“尿不湿及其活性成分” 的探究教学设计论文

“尿不湿及其活性成分”的探究教学设计徐守兵 李惠娟（江苏南京市金陵中学210005）1 设计思想绿色高吸水树脂是人教版新教材选修5（有机化学基础）最后一节“功能高分子材料”的重要内容，由于本章教材的内容特点，前两节的教学结合化学史的科普特色较浓，本节内容再沿用此思路，课堂容易因单调而空洞，另一方面，作为绿色高吸水树脂的代表物尿不湿，学生既熟悉又陌生，熟悉之处无需多言，陌生之处在于目前在校的学生小时候大多没用过尿不湿，现在虽然都知道，但对尿不湿的组成结构并不了解，一般都只知其基本功能，很少有学生关注过尿不湿中的高吸水材料，因而在一定情境下，学生对探究日常生活用品尿不湿及其活性成分很容易产生认知兴趣，而且，经过了较为完整的有机化学基础学习之后，学生已经具备了探究尿不湿中的活性成分的知识基础和能力基础，因而本节课宜定位为以学生实验为基础的探究教学：通过高吸水材料尿不湿的填充物与传统吸水材料棉花的外观和吸水能力的比较，产生对尿不湿活性成分中亲水基的探究热情；通过对尿不湿中亲水基探究的过程，体会已有知识对进一步探究学习的重要性；通过对尿不湿填充物和聚丙烯酸钠酸碱性的比较，体会产品设计时安全的重要性和产品设计者对婴儿的关爱之情；通过对尿不湿具有高吸水性的原理介绍，创设学生提出进一步提出探究问题的情境，在讨论解决尿不湿活性成分吸水机理问题的基础上，进一步提出设计实验进行证明并立即实践。这样，通过一个又一个问题的探究，层层递进，学生探究的热情和层次不断在提升，思维能力和实验能力得到了有效的培养。而对尿不湿产品结构和功能的分析，又再一次将探究的问题回归到生活实际，激发了课后继续探究的学习动机，成功的将学习从课堂引入到课外生活。2 教学过程回顾与思考 上节课我们学习了合成纤维的“六大纶”，其中有一种因具有较好的吸水性，被称为“人造棉花”，它是什么物质？学生 维纶，聚乙烯醇。教师 维纶具有吸水性的原因是什么？学生 高分子中含有大量的亲水基团羟基。设置问题情境 聚乙烯醇因具有较好的吸水性，曾被用来制造“尿不湿”，那么现在婴儿广为使用的尿不湿的吸水材料还是不是聚乙烯醇呢？(设计意图：从学生的已有知识引入，贴近学生的最近发展区，容易产生认知共鸣，进而创设问题情境，一气呵成。)实验探究 尿不湿填充物和棉花的鉴别和吸水能力的比较分组实验1 仔细观察分别盛有0.5克棉花、尿不湿填充物的烧杯，初步鉴别。观察交流 外观相似，但体积相差甚远，仔细观察，体积小的其中有小颗粒，估计为尿不湿填充物。分组实验2 在烧杯中分别加入25mL的水，用玻璃棒充分搅拌后静置，观察现象。观察交流 棉花中明显看见水，尿不湿填充物“棉花”状逐渐消失，体系呈凝胶状。教师演示 迅速将课前准备的盛有尿不湿填充物的加水烧杯倒置，无水流出。实验结论 尿不湿填充物的吸水性比传统吸水剂棉花要强得多。(设计意图：分组实验1，对比观察实验，相似性为后续小组讨论创设情境，细微差异性的发现，培养了学生细致观察的能力；分组实验2和演示实验，淋漓尽致地展现尿不湿填充物的高吸水性，尤其是教师演示实验现象的出乎意料，给同学留下了深刻的印象)(教学反思：上述教师演示实验的成功效果，需要在尿不湿填充物中加水几分钟之后进行，教师课前准备好，课堂演示，节省了教学时间。由于等一会儿自己也能做，因此学生对教师演示的实验结果，异常惊奇又深信不疑，这样的精心设计对其它的慢速实验具有借鉴性。)问题讨论 尿不湿中的填充物是“人造棉花”吗？学生 应该不是，“人造棉花”和棉花的吸水性应该较接近。教师 为什么？学生 因为聚乙烯醇和纤维素分子中都是平均每两个碳原子拥有一个羟基。