性和創(chuàng)造性,可以根據(jù)自己的特長,發(fā)揮自己的專長和潛能,形成自己的教學風格;同時,教師之間可以互相借鑒教學經(jīng)驗,分享教學成果,不僅達到取長補短的作用還起到了精益求精的目的。最后,課程資源的開發(fā)和研究還能加強教師對教學活動的總結和反思,營造和諧活躍的教學氛圍,使學生在更輕松的氛圍中學習知識,也使教師的自身發(fā)展途徑更廣闊。 1.3.2化學課程資源包的開發(fā)對學生的發(fā)展有重要意義 學生不僅是教育的對象,也是教育是否成功,教育方式是否優(yōu)秀的最直接的體現(xiàn)者。而化學課程資源包的開發(fā)對學生的發(fā)展具有重要的促進作用,它增加了教師和學生之間的互動和交流,使教師可以更加接近了解不
19、同層次的學生,抓住學生的注意力,從而使個性差異的學生得到各自的發(fā)展。課程資源包的開發(fā)拓展了學生的知識面,使學生的知識不僅限于課堂書本的范圍,還有從社會生活等各方面獲取的知識和信息。學生獲得的知識更豐富更貼近生活會大大增加他們對學習的積極性。課程資源包的開發(fā)豐富充實了課堂,使學生在樂趣中獲取知識,同時也鍛煉了學生自我思考和探究的能力,讓他們不僅在課堂上學到知識,還在生活中學會探究和反思。通過化學課程資源包的開發(fā),提高了學生的整體科學素養(yǎng),對于學生的全面發(fā)展具有不可估量的意義;另一方面,課程資源包的開發(fā)利用真正做到了教師與學生的共同學習,不僅推動了教師自身素養(yǎng)的提高,也使學生得到了個性化的發(fā)展。
20、 2.理論基礎 2.1課程資源 2.1.1課程資源的界定 課程資源有廣義和狹義之分。廣義的課程資源指有利于實現(xiàn)課程目標的各種因素,狹義的課程資源僅指形成教學內(nèi)容的直接來源。可以將整個教學過程中可資利用的一切人力、物力以及自然資源的總和,包括教材、教師、學生、家長以及學校、家庭和社區(qū)中所有有利于實現(xiàn)課程目標,促進教師專業(yè)成長和學生個性的全面發(fā)展的各種資源都稱為課程資源。另外,課程資源同樣是指課程要素來源以及實施課程的必要而直接的條件,是指富有教育價值的、能夠轉(zhuǎn)化為學校課程或服務于學校課程的各種條件的總稱,它包括教材以及學校、家庭、社會中所有可資利用的、有助于提高學生素質(zhì)的人力、物力與自然資
21、源。對課程資源進行重新定位和認識,可以使課程資源在理論探討和行動實踐上方向更加清晰明確。而課程資源的開發(fā),必須改變對課程資源研究的忽視態(tài)度,走出對課程資源的僵化的思維觀念定勢。課程資源觀的轉(zhuǎn)變,將改變課程開發(fā)者和教師對課程性質(zhì)的看法,使課程由狹變廣、由靜轉(zhuǎn)動。課程不再只是學科的總和,而是學科、兒童、生活、社會的有機整合。學生的生活及其個人知識、直接經(jīng)驗都將成為課程開發(fā)的基礎和依據(jù)。課程資源由課堂延伸到課外,由學校延伸到社區(qū)和所在的地區(qū),學生所處的社會環(huán)境和自然環(huán)境都開始成為學習探究的對象,成為學習的“課堂”。 2.1.2課程資源的分類 為了更好地認識和把握眾多的課程資源,課程資源的分類就是
22、按一定的根據(jù)把某些資源歸屬到一起,或者按不同的特點,把某些資源區(qū)分開來。 例如根據(jù)資源的來源劃分,可以把課程資源分為校內(nèi)課程資源和校外課程資源。校內(nèi)課程資源包括校內(nèi)的各種場所和設施,如圖書館、實驗室、專用教室信息中心、實驗實習農(nóng)場和工廠等;校內(nèi)人文資源,如教師群體特別是專家型教師、師生關系、班級組織、學生團體、校紀校風、校容校貌等與教育教學密切相關的各種活動,如實驗實習、座談討論、文藝演出、社團活動、體育比賽、典禮儀式等。校內(nèi)課程資源是實現(xiàn)課程目標,促進學生全面發(fā)展的最基本、最便利的資源,課程資源的開發(fā)與利用首先要著眼于校內(nèi)課程資源。校外課程資源包括學生家庭、社區(qū)乃至整個社會中各種可用于教育
23、教學活動的設施和條件以及豐富的自然資源。其中,社區(qū)的圖書館、科技館、博物館、紀念館、氣象站、地震臺、水文站、工廠、農(nóng)村、部隊以及科研院所等都是寶貴的課程資源。學生家長與學生家庭的圖書、報刊、電腦、學習工具等也是不可忽視的課程資源。豐富的自然資源是我們生存和生活的基礎,也是我們開發(fā)與利用的重要課程資源。校外課程資源可以彌補校內(nèi)課程資源的不足,充分開發(fā)與利用校外課程資源能為我們轉(zhuǎn)變教育教學方式,適應新課程提供有力的支持和保證。 根據(jù)資源的物性特征劃分,可以把課程資源分為人力資源和物力資源。人力資源,主要包括教育工作者、學生和其他社會人士。物力資源主要指教材、教室、場地、設施環(huán)境等。 根據(jù)資源的
