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山區(qū)中學(xué)化學(xué)學(xué)困生轉(zhuǎn)化研究
一、課題研究的背景：
我校是一所屬于山區(qū)范圍的普通中學(xué)，生源主要來(lái)自農(nóng)村，由于學(xué)校的基礎(chǔ)教育設(shè)施落后，教育發(fā)展不平衡，很多農(nóng)村出來(lái)的學(xué)生基礎(chǔ)非常差，特別是化學(xué)科。這些學(xué)生到了高中，與城里的學(xué)生相比，基礎(chǔ)顯得略差，而且性格比較內(nèi)向，容易產(chǎn)生自卑心理。高中教育是學(xué)生世界觀、價(jià)值觀、人生觀形成以及創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力發(fā)展的重要階段。高中教育必須為每個(gè)學(xué)生的成長(zhǎng)、成人、成功奠基。以人為本、助人發(fā)展，為每一個(gè)學(xué)生的終身發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)是其必須承擔(dān)的歷史使命。處在這一階段的部分學(xué)生由于種種原因?qū)е略诋?dāng)前的班級(jí)授課中存在比較嚴(yán)重的問(wèn)題，即所謂的學(xué)科方面的學(xué)困生。對(duì)于化學(xué)學(xué)科的學(xué)困生，根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)困難的因素可能更多在于學(xué)習(xí)方法和思維習(xí)慣上，即學(xué)習(xí)策略水平的差異上。如何讓學(xué)生主動(dòng)、高效學(xué)習(xí)是擺在教師面前的一大課題。因此，開(kāi)展化學(xué)學(xué)困生學(xué)習(xí)策略研究并主動(dòng)幫助學(xué)生解決化學(xué)學(xué)困問(wèn)題具有一定的創(chuàng)新性和較強(qiáng)的實(shí)踐意義。
二、本課題研究的意義
(一)理論意義：
(1)本課題組織化學(xué)教師參與實(shí)踐研究，必然會(huì)促進(jìn)教師教育理論的學(xué)習(xí)，加深教師對(duì)新課程理念、有效教學(xué)及教學(xué)模式理論等的認(rèn)識(shí)，提高教師的教育教學(xué)理論水平。
(2)本課題將結(jié)合新課程高中化學(xué)學(xué)科教學(xué)的特點(diǎn)，構(gòu)建出具有可操作性、實(shí)踐性的教學(xué)模式，為廣大化學(xué)教師的教學(xué)模式提供理論指導(dǎo)。
(3)本課題的研究對(duì)進(jìn)一步完善有效教學(xué)理論有一定的積極意義。
(二)實(shí)踐意義：
(1)本課題通過(guò)對(duì)新課程理念下轉(zhuǎn)化化學(xué)學(xué)困生教學(xué)模式的探究，構(gòu)建各種針對(duì)本校特色的有效教學(xué)模式并在同類(lèi)學(xué)校的化學(xué)教學(xué)中予以推廣。
(2)本課題在探究中全面貫徹新課程理念，特別關(guān)注學(xué)困生對(duì)過(guò)程方法的自主體驗(yàn)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)體系、總結(jié)規(guī)律，可以大大提高學(xué)習(xí)效率，全面提高學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。
(3)本課題的開(kāi)展將促進(jìn)教師更有效的開(kāi)展教學(xué)，促進(jìn)教師教學(xué)水平的提高和教學(xué)手段的升華，將培養(yǎng)一批科研型的優(yōu)秀化學(xué)教師。
(4)本課題成功開(kāi)展對(duì)同類(lèi)學(xué)校也有一定的借鑒意義。
(5)通過(guò)深入研究，總結(jié)出一套適合本校行之有效的教學(xué)方法，措施。使學(xué)困生充滿自信，自覺(jué)加入到化學(xué)課堂中來(lái)，教學(xué)中，讓他們從情感上愿意、心理上渴望、行動(dòng)上積極主動(dòng)地參與教學(xué)過(guò)程，讓他們的學(xué)習(xí)過(guò)程成為一種生活經(jīng)歷，在經(jīng)歷中習(xí)得知識(shí)、獲得能力、悟得真諦，在經(jīng)歷中掌握方法、歸納規(guī)律、體驗(yàn)情感，充滿自信，這樣才能激發(fā)學(xué)困生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，提高他們的化學(xué)課堂參與度，促進(jìn)學(xué)困生的全面發(fā)展。使整個(gè)班級(jí)達(dá)到優(yōu)生更優(yōu)，差生變優(yōu)，共同奮進(jìn)的良好效果。