投影 棉花与“人造棉花”的吸水性分析思考与交流 是什么样的强亲水基团使得尿不湿填充物具有高吸水性？分解思考1 常见亲水性基团有哪些？学生 -OH、-COOH等分解思考2 如何增加它们的亲水性？学生 将其变成钠盐。分解思考3 有证据表明改良后的基团亲水性增加了吗？学生 苯酚钠、苯甲酸钠在水中的溶解度比苯酚、苯甲酸大。实验探究 聚丙烯酸钠吸水性的研究在盛有0.5克聚丙烯酸钠的烧杯中加入25mL的水，用玻璃棒充分搅拌后静置，观察现象。实验现象 静置后呈凝胶状，倒置后无液体流出。思考与交流 如何理解聚丙烯酸钠的高吸水性？学生 离子与水分子之间的静电作用比羧基与水分子之间的氢键要强得多。投影 带有正电荷的钠离子和带有负电荷的羧酸根离子的亲水性比氢键要强得多。实验探究 尿不湿中的填充物是聚丙烯酸钠吗？在两支试管中分别放入少量的聚丙烯酸钠和尿不湿填充物，加入5mL蒸馏水，分别滴加酚酞试液，观察现象。实验现象 聚丙烯酸钠溶液中加酚酞显红色，尿不湿填充物溶液中滴加酚酞不显色。实验结论 尿不湿中的填充物不是聚丙烯酸钠。资料在线 尿不湿填充物聚丙烯钠中通过保留一些羧基而使其接近中性。思考 尿不湿填充物中为何要保留部分羧基，使其接近中性？学生 接近中性刺激性小、安全、舒适，适于婴儿娇嫩皮肤。(设计意图：本实验就教材提出的尿不湿填充物的活性成分聚丙烯酸钠，展开探究，体现了用教材教的思想，探究的结论令同学和听课教师感到意外，但仔细想来，更加感激产品设计师对婴儿的一片关爱之情。)观察与思考 用玻璃棒挤压棉花、聚丙烯酸钠和尿不湿填充物，观察比较它们的保水性。实验结论 保水性：尿不湿填充物 聚丙烯酸钠 棉花分组讨论 人们想了怎样的办法来增强高吸水材料的保水性的呢？小组交流 (1) 亲水基团含量越多、亲水性越强，保水性越好。 (2) 适度交联，形成网状结构。思考与交流 1、下列绿色高吸水树脂的交联剂是什么？交联的原理是什么？ 聚丙烯酸及其盐交联后的产物结构示意图学生 丙三醇，通过酯化反应进行交联。教师 除了丙三醇通过酯化反应进行交联外，还有其它的交联原理，请看思考2。思考与交流 2、下列绿色高吸水树脂的交联剂是什么？交联的原理又是什么？聚丙烯酸及其盐交联后的产物结构示意图学生，通过加聚反应进行交联。(教学反思：交联剂的寻找是教学难点，教师要充分了解学生的已有知识，实际教学中思考题的顺序与本设计相反，结果表明学生对酯化反应进行交联很容易解答，而通过加聚反应进行交联，只有极个别学生有思路，因而本设计将其对调。)思考与交流 上述交联剂为何不用更简单的交联剂如：乙二醇、1，3-丁二烯？学生 上述交联剂中还含有亲水性的基团如：-NH-、-OH。思考与交流 请解释高吸水树脂的吸水机理。分解讨论1 吸水前，高吸水树脂呈什么状态？学生 高分子网络是固态网束，未电离分解讨论2 吸水中，高吸水树脂有何变化？学生 首先水分子通过氢键与树脂分子链上的大量亲水基团发生水合作用，亲水基团离解。分解讨论3 电离产生的阳离子和阴离子都能自由移动吗？学生 阳离子钠离子能自由移动，阴离子羧酸根离子固定在高分子链上不能自由移动。投影、讲解 电离产生的阴离子固定在高分子链上，阴离子之间的排斥作用使高分子网束张展，形成孔穴。分解讨论4 阳离子能在整个体系中自由运动吗？学生 应该不会，因为阴离子不能自由移动，如果阳离子在整个体系中自由运动，从烧杯中取一些溶液出来，溶液中将只有钠离子，这样就带电了。讲解 为了维持电中性，阳离子并不能向外部溶剂扩散，导致可移动阳离子在树脂网络内的浓度增大，从而造成网络结构内外产生渗透压。水分子通过渗透压作用不断向网内渗透，随着水的渗透，网内离子浓度逐渐减小，渗透压逐渐减小。同时三维交联结构扩张也产生相应的弹性收缩力，逐渐抵消阴离子的静电斥力，最终达到吸水平衡。