24、性質(zhì)劃分,可以把課程資源分為自然課程資源和社會課程資源。自然課程資源的開發(fā)和利用極為豐富。如,用于生物課程的動植物、微生物;用于地質(zhì)、地理課程的地形、地貌和地勢;用于氣象課程的天氣、氣候、季節(jié);用于藝術課程的自然景觀;用于生態(tài)課程的生物鏈、生物圈,等等。認識自然,融入自然,與自然界和諧共處,是學生素質(zhì)養(yǎng)成的重要內(nèi)容,也是整個課程編制過程應體現(xiàn)的一個基本理念。社會課程資源的開發(fā)利用同樣非常豐富。保存和展示人類文明成果的公共設施如圖書館、博物館、展覽館等無疑是重要的課程資源;道路的線條美、雕塑的造型美、音樂的節(jié)奏美等均可成為陶冶學生情操的課程資源;人類活動的交往如政治活動、經(jīng)濟活動、司法活動、軍事
25、活動、外交活動、科技活動等也可以成為課程資源;影響人類社會的生產(chǎn)生活的價值觀念、宗教倫理、風俗習慣等與教育教學活動有著直接的關系,因而也是不可或缺的課程資源。 根據(jù)資源的呈現(xiàn)方式劃分,可以把課程資源分為文字資源、實物資源、活動資源和信息化資源。文字資源包括教材、參考書、期刊等。實物資源表現(xiàn)為多種形式,一類是自然物質(zhì),如動植物、礦石等;一類是人類生產(chǎn)生活過程中創(chuàng)造出來的物質(zhì),如建筑、機械、服飾等;一類是為教育教學活動專門制作的物品,如筆墨紙硯、模型、標本、掛圖、儀器等。實物形式的課程資源具有直觀、形象、具體的特點,是常用的課程資源?;顒淤Y源內(nèi)容廣泛,包括教師的言語活動和體態(tài)語言、班級集體和學生
26、社團的活動、各種集會和文藝演出、社會調(diào)查和實踐活動、以及師生和學生之間的交往,等等。信息化資源包括網(wǎng)絡、軟件、視屏、Flash等,它們是隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展而產(chǎn)生的。 根據(jù)資源的存在方式劃分,可以把課程資源分為顯形課程資源和隱形課程資源。顯形課程資源是指看得見摸得著,可以直接運用于教育教學活動的課程資源。如教材、計算機網(wǎng)絡、自然和社會資源中的實物、活動等。作為實實在在的物質(zhì)存在,顯形課程資源可以直接成為教育教學的便捷手段或內(nèi)容,相對易于開發(fā)與利用。隱形課程資源是指以潛在的方式對教育教學活動施加影響的課程資源,如學校和社會風氣、家庭氣氛、師生關系等。與顯形課程資源不同,隱形課程資源的作用方式具
27、有間接性和隱蔽性的特點,它們不能構成教育教學的直接內(nèi)容,但是它們對教育教學活動的質(zhì)量起著持久的潛移默化的影響。 2.2化學課程資源 2.2.1化學課程資源的定義 化學知識是一個動態(tài)的、發(fā)展的知識體系,由于教材(課程資源的一種)內(nèi)容有其時間、地域的局限性,不可能面面俱到,與學科知識和教育理論的前沿也有一定的時間差,所以化學課程資源是指化學課程要素來源以及實施化學課程的必要而直接的條件,是指富有教育價值的、能夠轉(zhuǎn)化為學校課程或服務于學校課程的各種條件的總稱,它包括化學教材以及學校、家庭、社會中所有可資利用的、有助于提高學生素質(zhì)的人力、物力與自然資源。 2.2.2化學課程資源的分類 眾多的
28、化學課程資源可以按照一定的標準、原則、特點,把它們區(qū)分開來,以便更好的認識、開發(fā)與利用它們。筆者在這里按照課程資源呈現(xiàn)的方式,把課程分為文字資源、實物資源、活動資源、信息化資源。 文字資源包括教材、參考書、期刊等。實物資源表現(xiàn)為多種形式,一類是自然物質(zhì),如動植物、礦石等;一類是人類生產(chǎn)生活過程中創(chuàng)造出來的物質(zhì),如建筑、機械、服飾等;一類是為教育教學活動專門制作的物品,如筆墨紙硯、模型、標本、掛圖、儀器等;實物形式的課程資源具有直觀、形象、具體的特點,是常用的課程資源。活動資源內(nèi)容廣泛,包括教師的言語活動和體態(tài)語言、班級集體和學生社團的活動、各種集會和文藝演出、社會調(diào)查和實踐活動、以及師生和學
29、生之間的交往等等。信息化資源包括網(wǎng)絡、軟件、視屏、Flash等,它們是隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展而產(chǎn)生的,對于延伸感官、擴大教育教學規(guī)模和提高教育教學效果有著重要的作用,是其他課程資源所無法替代的。 表1化學課程資源的分類、特點及示例 分類標準 課程資源類型 特點 示例 按呈現(xiàn)方式 文字課程資源 容易獲得 教材、參考書、期刊等 實物課程資源 直觀、具體 實驗室、標本、儀器、模型、掛圖等 活動課程資源 潛在性 教師言語、體態(tài)、班級活動、社會調(diào)查、實踐活動、師生關系等 信息化課程資源 信息容量大、智能化、虛擬化、網(wǎng)絡化 網(wǎng)絡、軟件 2.2.3