三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
國(guó)內(nèi)外關(guān)于轉(zhuǎn)化學(xué)困生研究很多，但很少涉及針對(duì)山區(qū)中學(xué)和本校特色的教學(xué)研究。
四、課題研究的理論依據(jù)：
(1)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論：建構(gòu)主義教學(xué)觀強(qiáng)調(diào)通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題來(lái)支持學(xué)生積極的學(xué)習(xí)活動(dòng)，幫助學(xué)生成為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體;設(shè)計(jì)真實(shí)、復(fù)雜、具有挑戰(zhàn)性、開(kāi)放性的學(xué)習(xí)環(huán)境與問(wèn)題情境，誘發(fā)、驅(qū)動(dòng)并支撐學(xué)習(xí)的探索、思考與問(wèn)題解決活動(dòng);提供機(jī)會(huì)并支持學(xué)生同時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容和過(guò)程進(jìn)行反思和調(diào)控。建構(gòu)主義重視學(xué)習(xí)活動(dòng)中學(xué)生的主體性，重視學(xué)生面對(duì)具體情境進(jìn)行意義建構(gòu)，重視學(xué)習(xí)活動(dòng)中師生之間和學(xué)生之間的“協(xié)作”,從而主張建立一個(gè)民主、寬松的教學(xué)環(huán)境。
(2)有效教學(xué)理論：有效教學(xué)是為了提高教師的工作效益、強(qiáng)化過(guò)程評(píng)價(jià)和目標(biāo)管理的一種現(xiàn)代教學(xué)理念。有效教學(xué)要求教師遵循教學(xué)活動(dòng)的客觀規(guī)律，以盡少的時(shí)間、精力和物力投入，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的個(gè)性培養(yǎng)與全面發(fā)展，取得盡可能多的教學(xué)效果。
(3)新課程理念：《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》指出：化學(xué)教學(xué)要體現(xiàn)新課程改革的基本理念，尊重和滿足不同學(xué)生的需要，運(yùn)用多種教學(xué)方式、方法和手段，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，掌握最基本的化學(xué)知識(shí)和技能，了解化學(xué)科學(xué)研究的過(guò)程和方法，形成積極的情感態(tài)度和正確的價(jià)值觀，提高科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)，為學(xué)生的終生發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
五、本課題研究的基本內(nèi)容：
以新課程理念作指導(dǎo)，構(gòu)建有英德市第二中學(xué)特色的有效教學(xué)模式。
六、本課題研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)：
如何讓化學(xué)學(xué)困生專心學(xué)習(xí)，提高化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，自信心則是學(xué)生積極學(xué)習(xí)的有力保障。怎樣增強(qiáng)學(xué)困生的自信心，端正他們學(xué)習(xí)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，使他們盡最大的努力學(xué)習(xí)，形成你追我趕的學(xué)習(xí)氛圍，達(dá)到全班同學(xué)共同進(jìn)步，學(xué)困生擺脫學(xué)習(xí)困境，好的學(xué)生越好。課堂教學(xué)是教學(xué)的基本形式，每堂課應(yīng)使每個(gè)學(xué)生都達(dá)到教學(xué)要求，做到“堂堂清”,才可以促進(jìn)學(xué)困生轉(zhuǎn)化，所以研究改革課堂教學(xué)方法是轉(zhuǎn)化學(xué)困生的重點(diǎn)?；瘜W(xué)教學(xué)過(guò)程中，很多化學(xué)老師可以很好的培優(yōu)，但對(duì)扶差卻沒(méi)能真正的做到愛(ài)心，細(xì)心、耐心，誠(chéng)心的統(tǒng)一，培優(yōu)與轉(zhuǎn)差兩者很難兼顧。這是本課題研究的難點(diǎn)。
七、本課題采用的科研手段：
1.引言
