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化学胶体研究分析论文 篇1：
化学生物絮凝工艺的反应机理探究
一、引言
近年来对絮凝反应机理的研究对象集中在单一组分的化学胶体体系上，而且主要是通过观察絮体结构、颗粒物数目、结构、密度和混凝剂凝聚形态之间的相互关系来进行分析。随着生活的复杂多变，城市污水水质变得复杂，现阶段缺乏合适的监测和分析手段，导致缺乏对污水化学强化一级反应过程的更加深入、细致的研究。大部分的解决办法集中在药剂种类和投加量的优化上。
应该在传统的化学强化一级工艺的基础上引进合适的方式方法。化学生物絮凝工艺就是这样一种污水强化一级处理新工艺，它是在传统去污方法基础上。通过增设污泥回流和改变反应搅拌方式来去除污染物。这种方式也存在一定的困难，因为增设的污泥回流无法观察到化学生物絮凝反应池内单个的絮体。他的反应机理究竟如何。本研究试图通过对比分析化学生物絮凝工艺进出水中的Zeta电位、颗粒物粒度分布和溶解性有机物的分子质量分级等初步揭示化学生物絮凝工艺的絮凝反应机理。
二、化学生物絮凝工艺试验装置及方法
（一）试验装置
本研究设置了包括絮凝反应区、贮泥区、斜板沉淀区。生物变速过滤区、污泥回流缝等几部分组成的一体式试验装置（如下图1）。
从上图1装置可以看出，污水厂的沉砂池出水进入系统后，依次流经生物絮凝吸附段和生物膜过滤段等环节，逐一得到净化。
（二）试验方法
本实验主要是借助现实中的城市污水处理厂（实验条件如表1），考察生物絮凝吸附在低溶解氧浓度下的除污效能，同时也考察DO=0.2 mg/L时流量对处理效果的影响。
（三）试验结果与分析
溶解氧浓度对除污效果的影响不同DO浓度下对污染物的去除情况（如图2：实验去污规律图）。总的来说，实验结果概括如下：
（一）增高DO浓度对SS、COD、NH3-N、TP去除效果的改善作用不明显相：
（二）生物絮凝段在Q=1.0 m3/d、DO=0.1 m g/L-0.5 mg/L时对SS、COD的去除效果较好。
（三）溶解氧浓度低不利于硝化反应的进行，在进水有机负荷较低的情况下排泥也较少，因而对氮、磷的去除效果较差。
三、化学生物絮凝工艺的絮凝反应机理简述
（一）去污机理
生物絮凝吸附强化一级处理去除有机物及悬浮物的机理包括：细菌吸收溶解性物质并将其转化为细胞质和贮存物质，在细胞内有一部分溶解性物质被降解（提供能量），使细菌得以增殖；通过胞外酶对污染物进行水解而产生自然絮凝剂使胶体和悬浮物脱稳并聚集在污泥絮体上，使之与细菌的荚膜和粘液层面结合而形成紧密的污泥絮体，对水中的悬浮物、胶体颗粒和溶解性物质进行网捕、过滤、吸附和吸收。对有机物及悬浮物的去除机理试验中，流量与进水负荷和水力停留时间密切相关，成为影响污染物去除率的重要因素。
（二）除磷机理
测定结果显示，污水中的颗粒性磷能通过污泥的絮凝吸附和沉淀作用被去除。物理截留作用对磷的去除贡献率为35%左右。根据活性污泥化学组成的经验式，其含磷量约为自身质量的2.26%，由此计算不同流量下污泥细胞同化作用对磷的去除贡献率较大。除以上物理截留作用和细胞同化作用除磷外。还存在其他方式的除磷作用，其中主要是聚磷菌对磷的过量吸收作用。此外，在微氧曝气的条件下通过生物絮凝吸附沉淀，有机物较易去除，在进水有机负荷较低的情况下因排泥较少，使得对磷的去除率难以大幅度提高。而试图通过增加曝气量和溶解氧浓度来提高对氨氮的去除率则意义不大；相反，即使保持较低的溶解氧水平，也完全可以通过延长水力停留时间和絮凝区的污泥龄来引导和强化SND，从而简化了生物脱氮技术和降低了投资。
