一、设计背景《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）指出在化学学科的教学中，不仅仅是停留在传授知识的层面，而更上升到教育的功能上，要求教师开设多样化的课程传授知识，同时能提升学生的核心素养，使学生形成正确的价值理念，形成能适应社会的必备品格和关键能力［1］。 另一方面，电信运营商网内的攻击流量的不断增大也严重消耗了电信运营商的带宽。若能在 DDoS 攻击源遏制攻击流量，不仅能够节约大量的骨干网带宽，同时还能解决攻击目标网络拥塞的问题。目前国内电信运营商在大部分省内已实施近目的流量清洗，各省自建的流量清洗系统相互之间基本没有统一的平台实现协调调度，且部署方式、覆盖完整性及厂家设备差异较大，难以实现全网协同清洗。 人教版《化学反应原理》包括反应速率、反应方向及限度、热力学、电化学等化学原理，这些看似独立的化学原理，在实际使用中却可能同时作用。鉴于此，在《化学反应原理》内容全部结束后的复习课中，设计了“工程师如何改变‘暖宝宝’中的化学反应速率”的教学。 观察景物，要确定观察点，也就是观察景物的立足点。观察点不同，所看到的景物就不同。要恰当地运用一些常用的修辞手法，如拟人、比喻、排比等。 查阅文献发现，有许多老师设计了以“暖宝宝”为情境的教学案例，如江苏南京顾晔老师的《“暖宝宝使用前后主要成分的探究”的教学实录》［2］、江苏泰兴熊宗齐，徐泓老师的《“暖宝宝”反应原理和产物组成的探究》［3］、江苏南京周良骏老师的《利用传感器探究暖宝宝的发热原理》［4］等，这些教学设计的重点内容在于对“暖宝宝”组成成分的分析和原电池原理的探究。本教学设计在借鉴已有研究的基础之上，结合原电池原理，化学反应速率等原理进行综合考虑，将教学纳入一个更真实、更多元的教学情景中，在更广泛的视野下发展学生的化学学科素养，体现学科思维能力。 二、教学过程环节一：成分鉴别，用化学方法认识物质 ［引入］多媒体展示常见的自发热产品：暖宝宝、自热米饭、自发热艾灸随身热敷贴。并且给每个学习小组分发一片暖宝宝，引导打开包装袋，感受暖宝宝的温度。 由图7响应曲面直观地得到输入参数的响应，输入参数与输出参数呈现非线性关系，其所得优化结果见表2，综合考虑变形量及叶片质量，对比0.4 mm和0.6 mm下的输出参数及质量，当叶片厚度达到0.5 mm时，其叶片质量减轻，且叶片优化结构后的最大应力为9.81 MPa，其安全性数为20，其叶片结构质量由初始18.46 kg降低至12.09 kg，质量减少34.5%。 ［教师］提示学生阅读产品说明书，并让学生设计相应的实验方案来验证其中的Fe、NaCl、C这些成分。 关联系数是比较两个序列在T时刻的相对差值，是对不同时刻下市辖区经济序列(X)和县域经济序列(Y)的相对差值进行的计算；关联度是在关联系数的基础之上，对市辖区经济和县域经济关系进行说明，用于分析序列内哪些指标之间存在密切关系；耦合度则是对两者协调作用的反映，并依据耦合度划分市辖区经济和县域经济耦合作用的类型。 高波：这一年水利科技工作紧密围绕水利改革发展需求，全面深化项目顶层设计，着力开展科技创新，切实加强科技管理，不断推进水利科技创新体系和基础条件平台建设，强化水利技术监督，为水利中心工作提供了坚强支撑和保障。 相比很多“半路出家”的沃尔沃经典车主们来说，沃尔沃已经陪伴潘叔27年时间。早在1991年，潘叔就拥有了这辆当时还能被成为新车740 Wagon。 学生经过实验和总结，得方案如下： （1）铁粉验证：用磁铁吸引混合物，分离出部分“铁粉”，然后将铁粉加入到一定浓度的盐酸中，观察现象，取试管中上层清液或者过滤后取滤液，加入KSCN溶液、H2O2。  图1 磁铁并不能分离暖宝宝中的铁粉  图2 左为混合物与盐酸反应后过滤的溶液右为滤液中先加KSCN溶液，再加H2O2 （2）NaCl验证：取适量混合物溶解于水中，过滤待用。 Na+验证：焰色反应。 “老贾啊，这堆钱又怎么样？看上面的铭文应该不是清朝的东西了吧。清朝离得近，所以钱币流传下来的多，进而不值钱。”孟导大致总结老贾之前的意思，“那么前朝古币呢，那总该稀少得多吧。这么一来，我这堆钱不就是挺值钱的吗？” Cl-检验：取上述滤液适量，加入HNO3酸化的AgNO3溶液观察现象。 环节二：联想发散，探究发热原理 ［教师］暖宝宝能发热，必然发生了放热的化学反应，请问大家参与反应的物质可能是什么？ ［学生1］可能有O2，因为说明书中明确指出本产品开袋即发热，由此推测O2参与了该放热反应。 ［学生2］可能是碳粉，因为C和O2反应是放热反应。 ［学生3］应该不会是碳粉，C在常温下是非常稳定的，但暖宝宝在打开袋子后就能发热，C不具备反应的条件。 直线电机气隙在线监测系统主要由轨行区模块、轨边机房模块、数据中心模块及相关传输网络组成，系统的结构示意图如图2所示。 ［学生4］感觉是铁粉参加反应，因为有O2，成分中有H2O，具备铁生锈的条件，但是铁生锈也没有这么快啊？ ［学生5］可能是NaCl，不然NaCl在里面有什么作用？ 反思：从学生的回答说明学生具备一定的证据推理能力，但学生将所学知识应用到新的情景，解决新问题时所体现出的素质和能力有所欠缺，对新情境的感知和处理能力、旧知识与新情境的链接能力有待提高，即学生的迁移能力不够强［5］。所以教学中一方面要加强学生对知识熟练程度，另外教师在教学中要注重学生迁移能力的培养，有意识地引入一些将知识融入新情景中的教学主题。 ［教师］展示已经使用后的暖宝宝固体混合物，观察颜色，略有红褐色物质出现，并用磁铁再次吸引，吸引的混合物量减少，证明Fe参加反应。有这些证据后，同学们能想到暖宝宝里面发生的什么反应吗？  图3 使用后暖宝宝中固体混合物的颜色 ［学生6］暖宝宝里面发生的反应应该就是铁生锈？ ［教师］根据各种证据推理，暖宝宝里面发生的反应就是铁生锈，铁生锈的反应可以简化为：4Fe（s）+3O（2 g）→2Fe2O（3 s），该反应的△H=-3296.8 kJ/mol＜0，所以铁生锈是一个放热反应。 ［提问］此反应能直接利用其热量吗？如果要利用热量怎么办？ ［学生］铁生锈反应比较缓慢，放出的热量很快就散失，所以起不到保暖的作用，因此必须想办法加快该反应的反应速率，使该反应的热量更迅速地释放出来。 ［教师提问］暖宝宝是如何加快了铁生锈的化学反应速率呢？ ［学生讨论］加快铁生锈的方法。 ［教师引导］回顾一下铁生锈的种类，多媒体展示铁析氢腐蚀、吸氧腐蚀的条件。暖宝宝中的Fe、H2O、NaCl、C创造了铁的吸氧腐蚀的条件，形成原电池从而加快了该反应的化学反应速率。暖宝宝中铁的吸氧腐蚀过程可简化为：  环节三：深入探析，探究化学反应速率影响因素 ［教师引导］请大家再次阅读使用说明，注意使用注意事项（1）不能在洗浴后立即使用暖宝宝；（2）不能和电热毯等加热产品同时使用，不能在睡觉时使用。请思考为什么？ ［实验展示］随意取一包学生的暖宝宝用温度计测量温度，然后将暖宝宝贴在装有75℃热水的烧杯壁3分钟，模拟家用取暖设备，取下暖宝宝3分钟后测量温度。  图4 烧杯内装75℃热水，将暖宝宝贴在烧杯壁3分钟  图5 3分钟后测量温度为46.5℃左右 ［教师提问］通过实验大家知道为什么不能和电热毯等加热产品同时使用，也不能在盖棉被时使用了吗？ 针对医保患者住院费用的影响因素(政策因素、参保方因素、医疗供方因素),应当从问题出发,提出相应的措施及办法减少上述各种因素对住院费用的影响。医保部门应当根据相关要求和实际情况制定医保政策,医疗机构应当严格实行院内控制,而参保患者应当加强学习,提升对医保政策的认识。通过各种措施的采取,合理地控制住院费用。本文研究结果显示,在采取有效的控制措施之后,住院费用明显降低,与措施采取前存在明显的差异(P<0.05),充分说明有效地措施对住院费用控制的重要性。 ［学生总结］加热使化学反应速率加快，单位时间内放出更多的热。 多国气象资料显示，本年度将出现厄尔尼诺现象，预计可能延续至2019年春季。包括巴西在内的大豆主产国极有可能受益于厄尔尼诺，大概率丰产。巴西咨询公司A-gRural预计本年度巴西大豆播种面积约为3850万公顷，产量约为破纪录的1.203亿吨，该数据与USDA预测基本持平。 ［教师］室温（15℃）下，正常使用暖宝宝，温度在38℃左右，但是加热后，反应速率加快，放出大量的热，同时棉被隔热能力好，暖宝宝产生的热不能及时散发，也相当于对暖宝宝加热。所以使用暖宝宝请遵循使用注意事项。 ［多媒体展示］因为产品在使用前不能发生反应，所以袋子材质要很特别，由原料层、明胶层和无纺布袋组成。无纺布袋是采用微孔透气膜制作的，它还得有一个常规不透气的外袋——明胶层。在使用时，去掉外袋，让内袋（无纺布袋）暴露在空气里，空气中的氧气通过透气膜进入里面。 ［教师］可以看出来工程师通过不透气的外袋隔离O2来控制反应的启停。如果加大O2的浓度会怎样？如何加大O2浓度？ ［实验展示］ The total RICs Δn(I, ω)/nr can be written as following  图6 将暖宝宝成分取出放置在烧杯中，在一定时间内温度上升至55℃  图7 制取氧气通入到暖宝宝混合成分中，温度上升至50℃ 结论：将暖宝宝成分和空气直接接触以及将氧气通过暖宝宝成分中都是加大了O2的浓度，温度升高，说明反应的速率加快，所以单位时间内放出更多的热量，因此工程师选择了合适的具有微孔透气膜制作的无纺布袋来控制O2的浓度，从而控制化学反应速率的快慢。 ［实验展示］取暖宝宝，然后在表面加适量水，模拟洗浴后直接使用暖宝宝 由此，我们明晰了这样的观点：作为现代社会的隐喻，武术社会中的民间武术家既有作为当代武术英雄的观光者，也有作为受害者的武术流浪者。所以，所谓真正武术家和普通武术家之间并没有明显的界限；我们亟需要了解的问题是，他们何以会成为观光者和流浪者。  图8 在暖宝宝表面加水 分析：本实验并没有得到想要的结果，温度变化和正常使用并无区别，尝试用加湿机制蒸气的方式加水、直接将暖宝宝放入水中都没有明显的变化，可能原因在于控制O2流通速度的无纺布袋能有效阻止水的进入，有待继续研究。使用说明告诫洗浴后不能马上使用，可能原因是洗浴后体温较高的原因，或者水在蒸发的过程中会缓慢进入而加快反应的速率。 环节四：回归现实，关注社会生产，培养社会责任 ［教师］化学理论、原理来源于生产，反过来又在促进生产中发挥巨大作用，从近代化学工业发展来看，没有扎实的化学理论基础研究，就不可能有先进的化学工业，氨的合成便是化学与生产相结合的一个典型例子［5］，可以说在现代生活中，化学理论、原理为社会经济的发展打下了坚实基础。 据统计，暖宝宝全球每年消耗量达十亿片，它是化学服务生活的典型例子，至此我需要告诉大家一个真相，“暖宝宝”是日本一家企业经国家工商行政管理总局商标局核准注册的注册商标，并不是冬季取暖片产品的通用名称，其他厂家生产的类似产品不能叫“暖宝宝”，为了避免侵权只能叫“取暖包”、“暖贴”、“热力贴”“暖宝宝贴”等［6］。其实“暖宝宝们”原理很简单，中国也能生产品质优良的发热产品，但是日本却将实际的化学原理运用于生活，并服务于生活，这是我们需要学习的地方。 三、设计反思清华大学资深教授钱颖一曾经说到：“我们对教育的重视，主要体现在对教育价值的认知是知识获取（学生角度）和知识传授（教师角度）。目前的教育是一个以知识为中心的教育，学生的职责是学习知识，而教师的职责是传授知识”。显然传统的只重视“知识”本身的教育不太适合时代的发展，所以“新课标”提出，化学课程必须以发展化学学科核心素养为主旨，立足于学生适应现代生活和未来发展的需要，充分发挥其整体育人功能。 教师如何达到“新课标”的教学要求，如何让化学学科核心素养落地？那就是在教学中设计满足学生多元发展需求的高中化学课程，选择体现基础性和时代性的化学课程内容［7］。一般复习课的基本要求是记忆、理解、应用（会做题）相关知识，但按照布鲁姆知识体系来看，记忆、理解、应用还只是初级认知［8］，也仅仅是皮亚杰“图式”理论中简单的“同化”而没有向认知的更深层次发展［9］。本课程设计中，以学生生活现象为教学素材，综合地运用了物质检验，化学反应中的能量变化，原电池原理和化学反应速率影响因素等化学原理，学生在运用这些原理解决问题过程中，不但促进了对原理本身的认识，更促进了学生分析问题，解决问题等重要的思维能力，促进了学生的认知发展。 参考文献 ［1］ 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）［M］.北京：人民教育出版社，2018：3 ［2］顾晔.“暖宝宝使用前后主要成分的探究”的教学实录［J］.化学教育,2012（12）：73-75 ［3］熊宗齐，徐泓.“暖宝宝”反应原理和产物组成的探究［J］.化学教与学，2013（3）：25-26 ［4］ 周良骏.利用传感器探究暖宝宝的发热原理［J］.化学教与学，2012（6）：89-90 ［5］ 薛彬.生物教学中训练学生知识迁移能力方法的研究［D］.天津：天津师范大学，2012（9）：1-2 ［6］ 唐敖庆，卢嘉锡，徐光宪.化学哲学基础［M］.北京：科学出版社，1986：67 ［7］ 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）［M］.北京：人民教育出版社，2018：2 ［8］ 王先锋.对核心素养视域下高中化学POEC教学策略的新认知［J］.中学化学教学参考，2018（9）：7 ［9］ 程昭.学生氧化还原反应概念的认知发展研究［D］.武汉：华中科技大学，2014：5-7 |
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