30、化學課程資源開發(fā)的特性 化學課程資源的開發(fā)結合教學實際具有如下特性:1.廣闊性,即化學課程資源應包容比化學學科本身的系統(tǒng)材料更為廣泛的客觀外界資源;2.綜合性,即課程資源要注意反映不同學科間的交叉與滲透,化學與社會、生活、技術等方面的聯(lián)系;3.可探究性,即課程資源的開發(fā)要能夠支持學生的探究活動,應當有利于學生從中發(fā)現(xiàn)和提出問題,從多種渠道收集證據(jù)、觀察實驗、動手動腦地解決問題;4.親和性,即課程資源內(nèi)容的選取和表達形式應能使學生感興趣,有需要,能喚起思維的積極活動;5.開放性,這包括兩方面的內(nèi)容,一是資源內(nèi)容具有以化學為中心,向社會、生活、化學科研前沿的開放性,二是資源的信息渠道具有以學生為
31、中心的開放性,讓學生通過主動的探究活動獲取各種信息,而不是被動地接受信息。以上化學課程資源開發(fā)的特性可以說是對化學課程資源較全面的闡述。 2.3化學課程資源包的涵義及特點 2.3.1化學課程資源包的涵義 化學課程資源包是指那些進入化學課程,與化學教學活動聯(lián)系起來,幫助教師與學生進行課堂交流及知識傳授的資源的總和?;瘜W課程資源包是化學課程資源的一種組織形式,它包括教學設計和收集的相關課程資源?;瘜W課程資源包對教師教學活動以及學科知識的傳授交流起到了很大的幫助,為教師自身富有特色的教學過程提供了一個豐富的資源儲備庫和交流平臺。 2.3.2化學課程資源包的特點 化學課程資源包為實現(xiàn)化學課程
32、目標提供了重要的手段,也促進了教師對自身學科素養(yǎng)的提高。同時它還具有以下幾個特點:1.容量大。化學課程資源包作為化學課程資源的總和,它的內(nèi)涵決定了其開發(fā)的過程中只有課程目標一個限制,而不會受到諸如形式和空間的限制。同時,我們知道要達到課程目標的方法和手段是多種多樣的,因此其具有容量大的特點。2.適用性強、應用范圍廣?;瘜W課程資源包作為一種組織良好,目標明確的開放系統(tǒng)具有很好的適用性,一經(jīng)開發(fā)出來,那么使用者就可以根據(jù)自己的需求適當?shù)倪x用其中的資源,這樣就能給不同地區(qū)和文化背景的人提供便利和幫助。3.活動性、建構性強?;瘜W課程資源包作為一種開放性系統(tǒng),還具有靈活性,它能夠和環(huán)境進行不斷的交換最終
33、達到功能的完善。即每一個使用者在資源包開發(fā)以后及使用過程中都可以加入自己所開發(fā)的課程資源,既豐富了課程資源的內(nèi)容,同時又達到了資源的共享和交流,使課程資源包能夠更加完美。 3.化學課程資源包的開發(fā) 3.1化學課程資源包的開發(fā)原則 3.1.1系統(tǒng)性原則 開發(fā)化學課程資源包要遵守系統(tǒng)性原則,切忌開發(fā)得雜亂無章。基于化學課程標準,化學課程資源包的開發(fā)是一個系統(tǒng)工程,所以要避免無組織的問題,應該有計劃、有組織地進行這項工作。依據(jù)新的課程標準,各個模塊的化學任課教師要在學校相關領導的帶領下分工合作,與學習該模塊的學生一起進行與該模塊知識相關的課程資源的開發(fā),并把自己開發(fā)化學課程資源包的成功經(jīng)驗或
34、資料反饋給負責這項工作的教師。由負責這項工作的教師統(tǒng)一收集和整理,然后通過篩選將這些已經(jīng)開發(fā)的有價值的課程資源儲存到計算機中,建立化學課程資源庫。當其他教師和學生利用時,就可以很方便地從化學資源庫中提取出來,提供了一個化學資源交流運用的平臺來實現(xiàn)化學課程資源的再利用,在這個過程中也自然地形成了化學課程資源開發(fā)的良性循環(huán)。 3.1.2目的性原則 開發(fā)化學課程資源要遵守目的性原則,切忌化學資源開發(fā)的盲目性。不論做什么工作都要求工作者要有眼光。在開發(fā)化學資源時,教師要認真研究化學的發(fā)展方向,選取促進學生發(fā)展的資源進行開發(fā),決不能從一個極端走向另一個極端,給我們正常的教學帶來混亂。在使用化學資源包
35、時,也要全面考慮化學資源的有效性,注意資源利用的方式、方法,使已有的化學資源和開發(fā)的化學資源能有機結合,最大程度的發(fā)揮化學資源包在教學中的功能。 3.1.3實用性原則 開發(fā)化學課程資源包要遵守實用性原則,切忌開發(fā)的化學資源在操作和實施上的空泛和不實用。實用性是指化學課資源包的開發(fā)要針對學校、教師、學生的實際情況量力而行,特別是針對學校和地區(qū)的現(xiàn)實狀況和發(fā)展水平,不能只追求課程資源的創(chuàng)新而忽視了其客觀現(xiàn)實性?;瘜W課程資源的開發(fā)是為了化學課程目標的有效達成,針對不同的化學知識應該開發(fā)與之相應的化學課程資源包。要盡可能用最少的開支和精力,達到最理想的效果。 3.1.4開放性原則 開發(fā)化學課程