（三）脱氦机理
按照传统的硝化反硝化脱氮机理，只有当DO>0.5m g/L时才能很好地进行硝化作用，否则硝化作用会受到抑制。试验中泥龄、进水NH3-N浓度以及碳源和絮凝反应区曝气量不同对硝化作用影响不同。当将出水的NH 3-N平均浓度下降后，去除率提升，脱氮效果显著，这主要是由于生物絮凝反应区发生了同步硝化反硝化（SND）所致：微生物絮体外表面的溶解氧浓度较高，优势微生物为氨化菌及硝化菌：由于氧传递阻力的增加和外部好氧菌对溶解氧的消耗，在絮体内部形成了缺氧环境，从而使反硝化菌占优。SND所呈现出的最大特征是好氧阶段对总氮具有良好的去除效果。在生产规模的生物反应器中，完全均匀的混合状态并不存在，而菌胶团内部存在着溶解氧梯度已被广泛认同，使得实现SND的缺氧，厌氧环境可在菌胶团内部形成。由于生物化学作用产生的SND更具实际意义，它能使异养硝化和好氧反硝化同时进行，从而实现低浓度碳源下的高效脱氮。
参考文献：
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作者：孙玉珍 胡琳珍 邓文娟
化学胶体研究分析论文 篇2：
基于核心素养的HPS教学设计
摘要：以“胶体”为例，在课程教学中引入胶体发展史，开启学生对胶体的探索之旅。HPS教学模式与核心素养的融合使得学生在认识化学的形成和发展过程中，感受化学的奇妙，体会学习化学知识的快乐所在，从而提高学生的核心素养。
关键词：胶体 HPS教学 化学史 核心素养
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.12.009
*本文系陕西省教育科学“十三五”规划课题（SGH17H143）及陕西理工大学研究生教育教学改革研究项目（SLGYJG2018）研究成果。
HPS教学模式是将科学史（history）、科学哲学（philosophy）和科学社会学（sociology of science）三者进行融合的一种新型教学模式[1]，HPS教学中所表达的内容是追问科学本质的侧面，将其引入教学中可以帮助学生理解科学的本质内涵。目前，国内外大多专家学者认为，理科课程的学习离不开HPS教学，融入HPS教学模式，学生可以了解到科学家研究科学知识的过程中所发生的故事、对社会所带来的影响等，以此来吸引学生对科学知识的兴趣、了解科学本质并掌握学习方法；且能培养学生的科学态度、质疑能力和创新精神[2]。HPS教学模式提倡学生走进知识的发现和发展过程中去学习知识，通过这样的教学模式，学生在感知知识的过程中更易激发学习兴趣，对科学世界充满好奇，也更易理解和掌握知识，并且能够让学生多角度地了解、认识科学本质及其规律。研究发现，HPS强调的诸多教育价值内容在新课标倡导的化学学科五大核心素养中均有不同程度的体现[3]。因而，本课题研究将HPS教学模式融入课堂教学中，通过“胶体”教学课题为例，以化学学科核心素养为基础进行教学设计。
一、设计理念