近年來(lái)由于人們對(duì)環(huán)境保護(hù)更加重視以及對(duì)生態(tài)環(huán)保制品的需求上漲，天然纖維資源及其紡織品倍受青睞，研究開(kāi)發(fā)具有綠色環(huán)保性能的新型天然纖維資源已成為紡織行業(yè)的重要課題。極具潛力作為新型天然纖維應(yīng)用到紡織行業(yè)的蓮纖維是從蓮葉/花柄折斷后的橫斷面中抽取出來(lái)的長(zhǎng)絲，即從蓮葉柄管狀分子細(xì)胞中分離出來(lái)的纖維，實(shí)為葉柄管狀分子次生壁螺旋狀加厚物。
本文主要對(duì)蓮纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并測(cè)試了蓮纖維的力學(xué)性能、吸濕性能及耐化學(xué)試劑性，為蓮纖維作為新型天然纖維素纖維應(yīng)用于紡織行業(yè)奠定基礎(chǔ)。
2.試驗(yàn)
2.1 試驗(yàn)材料
取自微山湖的成熟蓮葉柄清洗干凈后折斷拉開(kāi)，晾干備用。
2.2 試劑與基礎(chǔ)儀器
分析純 NaOH、H2SO4、NaClO 及NaHSO3，電子天平(精確度為0.1mg)，烘箱。
2.3 試驗(yàn)方法
2.3.1 蓮纖維結(jié)晶取向測(cè)試
試驗(yàn)儀器及測(cè)試條件：日本理學(xué) D/Max-2550 PC X 射線衍射儀，Cu-Kα 射線源(40Kv，250mA),掃描速率為5o/min，掃描范圍為2θ 在5.0 o ~60.0 o。
2.3.2 單纖維線密度及一次拉伸斷裂測(cè)試
儀器采用 FAVIMAT AIROBOT 全自動(dòng)單絲測(cè)試儀線密度測(cè)試條件：夾持距離為10 mm ,預(yù)加張力為0.03cN/dtex ,測(cè)試速度為2mm/min ,測(cè)試50次,取其平均值。
一次拉伸斷裂測(cè)試條件：夾持距離為10mm,預(yù)加張力為0.05cN/dtex,拉伸速度2mm/min,測(cè)試50次，取其平均值。測(cè)試指標(biāo)為斷裂強(qiáng)力，斷裂伸長(zhǎng)率，斷裂強(qiáng)度。
2.3.3 吸濕性能測(cè)試
吸濕實(shí)驗(yàn)：將蓮纖維和棉纖維各稱取重約1 g的試樣，在50℃低溫烘箱內(nèi)預(yù)烘1 h，使纖維的回潮率大大低于其標(biāo)準(zhǔn)平衡回潮率。在恒溫恒濕室(溫度20℃±2℃，相對(duì)濕度65%±3%)內(nèi),迅速稱取試樣的初始重量,將試樣放置在玻璃托盤(pán)中,盡量保持蓬松狀態(tài),每隔5 min記錄1次試樣重量,直至纖維達(dá)到吸濕平衡。將試樣放在105℃±2℃的烘箱中烘至恒重，稱取干重，計(jì)算回潮率。
放濕實(shí)驗(yàn)：將蓮纖維和棉纖維各稱取重約1 g的試樣,放入盛水的干燥器(相對(duì)濕度為100% )內(nèi),擱置96 h,使試樣達(dá)到吸濕平衡。然后在恒溫恒濕室(溫度為22℃，相對(duì)濕度為66%)內(nèi),測(cè)試試樣放濕后重量的變化,其方法同上。達(dá)到放濕平衡后,將樣品烘干, 稱取干重,計(jì)算回潮率。
2.3.4 耐酸堿性測(cè)試
將纖維在50℃烘箱中烘兩個(gè)半小時(shí)后，稱重，分別在不同濃度的化學(xué)試劑不同條件下處理三個(gè)小時(shí)后，烘干，稱重，計(jì)算纖維失重率。然后挑取單根纖維在電子單纖維強(qiáng)力儀上進(jìn)行斷裂強(qiáng)力測(cè)試，并用掃描電鏡觀察蓮纖維處理前后表面形態(tài)。
3.結(jié)果與討論
3.1 結(jié)晶結(jié)構(gòu)
非常清晰地顯示了3 個(gè)特征峰,布拉格角分別為16. 44°、22.26°和34.54°,對(duì)應(yīng)于(101), (002) 和(040)晶面,與天然纖維素纖維如棉、麻等的衍射圖譜相似，且主要特征峰的晶面間距與棉麻的非常接近，說(shuō)明蓮纖維的晶體結(jié)構(gòu)屬于纖維素I 晶體。
經(jīng)計(jì)算蓮纖維的結(jié)晶度為42.78%，小于棉麻的結(jié)晶度;同樣40.24%的結(jié)晶指數(shù)也低于棉麻的60%和80%。低的結(jié)晶指標(biāo)表示纖維內(nèi)無(wú)定形區(qū)比例高，分子結(jié)構(gòu)排列無(wú)序，使得纖維大分子更易與水分子和化學(xué)試劑反應(yīng)，意味著纖維可能具有良好的吸濕性和染色性能。結(jié)晶結(jié)構(gòu)同樣也影響纖維的力學(xué)性能，一般來(lái)說(shuō)，結(jié)晶度越高纖維的強(qiáng)力越高。
蓮纖維的晶粒尺寸為2.7nm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于棉纖維的，但接近于亞麻纖維的。據(jù)參考文獻(xiàn)報(bào)道，棉纖維的晶粒尺寸在5.5~6.5nm，亞麻的晶粒尺寸據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道為2.8nm。晶粒尺寸對(duì)纖維的性能有較大影響。粗大的晶粒尺寸使得纖維的剛性、彈性模量較大，而延伸度、耐疲勞程度、柔曲小。概括來(lái)說(shuō)，纖維的晶粒尺寸宜小不宜大。