36、資源包要遵循開放性原則?;瘜W課程資源包的開發(fā)和建立是為了給教師和學生提供一個化學教學資源交流的平臺,所以化學課程資源包的開發(fā)建立是成果,但是絕對不是終極目標。它作為輔助教學的作用,為教師們提供了一個資源庫,但隨著科技的發(fā)展和社會的進步,人類的智慧和能力也在不斷提高,會不斷出現(xiàn)更創(chuàng)新更科學的教學方式和豐富的教學資源。所以開發(fā)的課程資源包要不斷地吸收新的資源,使化學課程資源包得到豐富和完善,而化學教育教學也才能得到進一步發(fā)展。 3.2化學課程資源包開發(fā)的步驟(以人教版九年級化學第七章為例) 3.2.1課標與教材分析 3.2.1.1課標分析 根據(jù)國際科學教育和化學課程改革的趨勢,以及國內(nèi)化學
37、課程的現(xiàn)狀和基礎教育課程改革的指導思想,新課程標準確立了化學課程改革的重點:以提高學生的科學素養(yǎng)為主旨;重視科學、技術與社會的相互聯(lián)系;倡導以科學探究為主的多樣的學習方式;強化評價的診斷激勵與發(fā)展功能。“燃料及其利用”一章分為三個課題:燃燒和滅火、燃料和熱量以及使用燃料對環(huán)境的影響。第七章按新課標的內(nèi)容標準屬于第5個一級主題“化學與社會發(fā)展”,作為它的二級主題,“燃料及其利用”一章要從“標準”“活動與探究建議”兩個維度對學習內(nèi)容加以說明。 3.2.1.2教材分析 “燃料及其利用”一章分為三個課題,課題一“燃燒和滅火”要求學生重點掌握燃燒需要的三個條件和滅火的原理,另外要了解日常有關的放火滅
38、火和逃生的相關知識。在活動與探究方面建議學生根據(jù)滅火的原理自己動手制作簡易的滅火器,組織學生活動讓學生了解日常的滅火知識,還可以模擬粉塵爆炸實驗,讓學生了解更多與生活相關的知識。 課題二是“燃料和熱量”要求學生:1.知道化石燃料是人類重要的自然資源,對人類生活起著重要作用;同時,了解化石燃料的不可再生性,認識合理開采和節(jié)約使用化石燃料的重要性。2.知道石油煉制出的幾種主要產(chǎn)品及其用途。3.了解化學反應中的能量變化,認識燃料充分燃燒的重要性。在活動與探究方面根據(jù)甲烷的存在形式和特性,讓學生以《最簡單的有機物--甲烷》為題總結成一個文字、圖象結合的報告.通過自主學習有關甲烷的化學性質(zhì)(以及化學反
39、應實質(zhì))讓學生設計一個證明甲烷組成的實驗。 課題三“使用燃料對環(huán)境的影響”要求學生:認識燃料完全燃燒的重要性,了解使用氫氣、天然氣(或沼氣)、石油液化氣、酒精、汽油和煤等燃料對環(huán)境的影響,懂得選擇對環(huán)境污染較小的燃料;認識新能源開發(fā)的重要性。在活動與探究方面建議討論:在氫氣、甲烷(天然氣、沼氣)、煤氣、石油液化氣、酒精、汽油、柴油和煤等燃料中,你認為最理想的燃料;調(diào)查當?shù)厝剂系膩碓春褪褂们闆r,提出合理使用燃料的建議。另外,組織學生進行根據(jù)酸雨的形成和危害總結成一個文字、圖象結合的課堂報告, 讓學生自己設計環(huán)境保護宣傳口號,中英文皆可。結束時總結歸納本課題應該知道的知識是:1、一些燃料燃燒對環(huán)
40、境有不良影響,應選擇使用不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境污染小的燃料;2、在化石燃料中,天然氣是比較清潔的燃料。3、應使用和開發(fā)化石燃料以外的清潔燃料,綜合利用資源和開發(fā)新能源具有重要意義。 3.2.2教學設計 在分析了新課程標準和教材要求后,以課題二“燃料和熱量”為例闡述教學設計的過程和方法?!叭剂虾蜔崃俊边@一課題的學習目標有以下三點:1.知道化石燃料是人類重要的自然資源,對人類生活起著重要作用;同時,了解化石燃料的不可再生性,認識合理開采和節(jié)約使用化石燃料的重要性。2.知道石油煉制出的幾種主要產(chǎn)品及其用途。3.了解化學反應中的能量變化,認識燃料充分燃燒的重要性。圍繞這三個核心同時結合教材內(nèi)容,筆者認
41、為指導學生通過閱讀、討論等形式自主學習,同時可利用科教資料或影視素材等課程資源輔助教學,使學生在課堂學習中得到全方位的發(fā)展。 在課題二“燃料和熱量”的教學設計中,首先以圖片和背景知識等文字課程資源創(chuàng)設情景,導入課程;再以活動探究引導學生思考日常生活中的燃料的存在及利用。天然氣作為生活燃料其主要成分是甲烷,甲烷是一種常見有機物,作為知識的拓展用相關文字資源介紹有關有機物的定義和特性,以此拓展學生的知識面。其次,由于本課題與生產(chǎn)生活關系密切,內(nèi)容通俗易讀,所以結合活動課程資源開展學生活動,讓學生在自學的基礎上以甲烷為主題設計文字、圖片相結合的報告。另外,組織學生進行交流,討論如何解決能源危機和提