核心素养是指“学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践”[4]。“学生核心素养的发展”是继教学大纲所涉及的“三维目标”后又一个新的课程理念[5]，是在落实立德树人教育根本任务中产生的[6]。在教学过程中教师通过一系列的教学方法，引导学生学习新知识并提高学生的核心素養。
HPS模型在化学教学过程中强调化学史料的重要性，侧重于从历史的角度分析化学史发展[7]。它将科学、社会发展和人文历史联系在一起，学生习得科学知识的同时，还能从中学习到科学家们在发现、认识、了解知识时的思想和方法。这与我们现今所提倡的化学学科核心素养有着紧密联系。所以，培养中学生学科核心素养的重要途径之一是在化学教学中运用HPS教学模式。通过让学生置身于化学发现史的情境中，跟随科学家一起经历知识的动态生成过程，体验运用理论和实验探索真理的乐趣，以此来培养学生的批判意识和社会责任感，实现对科学本质的理解，提升学生的科学素养。
二、教材分析
“胶体”选自人教版《化学1（必修）》第二章第一节“物质的分类”中的第二部分内容，认识胶体的本质，建立分散系概念及初步建立分散系的知识结构。通过化学发展史、科学精神等贯穿于一系列教学过程中，以科学探究的形式引导学生对比溶液、浊液与胶体的区别[8]，进而培养学生的实验设计能力及分析能力。
三、教学过程
HPS教学模式的关键点是化学史的导入，“将化学史呈现得精彩、有趣”是学生主动沿着这条教学主线学习的驱动力[9]。以美丽的自然景色——耶稣光为教学情境导入课堂教学，提出问题，这样的美景是如何产生的，引起学生的好奇心，激发学生的学习兴趣，集中学生的注意力。接着，直奔主题，引入“胶体”这一名字的由来，开启胶体的探究之旅。通过格雷阿姆将豆浆等大多无定型胶状物质命名为胶体，引出生活中常见的饮品——豆浆，将其引入教学。此后，将科学家对胶体的发现、认识、探究过程作为主线，利用这些科学史料为学生创设学习情境，让学生在了解胶体的发现历史过程中，认识胶体，了解胶体性质及用途，并学会区分胶体、溶液和浊液。从化学史料中寻找问题，引发学生思考，学生进行假设、实验探究等方法达到答疑解惑的目的。在这一系列的活动中，学生从中习得化学史中所要告诉我们的知识及科学本质。从生活现象到科学实质，从胶体发现发展史到胶体化学的应用前景，学生从中感受化学知识的魅力，加深学生对知识的认识和理解，从而拓展学生的学习面，找寻适当的学习方法，提升学生分析、解决问题的能力，最终提高学生的核心素养。教学流程如图1所示。
四、教学目标
1.知识与技能
了解胶体的重要性质和用途，并能解释生活中的实际问题；
用丁达尔效应鉴别溶液、胶体和浊液。
2.过程与方法
掌握制备胶体的实验技能；
联系生活实际，能够运用观察、动手操作、查阅资料等方法获取有用信息来解决问题。
3.情感态度与价值观
能够利用知识框架归纳所学知识，在问题情境中讨论问题并得出结论，养成探究、自主、合作的学习方式；
通过胶体的学习，学生感悟到知识与社会、科技发展的密切联系，产生学习化学的浓厚兴趣，增加对化学学科的认同感。据此，“胶体”教学目标定位如图2所示。
五、教学内容
1.课堂导入
【创设情境，导入新课】图片展示：一条条光线烘托着壮丽的美景，营造出宁静而又祥和的氛围。这种给大自然带来神圣而又充满静谧感的光线，久而久之被人们称之为“耶稣光”，如图3（a）（b）（c）所示。
【教师】美丽的“耶稣光”盛景，这种现象是如何产生的？同学们，让我们带着这个问题进入本节课的学习，通过本节课的学习一起找寻答案。