蓮纖維的取向度為73.3%。高于棉纖維的取向度(60%~65%)，與麻纖維的(90%左右)相比稍低?？梢?jiàn)蓮纖維的微纖沿纖維軸向排列較整齊。纖維的結(jié)晶取向結(jié)構(gòu)將綜合影響其理化性能。
3.2 蓮纖維的單絲線密度
單絲樣品在 FAVIMAT 儀器上夾持住后，在正弦振蕩下產(chǎn)生自激振蕩，儀器通過(guò)光電傳感器獲取其共振頻率。
自然狀態(tài)下的單根蓮纖維是由一排復(fù)絲螺旋排列而成，其組成根數(shù)在6~12左右，組成根數(shù)的差異造成了單根蓮纖維的細(xì)度變化較大，最大值可達(dá) 1.81dtex,最細(xì)只有0.56dtex。組成蓮纖維的單根絲的直徑在3~5um左右，屬于超細(xì)纖維范疇，因此自然狀態(tài)下的蓮纖維就相當(dāng)于由超細(xì)纖維組成的超復(fù)絲，具有優(yōu)異的吸濕性及柔軟的手感。
3.3 蓮纖維的一次拉伸測(cè)試
單根蓮纖維典型的一次拉伸曲線如圖1所示。由圖看出，蓮纖維的一次拉伸曲線與麻類(lèi)的拉伸曲線相似。伸長(zhǎng)與強(qiáng)力幾乎成線性關(guān)系，符合虎克定律，幾乎沒(méi)有屈服變形階段，拉伸斷裂屬于脆斷。
初始當(dāng)外力較小時(shí)，由于分子鏈本身的伸長(zhǎng)和無(wú)定形區(qū)中橫向次價(jià)鍵產(chǎn)生的變形導(dǎo)致纖維伸長(zhǎng)。由3.1及3.2測(cè)試所知，蓮纖維的無(wú)定形區(qū)居多且大分子鏈沿軸向取向較好，所以當(dāng)施加外力繼續(xù)增加，橫向連接鍵無(wú)法承受更大力發(fā)生鍵的斷裂，同時(shí)大分子鏈已充分伸直無(wú)法承受進(jìn)一步的拉伸而斷裂，導(dǎo)致纖維斷裂。整個(gè)拉伸階段纖維的變形主要是纖維大分子鏈鍵長(zhǎng)和鍵角的改變所致。變形的大小正比于外力的大小，即應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是線性的，服從虎克定律。
可以看出，蓮纖維的斷裂伸長(zhǎng)率較小，平均值為2.60 %，與麻類(lèi)的相近，低于棉、粘膠和天絲等纖維素纖維的斷裂伸長(zhǎng)率。盡管蓮纖維的低結(jié)晶及小晶粒的結(jié)構(gòu)能夠使纖維的伸長(zhǎng)增加，但由于分子鏈的取向度較高，破壞分子間結(jié)合力后產(chǎn)生的滑移較小使得纖維伸長(zhǎng)率較低。
蓮纖維的斷裂強(qiáng)度最大值為5.25 cN/dtex，最小值為1.07 cN/dtex，平均值為2.23N/dtex，與棉纖維的斷裂強(qiáng)度(1.9~3.5 cN/dtex)接近。蓮纖維的結(jié)晶度和晶粒尺寸遠(yuǎn)低于棉纖維的，使得大分子鏈間堆砌疏松，分子間作用力小，然而較高的分子鏈取向，又使其在纖維軸向方向具有較好的抵抗外力作用，總體的超分子結(jié)構(gòu)使得蓮纖維具有了與棉纖維接近的斷裂強(qiáng)度。
蓮纖維的最高初始模量為 144.1cN/dtex，最低為12.9cN/dtex，平均值為78.5 cN/dtex，與棉纖維的68~93 cN/dtex接近，表明蓮纖維的剛性低，柔韌性較好。主要原因是蓮纖維的結(jié)晶度低，分子鏈間作用力低，且小晶粒結(jié)構(gòu)使得纖維分子鏈易變形，致使纖維抵抗變形能力不高。
3.4 蓮纖維的吸濕性能
蓮纖維蓮的吸濕性能遵循天然纖維素纖維的吸濕規(guī)律，吸放曲線走勢(shì)與棉纖維的相似。吸放濕過(guò)程中蓮纖維的回潮率始終高于棉纖維的。由吸濕到達(dá)平衡比放濕到達(dá)平衡的時(shí)間短， 50min 后棉纖維和蓮纖維先后到達(dá)吸濕平衡，而兩者到達(dá)放濕平衡所需的時(shí)間為120min。蓮纖維由吸濕平衡獲得的回潮率約為9.37%，由放濕平衡獲得的回潮率則為12.30%。
蓮纖維優(yōu)異的吸濕性能與其超分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。蓮纖維的結(jié)晶度低，無(wú)定形區(qū)居多，而吸濕主要發(fā)生在無(wú)定形區(qū)的結(jié)晶區(qū)表面，無(wú)定形區(qū)越大，吸濕性越強(qiáng)。同時(shí)蓮纖維的小晶粒尺寸及其本身超細(xì)的直徑使其比表面積較大，表面吸附能力強(qiáng)，更易吸收水分子。
3.5 蓮纖維的耐酸性
稀硫酸對(duì)蓮纖維的作用很小。當(dāng)硫酸濃度低于40%時(shí)，其失重率小于3%，當(dāng)硫酸濃度在20%以下時(shí)，其斷裂強(qiáng)力甚至高于未經(jīng)處理的蓮纖維的強(qiáng)力 (1.95cN),表面形態(tài)未發(fā)生明顯變化。隨著硫酸濃度增加，纖維水解程度增高，其質(zhì)量損失增加，斷裂強(qiáng)力不斷下降，表面形態(tài)逐漸被破壞，出現(xiàn)凹凸不平。當(dāng)硫酸濃度達(dá)到50%時(shí)，纖維失重率急劇增高，斷裂強(qiáng)力下降明顯。此時(shí)觀察可見(jiàn)硫酸與纖維素的反應(yīng)現(xiàn)象明顯，反應(yīng)中當(dāng)硫酸濃度高達(dá)60%時(shí)，纖維失重愈加明顯，且碎斷到無(wú)法測(cè)試其強(qiáng)力，通過(guò)對(duì)表面形態(tài)的觀察，發(fā)現(xiàn)纖維被嚴(yán)重破壞，表面出現(xiàn)大量凹槽。