42、高燃料的利用率。還可以從鍛煉學生對所學知識的靈活運用出發(fā),讓學生自主學習設計實驗來證明甲烷的組成。最后,在探究化學反應中的能量變化時,將信息性課程資源運用起來,可以播放一些視頻和短片來展示能量變化。以探討性活動展開對燃料充分燃燒的意義和條件的討論,學生在探索和討論中了解酸雨的形成和危害,充分調(diào)動學生學習的主動性和積極性。 3.2.3課程資源的收集 根據(jù)課程資源呈現(xiàn)的方式,把課程分為文字資源、實物資源、活動資源、信息化資源。所以我們在收集課程資源的相關材料時就根據(jù)其呈現(xiàn)方式分別加以收集整理. 文字課程資源是一種主要以文字的呈現(xiàn)方式主的資源,也包括圖片資源等。它是課程資源的基礎和基本形式,可
43、以很好地對相關知識起到連接和解釋擴展的功能,作為知識背景對知識進行補充說明,對于課本知識的講解和學生對知識的理解都有巨大的輔助作用。例如在課題一“燃燒與滅火”中,運用了大量的圖片來展示火災現(xiàn)場和滅火常識,既形象又容易引起學生的興趣和注意力。在燃燒的條件的探究實驗中,將燒杯改成試管使實驗的現(xiàn)象更明顯更易觀察。以文字的形式展示出的根據(jù)燃燒的條件推論滅火的原理清楚易懂,學生理解記憶起來更加直觀容易;在課題二中,我們利用了大量的文字課程資源來介紹天然氣、可燃冰和其他各種新型能源,拓展了學生的知識面和社會常識。另外,有關燃料和消耗熱量的機械設備的圖片增加了教學的內(nèi)涵和趣味;而課題三更是運用了大量的文字和
44、圖片來介紹展示有關環(huán)境保護和環(huán)境污染的知識和背景,使整個課堂處于輕松和創(chuàng)新的氛圍中。 實物課程資源主要是實驗物品和其他一些輔助課堂教學的實物。在做白磷燃燒的條件和甲烷燃燒的實驗時,都給學生提供了一個親身體驗的機會,讓他們能夠親眼直接觀察實驗的現(xiàn)象和結果。另外,師生一起動手制作粉塵爆炸實驗裝置,簡單又充滿趣味性,既鍛煉了學生的動手能力又增強了實驗操作技能。 活動課程資源是師生之間在課堂上的互動,有利于增強學生的團隊合作和創(chuàng)新思考。更進一步來說,它活躍了課堂氣氛,增加了師生間的互動和交流,使知識的傳授在活躍和諧的環(huán)境中進行。例如對幾種常用滅火器的使用范圍的了解,組織學生扮演各種不同的滅火器,其
45、他學生根據(jù)教師創(chuàng)設的不同起火場景選擇滅火器。這種活動即強化了學生對滅火器使用范圍的認識,還增加了日常的防火滅火常識。讓學生根據(jù)甲烷的存在形式和特性,以《最簡單的有機物--甲烷》為題總結成一個文字、圖象結合的報告,在課堂上進行交流.一方面拓展了知識面,另一方面鍛煉了學生總結知識、語言組織的能力。還可以組織學生自行收集有關酸雨的形成和危害的資料,在課堂上以報告的方式進行交流。另外,組織學生自己計環(huán)境保護宣傳口號(英文皆可),再在課堂上相互交流,鍛煉創(chuàng)新思維。以鍛煉學生的自學和表達交流能力為出發(fā)點,開展“我來當老師”的活動,根據(jù)學生在課前準備的材料讓他們自學并設計講解乙醇和氫氣的知識,給同學講解時盡
46、量思路清晰,鼓勵大膽創(chuàng)新。 信息化課程資源是計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)物,它包括網(wǎng)絡、軟件、視屏、Flash等。在對第七單元的教學設計中,收集了一些實驗視頻、Flash,這些課程資源可以使教學更加生動豐富。有些實驗在課堂上操作比較復雜和危險時,采取視頻或Flash會很好的解決這些顧慮,他們的生動性也會在很大程度上調(diào)動學生的積極性,加強他們的注意力。所以收集課程資源的時候可以盡量以動畫視頻的形式來克服課堂的局限,而它生動和動態(tài)的特性會增添課堂的活躍氣氛。 3.2.4課程資包的形成 對于所收集的化學課程資源的組織整理,主要以教材安排和新課程標準的要求為準。按照人教版的九年級《化學》上冊的教學編排和對相關
47、知識點的要求,把文字課程資源作為知識背景和擴充與相應的教學流程相結合,特別是其中的圖片資料對對課堂教學具有不可或缺的輔助作用。實物課程資源多用于對實驗探究的補充和創(chuàng)新,能鍛煉學生動手和操作能力,也是充實化學課程資源不可缺少的一部分。活動課程資源作為教學過程的動態(tài)環(huán)節(jié),在組織收集的時候主要將它穿插在課堂教學中?;谡n堂教學時間和空間的局限性,在收集組織相關的活動課程資源時既要考慮課堂活動的可行性,還要重視它的功能性和趣味性。在教學活動過程中,將活動課程資源和相關的知識結合起來,讓學生在活動中學習,也在學習中娛樂。信息化課程資源穿插在課堂教學中,例如在導課的時候,用一段視屏、Flash來引出本課的