【教师】同学们，你们今天早餐喝了什么呢？
【学生】牛奶、粥、豆浆……（学生七嘴八舌地谈论）
【教师】早餐饮品种类多样，那同学们你们知道如何用化学方法将这些饮品进行分类吗？
【学生】（思考）
设计意图：用壮丽的景色，给予学生视觉上的刺激，将学生的注意力带入课堂，之后抛出问题“这样的美景是如何形成的”，学生带着问题进入本节课，激发学生的求知欲。接着，话音一转，回到日常生活中最常接触到的事物中，怎样用化学方法将它们进行分类？联系生活，拉近学生与知识间的距离感，消除学生对新事物的排斥，引起学生的学习兴趣。同时，在新课导入前抛出两个问题，学生带着问题学习新知，促进思维的发展。
2.引入新知——什么是胶体
【化学史1】1663年，科学家卡修斯在一次偶然间制得一种胶状物质，但这并没有引起他思考，而只是将它视为一种普通溶液，称它为金胶溶液；直到1861年，科学家格雷阿姆将豆浆蒸发后得到了一种胶状物质。他就产生了疑惑，豆浆蒸发是胶状的，其他溶液也是相同状况吗？之后，他进行了大量实验探究，在研究中发现，类似于生理盐水的溶液蒸发易形成晶体析出，而豆漿等蒸发时，大多形成无定型胶状物质。因此，格雷阿姆将这类在蒸发过程中形成无定型胶状的物质命名为“胶体”，一直沿用至今[10]。
【提问】豆浆是胶体，那胶体到底是什么？与溶液、浊液相比，又有哪些样独有的特点呢？
【创设情境】多媒体呈现生活中常见胶体（如鸡蛋清、豆浆、牛奶等）。
【导入课题】这些物质有着相同的名字：胶体。从物质分类的角度看，物质能归为一类，一定存在某种相似性，是什么特征使它们同属于胶体呢[11]？
设计意图：科学家卡修斯与格雷阿姆对待偶然发现的胶状物质持有的两种态度形成鲜明对比，告诉学生对待科学要有一双发现问题的眼睛，通过自身不断的探索和实验，去验证自己的猜想，可能会有意想不到的体会和收获。接着用科学家格雷阿姆命名“胶体”这一化学事件直接引出“胶体”这一新的化学概念，学生对于知识点处于陌生、茫然的状态，而豆浆、牛奶等熟悉的事物均是胶体，减弱学生对知识的陌生感，可以激发学生主动探索、挖掘新知的欲望，主动探究胶体的结构及特征。
3.探索之路——溶液、胶体和浊液的鉴别
【实物展示】分别用三个小烧杯盛装豆浆、生理盐水和泥水，展示给学生，仔细观察胶体、溶液及浊液的不同之处。
【学生回答】浊液可以观察到肉眼可见的固体小颗粒，且不均一、不透明、不稳定，固体颗粒受重力的影响极易沉降下来；胶体、溶液外观相似，无法区别。
【教师】那么如何区分溶液、胶体？
【化学史2】意大利毒理学家塞尔米对“真假溶液”研究的史料。
1845～1850年，意大利毒理学家塞尔米在实验中曾经制得了一些“溶液”，然而他发现这些“溶液”与以往所制得的溶液有些不大一样，在他不断研究探索后发现，这些“溶液”的分散质点比普通的溶液质点要大得多，所以，塞米尔将这些奇怪的“溶液”称为“假溶液”，这些“假溶液”就是胶体。那么通过什么方法鉴别胶体和溶液呢？
【学生】“假溶液”的分散质点比溶液的分散质点大。
【教师】那么溶液可以透过滤纸，胶体可以吗？
【学生实验】豆浆、生理盐水、泥水的过滤。
【实验结果】豆浆、生理盐水均能透过滤纸，泥水不可以透过滤纸。
【教师】通过实验发现，除浊液不能透过滤纸外，溶液和胶体均能透过滤纸，那还能用什么方法鉴别胶体和溶液呢？