而當(dāng)硫酸濃度達(dá)75%時(shí)，纖維幾乎全部溶解，殘留少許絲段纖維。
經(jīng)紅外光譜分析知，蓮纖維的主體成分為纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等，屬天然纖維素纖維。當(dāng)酸存在時(shí)，溶液中游蕩的H+對(duì)纖維素的水解反應(yīng)起催化作用 (如圖9所示)，促使其1，4苷鍵斷裂，與水分子形成兩個(gè)羥基，一個(gè)是自由羥基，無(wú)還原性;另一個(gè)是半縮醛羥基，具有還原性。反應(yīng)首先發(fā)生在無(wú)定形區(qū)及結(jié)晶區(qū)表面，隨著反應(yīng)的加劇，也可使晶區(qū)發(fā)生從外至里的反應(yīng)，最后纖維完全解體而水解為葡萄糖。纖維素的水解反應(yīng)，使其聚合度降低，并引起纖維的機(jī)械性能下降。但當(dāng)處理的酸濃度很低時(shí)(低于20%)，纖維水解程度甚微，僅少量半纖維素被除去，使其無(wú)定形區(qū)下降，結(jié)晶度增加，表現(xiàn)為斷裂強(qiáng)力增大。
蓮纖維的耐酸性因酸的種類(lèi)、濃度及作用時(shí)間而不同。常溫下，75%的硫酸溶液里蓮纖維幾乎全部溶解，殘余少許絲段;在37%的鹽酸溶液里，蓮纖維部分溶解，質(zhì)量損失率達(dá)45%左右，剩余纖維清洗晾干后變色，手感變僵硬;68%的硝酸對(duì)蓮纖維的作用相對(duì)于鹽酸稍弱，質(zhì)量損失率在20%左右，但同樣纖維變色，手感變硬。有機(jī)酸如蟻酸、冰醋酸等對(duì)纖維的作用較緩和，常溫下沒(méi)有明顯變化。綜上所述常溫下用酸處理纖維時(shí)，應(yīng)注意控制酸的濃度及作用時(shí)間。
3.6 蓮纖維的耐堿性
常溫下將蓮纖維在NaOH濃度分別為10%、20%及30%的溶液中處理三個(gè)小時(shí)，纖維的失重率明顯，均在30%左右;但經(jīng)10%和20%的溶液處理后的纖維斷裂強(qiáng)力較未經(jīng)處理前稍稍增加，而30%的溶液處理后的纖維強(qiáng)力略微下降。失重率下降的主要原因是纖維中的半纖維素在濃堿液的作用下發(fā)生了剝皮反應(yīng)，大部分被去除。而濃堿液同時(shí)會(huì)使蓮纖維發(fā)生溶脹，使其大分子間的氫鍵被拆散，在張力作用下，大分子的排列趨向于整齊，使取向度提高。同時(shí)，纖維表面不均勻變形被消除，減少了薄弱環(huán)節(jié)，使纖維能均勻的分擔(dān)外力，從而減少了因應(yīng)力集中而導(dǎo)致的斷裂現(xiàn)象。加上膨化重排后的纖維相互緊貼，抱合力，也減少了因大分子滑移而引起斷裂的因素。但當(dāng)堿液濃度過(guò)高時(shí)，加上空氣中氧的作用，堿催化了纖維素的氧化反應(yīng)，使其發(fā)生降解，聚合度下降，強(qiáng)力下降。
本文著重研究了蓮纖維在不同濃度的NaOH溶液中經(jīng)煮沸三小時(shí)后的質(zhì)量損失率、強(qiáng)力損失率及表面形態(tài)變化的情況。圖10表明，當(dāng)氫氧化鈉溶液濃度在 10g/L時(shí)，蓮纖維的失重率已高達(dá)28.31%，此時(shí)纖維的斷裂強(qiáng)力與未經(jīng)處理前相比明顯降低，但其表面形態(tài)并無(wú)明顯變化。隨著堿液濃度的增高，纖維質(zhì)量損失增大，斷裂強(qiáng)力不斷減小，當(dāng)濃度大于30g/L時(shí)，從纖維的表面觀察到堿液已對(duì)其產(chǎn)生破壞，纖維局部被腐蝕。
當(dāng)堿液濃度為60g/L時(shí)，纖維被明顯破壞，失重率已高達(dá)43.19%，斷裂強(qiáng)力亦降0.756cN。經(jīng)堿液處理過(guò)的纖維，顏色由最初的奶白色變?yōu)榘迭S色，同時(shí)手感略微變硬。p副標(biāo)題e
常溫下纖維素的糖苷鍵對(duì)堿是比較穩(wěn)定的，隨著溫度的升高，纖維素會(huì)發(fā)生堿性降解。
堿性水解使纖維素的糖苷鍵部分?jǐn)嗔?，產(chǎn)生新的還原性末端基，聚合度下降，纖維的強(qiáng)度下降。纖維素堿性水解的程度與堿液濃度、處理溫度、時(shí)間等有關(guān)，特別是處理溫度，當(dāng)溫度較低時(shí)，堿性水解反應(yīng)甚微，溫度越高水解亦越強(qiáng)烈。經(jīng)測(cè)得蓮纖維中含有2%左右的蛋白質(zhì)，堿液處理時(shí)破壞了纖維表面的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)使其色澤發(fā)黃，同時(shí)除去了大部分半纖維素使木質(zhì)素含量升高，因此手感變硬。