48、主題,運用動畫的生動形象不僅增加的課堂的趣味性,還在一定程度上起到了抓住學生的注意力的作用。 筆者在組織整理課程資源時主要以幻燈片的方式,將整節(jié)課的教學流程用幻燈片的方式組織起來,有關的文字課程資源與圖片相結合對知識點進行擴展講解。而實物課程資源的輔助作用多體現(xiàn)在課堂實驗教學中,在演示實驗時,將實物課程資源運用在實驗教學中改善時間和空間對實驗教學的局限。另外,有關的實驗教學還可以用視屏、Flash或者動畫來展示,將信息化課程資源和實物課程資源結合起來,豐富和改善實驗的形式和效果。信息化課程資源還可以作為知識的背景與當?shù)氐娜宋娘L情結合起來突顯教學的地域性,例如對于防火滅火常識的介紹和學習,可用
49、視屏、Flash或者動畫的方式穿插教學流程中。對化學課程資源的整合要把各種資源和知識教材有機地結合起來,讓課程資源對教學起到真正的輔助促進作用。 4.化學課程資源包的使用和完善 4.1化學課程資源包的使用 在實際教學活動中使用化學課程資源包在教學中實現(xiàn)化學課程資源包中各種資源利用的有效整合。以實現(xiàn)有效教學為目的,根據(jù)需要和具體的學習任務和特點,選擇化學課程資源包中的合適資源,吸收積極的成分,為學生創(chuàng)造最有效的學習活動過程,從而做到創(chuàng)造性的合理的應用化學課程資源包,并在合適的時候擴展、修改并完善化學課程資源包。在使用化學課程資源包時,教師在選擇使用課程資源時,可以根據(jù)各自的地域和人文風情選
50、擇適宜的資源,另外根據(jù)教學的具體情況和條件還可以對一些課程資源進行調(diào)節(jié)和修改,使之符合不同教學條件和要求的資源更加完善。 4.2化學課程資源包的完善 化學課程資源包的開發(fā)和建立只是完成了課程資源開發(fā)的第一步,每一個化學課程資源包的建立都是一位或一群教師對教材和課堂教學的理解為基礎構建的,它不能代表所有教師的想法和做法,同樣也不可能在各個地方都適用,所以化學課程資源包具有開放性。資源包需要不斷的豐富完善,不同地方和不同的人文風情在教學中都會有所不同,同樣對于課程資源的要求也不一樣。課程資源包對課程資源的使用和交流提供了一個平臺,所以筆者認為要充分發(fā)揮這個平臺的功能,不僅對其中的課程資源進行利
51、用,更要不斷地豐富和充實里面的資源,使這個課程資源包更加完善。每一個人在對課程資源包進行開發(fā)利用時,都會有自己獨到的見解和想法,這些想法和創(chuàng)新都可以添加在資源包中,完善課程資源包在地域和人文背景方面的不足。 5.課程資源包開發(fā)利用的反思 化學課程資源包的開發(fā)利用是現(xiàn)代教學發(fā)展的成果,也是對傳統(tǒng)教學的改革創(chuàng)新。在對課程資源的開發(fā)過程中,不僅要開發(fā)收集跟知識點相關的課程資源,同時還要把課程資源與當?shù)氐娜宋暮兔袼罪L情結合起來。不能把課程資源的開發(fā)僅限于課本教材和課堂,要大膽創(chuàng)新開發(fā)各種類型的資源,再將這些資源與課堂教學和書本知識結合,使學生不僅學到知識,還增長了見識,在學校得到更加全面的發(fā)展。
52、 化學課程資源包的建立只是現(xiàn)代教學發(fā)展邁出的一步,它為教學資源的共享和開發(fā)利用提供了一個平臺,并不是教學發(fā)展的終點。所以化學課程資源包需要不斷豐富完善,每個人都將自己獨特的教學方式或開發(fā)的課程資源添加到資源包當中,整個資源包就會不斷發(fā)展前進而不會停滯不前,這也是筆者開發(fā)和建立課程資源包的初衷。 參考文獻: [1] 教育部組織.《化學課程標準的研修》.北京:高等教育出版社,2004.7 [2] 教育部組織.《化學課程標準的解讀(實驗稿)》.武漢:湖北教育出版社,2004.7 [3] 教育部組織.《課程資源的開發(fā)與利用》.北京:高等教育出版社,2004.3 [4] 李
53、遠蓉. 化學教學論[M].重慶北碚.西南師范大學化學化工學院化學教研室,2003.8 [5] 陳琦,劉儒德. 《當代教育心理學》.北京:北京師范大學出版社,2002 [6] 陳琦,張建偉. 《建構主義學習觀要義評析》[J].華東師范大學學報(教育科學版),1998(1). [7] [8] [9] 附錄: 《燃料及其利用》資源包 使用指南:這是一個義務教育階段化學燃料及其利用的資源包,這個包里面包括了文字資源,實物資源,活動資源和一些信息化資源,建議在課堂上先使用文字資源,同時將活動資源穿插在課堂教學中,另外信息化資源即可以輔助實驗教學,還可
54、以擴展知識面,讓學生得到全方面的提高和發(fā)展。各個部分的目的和作用都在相應的項目下面有明確的說明,可以在教學中適當?shù)倪x用。 1.文字資源 目的:文字資源可以很好地對相關知識起到連接和解釋擴展的功能,作為知識背景對知識進行鋪墊或者補充說明。 實施建議:把文字資源作為知識背景和擴充與相應的教學流程相結合,輔助課堂教學,并彌補教材的不足.相關習題作為知識掌握的檢測用于教學和復習中。 材料: 防火滅火常識 泡沫滅火器的制作原理是利用化學反應生成二氧化碳,二氧化碳的密度比空氣大,又不能燃燒,也不支持燃燒,所以可以覆蓋在可燃物表面,使可燃物與空氣隔絕,從而達到滅火的目的。它主要用來撲滅木材、棉布