【化学史3】1861年，苏格兰科学家格雷阿姆（Gra？ ham）在研究不同物质的分子在水溶液中的扩散性质时，发现有的分子扩散速度很快，有的则扩散较慢，并且在进行分子能否透过半透膜实验时，证实了扩散速度较慢的分子的直径要大得多[12]。
【教师】通过阅读本则化学史，同学们从中得到了什么？
【学生】不同物质在水溶液中分子的扩散速度不同。
【教师】同学们能否利用半透膜自行设计实验，来区分胶体和溶液？
【实验设计】豆浆与生理盐水的混和溶液装入半透膜袋中，然后将半透膜袋浸泡在盛有蒸馏水的烧杯中进行渗析实验。检测氯离子、蛋白质能否透过半透膜，从而验证假设胶体粒子直径比溶液粒子大是否成立。
【演示实验】教师演示实验，学生观察现象。
【学生】分散质粒径：胶体大于溶液小于浊液。
【教师】半透膜能透过的粒子直径小于1 nm，溶液的粒子直径一般小于1 nm，胶体的粒子直径一般在1～100 nm之间。
【过渡】我们已经了解到区别溶液、胶体和浊液可以通过其是否能透过滤纸、半透膜来区分，但是方法过于繁杂；有没有更加简单便捷的方法可以区分它们呢？
【化学史4】1869年，丁达尔在一次偶然间，将一束汇聚的光通过溶胶，则从侧面可以看到一个发光的圆锥体；接着，他用同样的方法照射溶液和浊液，则没有此现象。
【教师】通过这则史料同学们想到了什么方法？
【学生】我们可以通过光束照射来鉴别分散系。
【丁达尔效应】当一束光线透过胶体，从垂直入射光方向可以观察到胶体中出现的一条光亮的“通路”，这种现象叫丁达尔现象，也叫丁达尔效应[13]。
【教师】光束照射下是否会出现光亮通路，我们一起来验证一下。豆浆在汇聚的光束照射下，会出现光亮的通路吗？
【趣味实验】生理盐水、稀释的豆浆以及泥水分别用小手电筒照射。
【实验现象】（学生总结）生理盐水和泥水没有出现光亮通路，豆浆出现光亮通路。
【PPT图片展示】稀释的豆浆在光束照射下产生光亮通路的图片，如图4所示。
【总结】区分溶液、胶体和浊液的简便方法：用汇聚的光束照射，出现光亮通路的是胶体，可以观察到固体小颗粒的是浊液，无明显现象的是溶液。
【知识拓展】在一玻璃瓶中放一点燃的小纸条后密闭，待瓶中充满白烟，用激光笔照射；玻璃瓶中收集大量加湿器口产生的雾气，用激光笔照射。这些均能出现光亮通路，由此说明烟、雾均为胶体。
设计意图：教师通过3段以时间线为线索的化学史，一步步帮助学生找寻鉴别胶体、溶液及浊液的方法。学生通过体验科学家对胶体的一步步探索之旅，实际动手体验科学家鉴别溶液、胶体及浊液的方法，由繁到简，体会到科学的世界需要有足够的耐心和毅力，不放过每一个小细节。同时通过自己动手操作，将自身融入到胶体的探索之旅，学生在不经意间吸收知识，提升自身的核心素养。
4.胶体的制备
【教师】在前面的交流学习中，我们已经对胶体有了初步的了解，知道了如何区分溶液、胶体及浊液。接下来，同学们就通过自己制作胶体来更加深入地认识胶体。
【课本实验（学生动手实验）】Fe（OH）3胶体的制备实验。
将一个盛有25mL蒸馏水的小燒杯加热至沸腾，向沸水中逐滴滴入5～6滴FeCl3饱和溶液，煮沸至溶液呈红褐色，停止加热。烧杯放置室温后，取一支试管，倾倒少量产物，并向其中加入硫酸镁溶液。观察实验现象得出结论。
【学生】用手电筒照射有光亮的通路，所以制得的是Fe（OH）3胶体。它是均一、透明的。向Fe（OH）3胶体中加入硫酸镁溶液，Fe（OH）3胶体变浑浊，成为Fe（OH）3悬浊液。