3.7 蓮纖維的耐氧化還原性
常溫下還原劑對(duì)蓮纖維作用微弱，本文選擇使NaHSO3 溶液在微沸狀態(tài)下對(duì)蓮纖維進(jìn)行處理。氧化劑NaClO 和還原劑NaHSO3 對(duì)蓮纖維的作用皆不大，濃度低時(shí)纖維失重率微小，處理后的最高失重率也僅在10%左右。隨著NaClO 濃度增大，纖維的斷裂強(qiáng)力下降，而濃度不超度50ml/L 時(shí)，強(qiáng)力下降緩慢，且均高于未經(jīng)處理的纖維強(qiáng)力(1.95cN)，同時(shí)纖維的表面形態(tài)幾乎沒(méi)被破壞。當(dāng)NaClO 濃度達(dá)到60ml/L 時(shí)，纖維強(qiáng)力明顯下降到1.717cN，表面形態(tài)被輕度破壞，出現(xiàn)細(xì)微凹槽。纖維的強(qiáng)力隨著NaHSO3 濃度的增大迅速下降，但在濃度低于40g/L 時(shí)，纖維的強(qiáng)力均高于未經(jīng)處理的纖維強(qiáng)力，且表面形態(tài)沒(méi)被破壞。當(dāng)濃度達(dá)50g/L 時(shí)，纖維斷裂強(qiáng)力被破壞，低于未經(jīng)處理前的，表面亦出現(xiàn)少量腐蝕斑點(diǎn)。濃度為60g/L 時(shí)，纖維強(qiáng)力明顯下降，表面出現(xiàn)大塊腐蝕斑點(diǎn)，之后濃度的增加對(duì)纖維的破壞不再明顯。
常溫下在沒(méi)有堿存在的情況下，氧化劑對(duì)纖維的作用是不顯著的。氧化劑濃度低時(shí)，纖維素主要發(fā)生自由羥基和潛在醛基的氧化及葡萄糖?；钠屏眩虼藦?qiáng)力變化不大。隨著氧化劑濃度的增加，蓮纖維中的木質(zhì)素被去除，使得纖維無(wú)定形區(qū)減少，分子結(jié)構(gòu)更規(guī)整，因而纖維的強(qiáng)力較未經(jīng)處理前的有所升高，且韌性增大。但當(dāng)濃度過(guò)高時(shí)，氧化作用使纖維分子鏈斷裂，強(qiáng)力明顯下降。常溫下還原劑對(duì)蓮纖維的作用是微弱的。高溫煮沸的情況下，低濃度的還原劑對(duì)纖維損傷很小。高濃度時(shí)，還原劑部分破壞分子結(jié)構(gòu)中的氫鍵，使得纖維強(qiáng)力下降。
4.結(jié)束論
X 射線衍射測(cè)得蓮纖維的結(jié)晶度為42.78%，晶粒尺寸為2.7nm，低于棉麻纖維的，而取向度為73.3%，高于棉纖維接近于麻纖維的用FAVIMAT AIRBOT 單絲強(qiáng)力儀測(cè)得單根蓮纖維的平均線密度為0.91dtex，單纖維平均斷斷裂強(qiáng)度為2.23cN/dtex，與棉纖維的相近，平均斷裂伸長(zhǎng)率為 2.60%，接近于麻纖維的。這與其低結(jié)晶高取向的分子結(jié)構(gòu)相關(guān)。蓮纖維吸濕性能優(yōu)異，其吸放濕曲線走勢(shì)與棉纖維的相似，由吸放濕平衡達(dá)到的回潮率分別為 9.37%和12.30%。良好的吸濕性主要因?yàn)槠浣Y(jié)晶度低，無(wú)定形區(qū)多，利于水分子的滲透，同時(shí)小晶粒尺寸及超細(xì)的直徑使其比表面積高，表面吸附能力強(qiáng)。稀硫酸對(duì)蓮纖維的作用很小，當(dāng)硫酸濃度達(dá)到50%時(shí)，纖維發(fā)生劇烈的水解反應(yīng)，失重率高，斷裂強(qiáng)力顯著下降;經(jīng)堿煮后的蓮纖維失重率及斷裂強(qiáng)力損失率均很高。因此在用酸堿處理蓮纖維時(shí)，應(yīng)注意控制酸堿液的濃度、處理溫度及時(shí)間。氧化劑次氯酸鈉及還原劑亞硫酸氫鈉對(duì)蓮纖維作用不大，當(dāng)濃度過(guò)高時(shí)斷裂強(qiáng)力會(huì)有明顯下降。
課題研究的意義(國(guó)內(nèi)外研究背景)
課題提出
為進(jìn)一步總結(jié)、完善、提升近年來(lái)的課改經(jīng)驗(yàn)，今年洛江區(qū)教育局明確提出 學(xué)校工作以教學(xué)為中心，教學(xué)工作以課堂為中心，課堂教學(xué)以效益為中心 的理念，積極地推進(jìn)課堂教學(xué)改革，注重提高課堂教學(xué)質(zhì)量，力求避免無(wú)效教學(xué)，減少低效教學(xué)，提高有效教學(xué)的力度，因此，根據(jù)我區(qū)教學(xué)實(shí)際、學(xué)生實(shí)際和化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，為促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展和教師的專業(yè)成長(zhǎng)，更好地發(fā)揮學(xué)科帶頭人和進(jìn)修學(xué)校的 研究、服務(wù)、指導(dǎo) 作用，特提出《化學(xué)高效課堂教學(xué)策略的實(shí)踐研究》的課題進(jìn)行研究。旨在以先進(jìn)的教育科學(xué)理論為指導(dǎo)，優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，面向全體學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)、會(huì)學(xué)的能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，以學(xué)生為本，全面提高化學(xué)課堂教學(xué)的高效性，形成洛江區(qū)地方特色的教學(xué)框架。