55、等燃燒引起的火災。 另外常用的滅火器還有干粉滅火器和液態(tài)二氧化碳滅火器,干粉滅火器具有流動性好、噴射率高、不腐蝕容器和不易變質(zhì)等優(yōu)良性能。除可用來滅一般火災外,還可用來撲滅油、氣等燃燒引起的失火。液態(tài)二氧化碳滅火器則常用撲滅圖書檔案、貴重設備、精密儀器等處的失火,這是因為它有滅火時不留任何痕跡的優(yōu)點。 易燃物和易爆物的安全知識 可燃物在有限的空間內(nèi)急速的燃燒,就會在短時間內(nèi)聚積大量的熱,使氣體的體積迅速膨脹而引起爆炸。除了可燃性氣體外,一些易燃的液體、固體,甚至面粉、煤粉等也能爆炸,所以在生產(chǎn)運輸、使用和貯存易燃物和易爆物時,必須嚴格遵守有關規(guī)定,不允許違章操作,在油庫、面粉廠、紡織廠、
56、煤礦的礦井里,一定要注明“嚴禁煙火”,并且要保證通風良好,因為這些地方的空氣中?;煊锌扇夹詺怏w或粉塵,它們接觸到明火,就有發(fā)生爆炸的危險。 問題全解 ①.什么是物質(zhì)的著火點? 答:燃燒是發(fā)光發(fā)熱的劇烈的化學反應,物質(zhì)在空氣里起氧化反應的時候是否有燃燒現(xiàn)象,決定于溫度是否達到這物質(zhì)的著火點。著火點是物質(zhì)開始著火時的溫度。純氣體燃料在常溫下的著火點是一定的。例如,氫氣的著火點為585℃,甲烷的著火點為537℃,一氧化碳的著火點為650℃,固體燃料的著火點不是固定不變的,一般顆粒變細,著火點就會降低.液體燃料的著火點與燃料的霧化程度有關。 ②爆炸一定是化學變化嗎? 答:爆炸是物質(zhì)非常迅速的
57、化學或物理的變化過程,在變化過程里迅速地放出巨大的熱量并生成大量的氣體,氣體由于受熱,體積迅速膨脹,對爆炸點周圍的物質(zhì)產(chǎn)生強烈的壓力。如空氣和可燃性氣體的混合氣體的爆炸,空氣和煤屑或面粉的混合物的爆炸,氧氣和氫氣混合氣體的爆炸等,都是由化學變化引起的,而且這些反應都是氧化反應。 但是,爆炸也并不都是化學反應引起的。有些爆炸僅僅是一個物理過程,例如蒸氣鍋爐爆炸。由于鍋爐用水硬度高,長期燒煮,造成水里鈣鹽和鎂鹽在鍋爐里結成鍋垢,不僅浪費燃料,而且造成鍋爐內(nèi)管道因受熱不均而變形,甚至發(fā)生爆炸,這里只是爐內(nèi)溫度高、水蒸氣壓很大造成的,是物理變化過程。 ③炒菜時,食用油在菜鍋里著了火該如何熄滅,為什
58、么? 答:菜鍋里油著了火,可蓋上鍋蓋,離開火源就可熄滅。這樣做的原因是消除了燃燒的必要條件,既隔絕了空氣,又使燃物降溫.一般來說油類起火,不能用水熄滅。水的密度大于油類,往往使著火的油浮在水面,隨水漂流,反而使火勢蔓延,正確的撲滅方法是用沙子蓋滅。 ④撲滅森林火災的有效方法之一,竟然是將大火蔓延線路前的一片樹木砍掉,為什么? 答:這樣做的原因是消除了燃燒的必需條件,即清除了可燃物。一般來說,森林大火受環(huán)境、溫度、風力的影響,發(fā)生起來很難控制。由于燃燒范圍較大,很難用水撲滅,也無法降低周圍的溫度,受風力影響,火勢蔓延很快,所以常用的滅火方法是將前途的一些樹木先行砍去,形成一個隔離帶,使火勢
59、不再繼續(xù)蔓延從而達到滅火的目的。 甲烷的發(fā)現(xiàn)與使用 甲烷有豐富的天然來源。它大量存在開采石油的天然氣及煤礦中。植物在水中或潮濕處腐爛也產(chǎn)生它,所以甲烷又名沼氣。因此,人們很早就發(fā)現(xiàn)了它。 公元前1066-公元前771年,我國西周年代寫成的算卦占卜的書《周易》中,在談到一些自然界發(fā)生的現(xiàn)象時說:“象曰:‘澤中有火?!边@里的“澤”就是沼澤?!盎鹁笔俏覈糯藗兘o天然氣井的形象命名。根據(jù)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的文字記載,在我國遼闊的土地上,北起長城內(nèi)外,南到云貴高原,西至玉門關外,東臨黃海之濱和臺灣省,古代都曾發(fā)現(xiàn)過天然氣,有的地方早在2000年前就鉆鑿了天然氣井。 18世紀的歐洲科學家們發(fā)現(xiàn)
60、了甲烷后,科學地研究了它。發(fā)明電池的意大利物理學家伏打(A.Volta,1745—1827),在1776年11月14日、21日、26日和12月8日寫給他的友人的信中,敘述了發(fā)現(xiàn)甲烷的經(jīng)過。他在意大利北部科摩(Como)湖的淤泥中收集到一種氣體,是用木棒攪動淤泥,讓冒出的氣泡通入倒轉(zhuǎn)過來并充滿水的瓶中。他點燃了這一氣體火焰呈青藍色,燃燒較慢,需要10-12倍體積的空氣才會燃燒爆炸,不同于可燃性空氣(氫氣)的燃燒。 提出原子論的英國化學家道爾頓也和伏打一樣收集了沼氣,并進行了研究。 1790年英國醫(yī)生奧斯汀發(fā)表燃燒甲烷和氫氣的報告。他測定了甲烷比氫氣重。而且氫氣燃燒生成水,甲烷燃燒生成