【教师】FeCl3溶液加热煮沸制得Fe（OH）3胶体，Fe（OH）3胶体在电解质的影响下形成Fe（OH）3浊液，同学们从中了解到了什么？
【学生】胶体、溶液和浊液在一定的条件下可以相互转化。
【教师提问】制得的Fe（OH）3胶体是均一、透明的，那胶体都是透明的吗？
【学生回答】不是，豆浆是胶体但不是透明的。
【教师提问】同学们通过实验能否得出制备Fe（OH）3胶体的反应原理（书写化学反应方程式）
【教师】同学们在初中阶段已经接触过溶液、浊液。它们都有什么特点？
【学生】溶液是均一、透明且稳定的；浊液是不均一、不透明且不稳定的。
【教师】那么我们今天所学的胶体呢？透明吗？稳定吗？
【学生回答】胶体是均一的，但不都是透明的；且胶体在一定条件下能稳定存在。
【教师总结】胶体处于介稳态。
【教师】帮助学生梳理所学知识点，形成知识框架；学生独立完成表格。
【完成表格】如表1所示。
设计意图：学生初步理解了胶体的相关知识，在此基础上通过动手实验制备胶体，更加深入了解胶体。不仅能够培养学生的实验技能且让学生积极参与到课堂教学中，充分体现学生的主体性。学生在实验的过程中，对胶体进行再认识，使得“胶体”不单单是书本中的一个名词，也可以通过自己动手制备，让胶体变成自己所熟悉的，提高学生的认同感。
【化学史5】林纳和皮克通过实验证明胶体微粒带电，且同种胶体粒子带有相同电荷。
布朗运动史料：1827年，布朗（R.Brown）在水中洒入花粉，用显微镜观察时发现花粉的小颗粒在作不停地、无规则地运动，这种现象叫做布朗运动[14]。
【教师提问】通过这两则化学史料，同学们相互讨论并总结出胶体为什么处于介稳状态？
【学生】胶粒带同种电荷，使得它们之间相互排斥，不易聚集起来形成较大的颗粒沉降下来；同时，胶粒不停地、无规则地运动也使其不易聚集成质量较大的颗粒。
【教师】胶体除了是均一、透明且处于介稳态，还有什么特点呢？
5.胶体的特性
【过渡】同学们知道制作豆腐用的原料是什么？
【学生回答】黄豆。
【教师】豆腐是怎样做出来的呢？
【豆腐工艺流程图】如图5所示。
【教师】黄豆打磨成豆浆，进行点兑才能成为豆腐花。是制作豆腐的重要步骤，也是我们俗称的“卤水点豆腐”。
【教师】豆腐是卤水点兑豆浆制得的，卤水的主要成分是氯化镁。通过实验，让我们一起在实验室里体验豆腐的制作过程。
【趣味实验】“卤水点豆腐”的模拟实验——将饱和的氯化镁溶液滴入豆浆中。
【教师】同学们在实验过程中注意观察实验现象。
【学生】豆浆聚集成豆腐花。
【教师】“卤水点豆腐”的原理是什么？
【学生】学生思考。
【聚沉的定义】胶体粒子均带电荷，向胶体中加入电解质溶液时，加入的阳离子（或阴离子）中和了胶体粒子所带的电荷，使胶体粒子聚集成较大颗粒，从而形成沉淀从分散剂里析出。起聚沉作用的是与胶体粒子所带相反电荷的异号离子[15]。
【学生】豆浆是胶体，氯化镁溶液是电解质。向豆浆中加入氯化镁溶液发生聚沉，形成较大的颗粒——豆腐花。
【原理】豆浆是胶体，它的蛋白质胶粒在分散剂（水）中不断运动，无法聚集在一起。由于蛋白质胶粒带负电，分子间因同种电荷排斥而均匀分布在分散剂中，呈相对稳定状态。卤水实质是氯化镁，将其加入到豆浆中，提供带正电荷的镁离子从而中和了蛋白质胶粒所带的负电荷，分子间失去了静电排斥，使得胶粒聚集沉降。这就是胶体的聚沉。
【动画模拟】播放胶体聚沉形成过程的动画模拟，如图6所示。