國(guó)內(nèi)外研究背景
高效教學(xué)源于20世紀(jì)上半葉西方的教學(xué)科學(xué)化運(yùn)動(dòng)，是 教學(xué)是藝術(shù)還是科學(xué) 之爭(zhēng)的產(chǎn)物，其核心是以學(xué)生有無(wú)進(jìn)步與發(fā)展作為衡量教學(xué)效益的惟一標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)外從20世紀(jì)初就開(kāi)始了課堂教學(xué)高效性問(wèn)題的研究，迄今為止，他們已經(jīng)分析了各種影響課堂教學(xué)高效性的因素。
(1)20世紀(jì)初研究的是教師特征與教學(xué)高效性的關(guān)系。
(2)20世紀(jì)60、70年代研究的是課堂教學(xué)活動(dòng)與教學(xué)高效性的關(guān)系。①關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)。主要研究人員有加涅、布魯納、奧蘇貝爾等人。②關(guān)注師生關(guān)系。③關(guān)注教師的教學(xué)策略和學(xué)生的學(xué)習(xí)策略。
(3)教學(xué)媒體與教學(xué)的高效性。①微格教學(xué)。六十年代初，發(fā)端于美國(guó)加州斯坦福大學(xué)的微格教學(xué)是為培養(yǎng)、提高教師的課堂教學(xué)實(shí)際操作能力而設(shè)計(jì)的。②新技術(shù)與教學(xué)的高效性。美國(guó)學(xué)者布蘭斯福特(1999)認(rèn)為，由于許多新技術(shù)都具有交互性，因而現(xiàn)在我們可以更容易地創(chuàng)建教學(xué)環(huán)境，在這種環(huán)境中學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)踐來(lái)學(xué)習(xí)、獲得反饋和不斷地改進(jìn)他們的理解以及建構(gòu)新知識(shí)。
國(guó)內(nèi)近幾年在 高效課堂 教學(xué)策略方面也進(jìn)行了一定研究。南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院教授，教育學(xué)博士李如密認(rèn)為，高效課堂教學(xué)應(yīng)該是將教學(xué)的速度、收效和安全有機(jī)結(jié)合在一起的教育活動(dòng)。高效課堂教學(xué)策略有很多，但針中學(xué)化學(xué)學(xué)科教學(xué)策略研究的成果還不多見(jiàn)。特別是 深入了解學(xué)生找準(zhǔn)有效教學(xué)的契合點(diǎn) 發(fā)揮教學(xué)目標(biāo)的導(dǎo)向功能 多樣化的教學(xué)呈現(xiàn)策略 巧妙掌控教學(xué)時(shí)間的運(yùn)籌 掌握教學(xué)藝術(shù)技巧 有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)習(xí)指導(dǎo) 等都很重要。值得我們深入研究。
課題的核心概念及其界定
化學(xué)高效課堂是針對(duì)化學(xué)課堂教學(xué)無(wú)效性、低效性而言的?；瘜W(xué)課堂教學(xué)高效性是指在常態(tài)的課堂教學(xué)中，通過(guò)教師的引領(lǐng)和學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)思維過(guò)程，在單位時(shí)間內(nèi)(一般是一節(jié)課)高效率、高質(zhì)量地完成教學(xué)任務(wù)、促進(jìn)學(xué)生獲得高效發(fā)展?；瘜W(xué)課堂教學(xué)的高效性就是通過(guò)課堂教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生在學(xué)業(yè)上有收獲，有提高，有進(jìn)步。具體表現(xiàn)在：學(xué)生在認(rèn)知上，從不懂到懂，從少知到多知，從不會(huì)到會(huì);在情感上，從不喜歡到喜歡，從不熱愛(ài)到熱愛(ài)，從不感興趣到感興趣。概括起來(lái)有三個(gè)方面：一是效率高，二是效果佳，三是效益大。 教學(xué)策略 就是實(shí)施教學(xué)過(guò)程的教學(xué)思想、方法模式、技術(shù)手段這三方面動(dòng)因的簡(jiǎn)單集成，是教學(xué)思維對(duì)其三方面動(dòng)因的進(jìn)行思維策略加工而形成的方法模式。教學(xué)策略是為實(shí)現(xiàn)某一教學(xué)目標(biāo)而制定的、付諸于教學(xué)過(guò)程實(shí)施的整體方案，它包括合理組織教學(xué)過(guò)程，選擇具體的教學(xué)方法和材料，制定教師與學(xué)生所遵守的教學(xué)行為程序。