(设计思想：将高吸水树脂的较复杂的吸水机理按吸水过程分解成几个相对简单的问题，结合学生讨论和教师讲解共同完成，是对传统讲授式教学的一种改进。)(教学反思：高吸水树脂的吸水机理，教材不作要求，但能预见教学时学生很可能提出这样的问题，实际教学时学生也确实提出了高吸水树脂是如何吸水、保水的问题，因而花些时间深入浅出的作些讨论是值得的。) 实验探究 请设计一个简单实验说明高吸水树脂的吸水主要原因之一是聚电解质的离子渗透压。设计方案1 通过对比实验比较高吸水树脂分别在蒸馏水中、生理盐水中的吸水能力。设计方案2 在已吸水的高吸水树脂中加入少量食盐固体，观察该树脂是否失水。分组实验 请按小组讨论的实验方案进行实验探究。方案1现象 高吸水树脂分别在蒸馏水中的吸水能力显著大于生理盐水中的吸水能力。方案2现象 树脂明显失水，烧杯中出现大量的盐水。过渡设置情境 除了具有高吸水性、安全、舒适的尿不湿填充物之外，尿不湿产品还有哪些辅助材料，它们又应具有怎样的功能？小组讨论 至少还应有内外两层，相当于构成一个容器，内层紧靠婴儿皮肤应当很舒适，最好具有单向透水性，外层要求相对较低，但也应舒适、不透水。学生演示 打开一个尿不湿，同学仔细观察尿不湿的结构。并就尿不湿的内层和外层进行相关简单验证实验。教师 绿色高吸水树脂作为一种新型功能高分子材料因其高吸水能力、高保水能力、重复吸水能力以及高度的安全无毒性，近年来在国民经济及人们生活中发挥了越来越重要的作用，尿不湿只是一个典型的实例，请同学们课后通过相互讨论、网络搜索等方法进一步了解它的应用。浅谈大学生恋爱说到大学生恋爱，国家所采取的政策在不断地变化。80年代中期到90年代初，禁止大学生谈恋爱；90年代初到21世纪初，是不提倡、不反对的态度；当今采取积极引导，正确教育的态度。因此随着社会环境以及物质文化水平的不断提高，大学生谈恋爱也越来越普遍，校园中的出双入对也不再是奇怪的现象。但在这个社会复杂的时代，大学生更应该树立正确的恋爱观。大学生中恋爱有几种不同原因。首先，从紧张的高中走向了心目中向往的大学生时代，身心的放松，对于处在青春期的少男少女来说，爱情有着巨大的吸引力。没有了父母的唠叨，中学老师的紧随，刚刚自由的大学生们便开始了恋爱。走出高中，进入大学便开始谈恋爱好像成了一门必修课。其次，有很大一部分人是出于从众的心理。大学宿舍是集体生活，就我的感触来说，就譬如女生，宿舍中有的同学谈恋爱了，回宿舍后大家便开始八卦，当然谈恋爱的女生也会乐在其中，享受着恋爱的甜蜜。久而久之，大家会产生羡慕的心理。当一个宿舍中有一半以上的人谈恋爱时，没谈的同学会感到自己不合群，一般也就谈恋爱了。另外，还有一部分人是出于寂寞、无聊而谈恋爱。在我身边就有好多这样的例子。在大学中，大家都有自己的事情，关系不再那么亲密。并且学习靠自主，刚进大一也不会有就业的压力，刚走出高考的学子们不再有那么大的学习压力，对于未来的目标还不明确，整天糊糊涂涂，做一天和尚撞一天钟。游走在游戏，上网等事情上，内心空虚、寂寞。于是便萌生了谈恋爱的想法。纯粹为了打发时间。更有一部分人是出于虚荣心而谈恋爱。有的是因为大家都谈了，如果自己不谈就显得自己很失败；更有甚者是很享受被人追求，关注的光环。以上这几种谈恋爱的原因在我们身边是很常见的，在我看来也是非常不可取的。这些都不是积极正确的恋爱心态。就我自己而言，对于恋爱一直持有很理性的态度。从大一到现在，我一直认为在大学中如果能遇到自己非常喜欢，又非常适合自己的人时，我会选择谈恋爱，但如果只是为了打发时间或满足虚荣心的话，我是不会谈的。这样不仅不会有结果，还会浪费时间、金钱和自己的青春，耽误学业。