【提问】除在分散系中加入电解质外，还有哪些方法可使胶体聚沉？
【总结】加入电解质；加热、搅拌；加入带相反电性的胶体粒子[16]。
【联系生活】同学们已经了解了卤水点豆腐所涉及到的原理是胶体的聚沉，那大家还知道哪些场景中涉及到了胶体的聚沉吗？
【图片展示】医学上，用三氯化铁溶液进行应急止血；生活中，肉冻、果冻的制作以及明矾净水；自然现象，三角洲成因。
设计意图：通过生活中常见食物——豆腐，引入豆腐的制作原理“卤水点豆腐”。学生通过动手实验，亲自感受豆腐的制作过程，观察胶体的“聚沉”是什么，体会胶体的聚沉。通过动手实验，学生观察现象，总结思考。避免了传统教学中灌输式的教学方式，避免学生对概念的理解模糊。并且培养学生的实验操作技能及独立思考能力。
【化学史6】1807年，科学家们对胶体还没有一个明确的认知时，列依斯用两根玻璃管插到湿润的黏土中发现了电泳现象。
【教师】电泳现象是什么呢？
【视频播放】如图7所示，Fe（OH）3胶体的电泳，教师讲解电泳的定义。
6.胶体的应用
【过渡】胶体化学在目前的科学研究中已成为一项热门课题，胶体因其1～100 nm的粒子直径及其独有的性质，使得它在生产生活中有着广泛的应用。
【胶体应用】制备凝胶态物质，比如豆腐、肉冻、果冻；静电除尘装置；污水净化；制备纳米材料等。
【教师】本节课知识已经学完，同学们能解释美丽的耶稣光是怎么产生的吗？
【学生】这是丁达尔效应，空气中的大量雾气和灰尘均为胶体，在太阳光的照射下，就可以看到许多线条。
设计意图：性质决定用途，本节课学习了胶体的结构及性质。胶体能给日常生活带来什么？化学学习的意义何在？从知识的学习转移到知识带给生活的便利，科学为社会进步所做的贡献。由此培养学生的社会责任感。最后首尾呼应，新课刚开始用耶稣光的情景引入教学，学生在知识学完思考回答问题，巩固新知。
【作业布置】除了本节课所了解到的胶体在日常生活中的应用，查阅资料，例举出胶体还有什么应用途径？中国的豆腐所用的原材料是豆类，那同学们知道日本豆腐所用的原材料是什么吗？它的制作工艺与我国豆腐的制作是否相同呢？
胶体的发现、命名、性质的探索以及将其应用到生产生活中，这都离不开许多科学家所做的贡献，通过今天的学习，你有什么启示？
六、结语
本教学创设了化学史情境，让学生从史料中探索、认识科学家们对于胶体的研究及应用从而学习胶体、了解胶体的特征及在生产生活中的应用，并且从中感悟到科学与社会的紧密联系以及认识到科技进步促进社会发展的重要作用。化学学科五大素养通过此次HPS教学模式的应用也有较好的成果。胶体的介稳态、聚沉和电泳等特性及胶体在纳米技术、静电除尘及净水等应用与胶粒直径在1～100 nm之间及同种胶粒带相同电荷体现了宏观辨识与微观探析；通过某种手段可以使胶体在溶液、浊液之间转换渗透着变化观念与平衡思想；通过模拟豆腐制作过程与播放动画模拟展示聚沉现象的实质表达的是证据推理与模型认知；化学史的引入将从对胶体知识的萌芽期到如今应用在生产生活中的一系列研究过程，学生不仅感受到科学家的优良品质，同时在此过程中跟随科学家的步伐，进行实验探究，深入挖掘胶体发展史背后所蕴含的科学哲学和社会学内容，帮助学生树立尊重科学、尊重自然的优秀品质[17]，从而提高學生的核心素养。
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作者：郭豫梅 刘存芳 史娟 任传清 卢久富 靳玲侠