評(píng)價(jià)化學(xué)課堂是否高效主要是看能否高效地促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展、高效地實(shí)現(xiàn)預(yù)期教學(xué)目的。它既是一種理念，也是一種教學(xué)策略，更是化學(xué)課堂教學(xué)的基本追求。而化學(xué)課堂能否高效的關(guān)鍵在于化學(xué)教師，在于教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主，在于教師研讀教材的功夫，在于教師對(duì)課堂的精心設(shè)計(jì)，在于化學(xué)教師對(duì)化學(xué)教學(xué)的科學(xué)規(guī)劃，在于化學(xué)教師對(duì)化學(xué)教學(xué)材料的精心取舍與提煉，在于針對(duì)學(xué)生實(shí)際設(shè)計(jì)出學(xué)生能高效自主學(xué)習(xí)的活動(dòng)著手，在于讓學(xué)生既能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的充分實(shí)踐活動(dòng)，又有大量的知識(shí)積累，化學(xué)老師又能不失時(shí)機(jī)的引導(dǎo)和提升，使得在單位教學(xué)時(shí)間內(nèi)大綱獲得最大的教學(xué)效率。
課題研究的理論依據(jù)
教學(xué)最優(yōu)化理論。巴班斯基認(rèn)為：要達(dá)到教學(xué)最優(yōu)化的目的，就必須分析學(xué)生狀況和教學(xué)任務(wù)，明確教學(xué)內(nèi)容，選擇教學(xué)方法、方式，擬定教學(xué)進(jìn)度，對(duì)教學(xué)結(jié)果加以測(cè)定和分析等等。要達(dá)到最優(yōu)化的關(guān)鍵：一是分析教材中主要的和本質(zhì)的東西，確保學(xué)生能掌握這些內(nèi)容;二是選擇能有效地掌握所學(xué)內(nèi)容、完成學(xué)習(xí)任務(wù)的教學(xué)方法、方式，進(jìn)行有區(qū)別的教學(xué)。
建構(gòu)主義理論：建構(gòu)主義認(rèn)為， 知識(shí) 不是客觀的東西，而是主觀的經(jīng)驗(yàn)、解釋和假設(shè)， 學(xué)習(xí) 是一個(gè)積極主動(dòng)的意義建構(gòu)過(guò)程，是學(xué)生主動(dòng)地生成自己的經(jīng)驗(yàn)、解釋和假設(shè)。它提倡以學(xué)習(xí)者為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和對(duì)所學(xué)知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)。在這種教學(xué)模式中，學(xué)生是知識(shí)意義的主動(dòng)構(gòu)建者，而非外部刺激的被動(dòng)接受者。教師應(yīng)該成為學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)意義的管理者、組織者、促進(jìn)者、指導(dǎo)者，而非知識(shí)的灌輸者，利用學(xué)生已有知識(shí)水平和生活實(shí)際來(lái)創(chuàng)設(shè)情境、進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)和探究交流，從而建構(gòu)課堂教學(xué)新模式，實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)。
有效教學(xué)理論。該理論源于20世紀(jì)上半葉西方的教學(xué)科學(xué)化運(yùn)動(dòng)。有效教學(xué)理論的核心是教學(xué)的效益。① 有效教學(xué) 關(guān)注學(xué)生的進(jìn)步或發(fā)展;② 有效教學(xué) 關(guān)注教學(xué)效益，要求教師有時(shí)間與效益的觀念;③ 有效教學(xué) 需要教師具備一種反思的意識(shí)，要求每一個(gè)教師不斷反思自己的日常教學(xué)行為;④ 有效教學(xué) 也是一套策略，有效教學(xué)需要教師掌握有關(guān)的策略性知識(shí)，以便于自己面對(duì)具體的情景作出決策。
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