61、水和二氧化碳。他確定甲烷是碳和氫的化合物。 從16—17世紀開始,歐洲各地的煤礦就時有爆炸事件發(fā)生,礦工攜帶照明的礦燈進入煤坑后,火焰變成藍色,礦工們認為這是由一種坑氣造成的,甲烷正是爆炸得罪魁禍首。 今天煤礦中通風設備得到改進,照明采用了電池燈,甲烷已經(jīng)不再是造成煤礦爆炸的罪魁禍首了。它已成為制造多種化工產(chǎn)品的原料和農(nóng)村、城市使用的一種燃料。 我國許多農(nóng)村把秸稈、雜草、樹葉、人畜糞便等放在密閉的沼氣池中發(fā)酵,經(jīng)過幾天后,就有大量甲烷生成,可用來照明或作燃料。 我國政府還投入大量資金從盛產(chǎn)天然氣的地區(qū)把天然氣通過埋在地下的管道通向各地,進入千家萬戶,作為燃料。家庭中燃燒天然
62、氣比燃燒焦爐煤氣清潔,它不會帶來油跡。 燃燒天然氣不會排放硫化物,排放一氧化氮和二氧化碳的量也汽油低,因此北京市及我國一些城市已用天然氣代替汽油,用作大客車、卡車的燃料。 你聽說過可以燃燒的冰嗎? 一種特別的物質(zhì)被科學家發(fā)現(xiàn),它存在于300―500米海洋深處的沉積物中和寒冷的高緯度地區(qū),其儲量是煤炭、石油和天然氣總和的兩倍,1立方米的它可釋放出相當于天然氣164倍的能量。在能源緊缺的現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)它真可解燃眉之急。 美國、德國、俄羅斯、加拿大、荷蘭、日本、印度都開始大規(guī)模的研究和勘探,旨在爭奪未來。但如果開采不當,它同樣會給人類帶來毀滅性的災難:海底滑坡、海嘯地震、全球環(huán)境惡化、
63、島嶼和低洼地區(qū)將成汪洋…… 這種看起來像冰霜的物質(zhì)叫“可燃冰”,學名叫“天然氣水合物”,因為主要成分是甲烷,因此也常稱為“甲烷水合物”。在常溫常壓下它會分解成水與甲烷,“可燃冰”可以看成是高度壓縮的固態(tài)天然氣?!翱扇急蓖獗砩峡此癖?,從微觀上看其分子結構就像一個一個“籠子”,由若干水分子組成一個籠子,每個籠子里“關”一個氣體分子。 “可燃冰”是如何形成的呢? “可燃冰”的形成有三個基本條件:首先溫度不能太高,在零度以上可以生成,0-10℃為宜,最高限是20℃左右,再高就分解了。第二壓力要夠,但也不能太大,零度時,30個大氣壓以上它就可能生成。第三,地底要有氣源。因為
64、,在陸地只有西伯利亞的永久凍土層才具備形成條件和使之保持穩(wěn)定的固態(tài),而海洋深層300-500米的沉積物中都可能具備這樣的低溫高壓條件。因此,其分布的陸海比例為1∶100。 人類如何開采、利用“可燃冰”? 開采方案主要有三種。第一是熱解法。利用“可燃冰”在加溫時分解的特性,使其由固態(tài)分解出甲烷蒸汽。但此方法難處在于不好收集。海底的多孔介質(zhì)不是集中為“一片”,也不是一大塊巖石,而是較為均勻地遍布著。如何布設管道并高效收集是急于解決的問題。 方案二是降壓法。有科學家提出將核廢料埋入地底,利用核輻射效應使其分解。但它們都面臨著和熱解法同樣布設管道并高效收集的問題。 方案三
65、是“置換法”。研究證實,將CO2液化(實現(xiàn)起來很容易),注入1500米以下的洋面(不一定非要到海底),就會生成二氧化碳水合物,它的比重比海水大,于是就會沉入海底。如果將CO2注射入海底的甲烷水合物儲層,因CO2較之甲烷易于形成水合物,因而就可能將甲烷水合物中的甲烷分子“擠走”,從而將其置換出來。 但如果“可燃冰”在開采中發(fā)生泄露,大量甲烷氣體分解出來,經(jīng)由海水進入大氣層。甲烷的溫室效應比CO2要大21倍,因此一旦這種泄露得不到控制,全球溫室效應將迅速增大,大氣升溫后,海水溫度也將隨之升高、地層溫度上升,這會造成海底的“可燃冰”的自動分解,引起惡性循環(huán)。因此,開采必須要受控,使釋放出的甲
66、烷氣體都能被有效收集起來。 煤和石油 煤和石油都是由有機物和無機物組成的復雜的混合物。煤主要含碳元素,石油主要含碳、氫兩種元素,將煤作為燃料,主要是利用碳元素與氧反應所放出的熱量。為了使煤得到綜合利用,將煤隔絕空氣加熱,可以使煤分解成許多有用的物質(zhì),如焦炭、煤焦油、煤氣等。煤氣的主要成分為氫氣(H2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)及其他氣體。 石油是一種黑色可燃性礦物油,它常被人們稱為“工業(yè)的血液”,石油一般不用來直接作燃料,石油經(jīng)過分餾后,可以得到溶劑油、汽油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟、瀝青等產(chǎn)品,使石油得到綜合利用。 石油分餾后得到的汽油、煤油、柴油等可用作燃料;重油提煉出的瀝青、潤滑劑、凡士林、石蠟等物質(zhì)在工業(yè)上都有重要用途,瀝青可以用來鋪柏油馬路,石油、凡士林等是重要的工業(yè)原料
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