从长远来看更是对自己未来的事业及婚姻的不负责。爱情是一把双刃剑。爱情很美好，使人陶醉，但是如果处理不好的话也会带来很大的伤害。如果恋爱双方可以很理性的正确的处理恋爱的话，相互促进，相互激励，使双方不仅感受到爱情的美好，还能促进学业，使自己有一个美好的未来。同时，爱情也会带来很多负面影响。比如有的人在失恋中无法自拔，产生抑郁，变得冷漠、沮丧、痛苦、颓废；甚至去报复，伤害了自己，也伤害力他人；有的选择自杀来解脱。我身边就有这样的例子。不久前，我们邻近的某所学校的一女学生因情自杀，令人惋惜、痛心；当今大学生生理已成熟，但心理却不成熟，他们的谁会责任感、道德观念、恋爱态度以及他们对恋爱与学习关系的处理等都是不成熟的。恋爱中的人卿卿我我，控制不好，避免不了一些极端事情的发生，比如怀孕。年轻的大学生们没有工作，负担不起独立的经济责任和社会责任，怀孕对于他们来说是灾难性的事故。有的甚至选择逃避。女生只能选择流产，这对自身会带来无可挽救的创伤，对家庭及亲人也会带来巨大的打击。所以对于性行为要有自己的正确的认识，正确对待，才不会酿成苦果而后悔不已。当代大学生的恋爱具有自身独特的特点。首先，注重恋爱过程，轻视恋爱结果。课堂上老师也说过，现代大学生流传着一句顺口溜“不求天长地久，只求曾经拥有”。我也不赞成这种观点。这种行为实质是只强调爱的权利，而否认了爱的责任。其次，随着时代发展，当今大学生恋爱观念日益开放，传统道德逐渐淡化。虽然中国传统文化及伦理道德对大学生影响较深，但随着对外开放的范围不断扩大，大学生的恋爱观也逐渐变得开放起来。第三，对于失恋承受能力较弱，不能真确看待，有的在失恋后采取“不成恋人，不成朋友”的态度，更有者是“不成恋人便是敌人”的态度，这看出了大学生恋爱的不成熟性。对于大学生恋爱，从大学生自身来说，要树立一个正确的恋爱观，正确的恋爱观对恋爱实践有导向作用，并促进人们健康成长。树立正确的恋爱观应从以下几个方面着手：首先，要认识爱情的实质，端正恋爱态度，摆正爱情位置。深刻认识到爱不仅是一种权利，更是一种责任和义务，必须以高度负责的态度对待恋爱。权利和责任的统一，是恋爱生活的基础。爱情在人生中占有重要地位，没有爱情的人生是不完美的，但爱情不是人生的根本宗旨，更不是人生的全部，只为爱情而活着是苍白的。其次，正确处理爱情与事业关系。认识到学业第一，今天的学习与未来的事业的密切关系，也是爱情美满的基础。那种抛开学业谈恋爱的做法，不仅有碍成就事业，也难以获得幸福的爱情，因此不仅是愚蠢的，也是可悲的。 再者，要有良好的恋爱道德。大学生谈恋爱时，要相互尊重，诚心相待，相互帮助，注重社会公德，不学不良风气。正确处理恋爱挫折。莎士比亚说过：“爱是一种甜蜜的痛苦。真诚的爱情不是走一条平坦的道路。”爱情是生活中美好的事情，但在恋爱中遭遇挫折是常有的事。在处理失恋的问题上，要有正确的态度。失恋但要保持住尊严与理性，不失志。对于大学生恋爱问题，学校也应该给予积极的引导。首先，可以开展丰富的集体活动，转移学生的注意力，重视学生素质的培养。经常组织一些集体活动，既可以增强体质，锻炼体魄，又可缓解其焦虑和抑郁心理。例如，我们学校开有心理健康节，有“心协”，有大学生心理健康活动中心，这些都为同学们们解决心理问题提供了很好的途径。然后，还可以开展关于恋爱及性教育的选修课程，让同学们更多的，更科学的了解恋爱与性健康，从而更好的应对生活中的恋爱问题。总之，爱情在人的一生中起着重要作用，大学生活又往往是人生的一个转折点，怎样处理好两者关系，无疑是一个值得深思的人生课题。对于大学生树立正确的恋爱观的问题，不仅要从自身来注意，树立良好的心态，学校也要给予积极的引导。使我国的大学生恋爱越来越健康的发展。