化学胶体研究分析论文 篇3：
林学专业无机及分析化学课程内容改革的实践
作者简介：陈学泽(1954-)，男，教授，湖南蓝山人，从事无机及分析化学的教学和研究。
【摘要】 合并无机化学和分析化学，开设无机及分析化学是林学专业建立多层次课程体系的重大步骤。将无机及分析化学内容分为化学基本知识和理论,溶液中的平衡及应用,现代测试方法三部分。删除过于艰深的内容,增加与林学专业结合的内容。结合实验课和教学方法、手段,全面进行了课程内容改革。与上一届高等林业院校合编的《无机化学》和《分析化学》比较，新编《无机及分析化学》的篇幅减少了约二分之一。
【关键词】 林学；化学；教学内容；改革
化学是林业院校最重要的基础课程,大学一年级常开设无机化学、分析化学。在1999年以前的教学中,无机化学和分析化学分为两期授课，各门课程自身的系统性和规律性也得到了充分重视,但课程之间相互协调不够,两门课程之间有重复的内容。
在面向21世纪教学改革中,提出了在林业院校建立多层次化学课程体系的设想。第一层次是基础化学,包括无机及分析化学、有机化学、无机及分析化学实验和有机化学实验等四门课程。理论课教学以讲授基本理论和基本知识为主线,适当拓宽知识面,简要介绍化学科学的新进展,特别是林业科学、生命科学中与化学相关的新进展;实验课以操作训练为主,以定量内容为主,加强对学生素质和能力的培养。第二层次是中级化学,包括物理化学、仪器分析,中级化学实验、现代化学进展等若干门必修课和选修课。学生在完成基础化学层次的学业之后,再继续学习中级化学课程,较深入地学习化学理论,并受到较严格的综合实验训练,培养分析问题和解决问题的能力,掌握多种仪器的使用。第三层次是有关学科的一些专业课程和某些研究生的课程。
这种改革的思路已经纳入教育部面向21世纪教学改革项目，即“高等农林院校化学系列课程教学内容和课程体系改革 (04-8) ”课题[1-3]。开设无机及分析化学课程就是这项改革中的一个重大步骤,对原有的无机化学和分析化学两门课程的体系进行了较大的调整,对教学内容作了较多的增删和重新组合,最终由北京林业大学拟定了教学大纲，由中南林业科技大学主编了无机及分析化学教材。最近两年，我们在林学专业无机及分析化学课程内容的改革方面，主要做了以下几个方面的工作。
1 将无机及分析化学的教学内容分为三个部分
第一部分是化学的基本知识和基本理论,包括溶液、胶体、化学热力学、化学平衡、化学反应速率、物质结构等内容。第二部分是溶液中的平衡及应用,重点是在化学分析中的应用。第三部分是现代测试方法,只讲授电势分析和吸光光度分析,对仪器分析进行简单介绍。与原有的无机化学、分析化学两门课程相比较,理论课讲授减少了约20学时,删除了晶体场理论、电子互斥理论等过于难深的内容。根据林业院校的特点,增加了生物无机化学简介、稀土元素在农业上的应用、纳米材料等內容。
2 讲课中注意前后呼应,让学生举一反三
例如讲化学平衡时讲清多重平衡的条件及影响因素,则学生可以自己解决溶液中几种平衡相互影响的问题。又如对滴定曲线,重点讲清酸碱滴定曲线，而配位滴定曲线和氧化还原滴定曲线就不再详细讲授,让学生自己分析计算,自己绘制。在教材中，将酸碱平衡与酸碱滴定,配位平衡与配位滴定,氧化还原平衡与氧化还原滴定的内容安排在前后章，教学时结合在一起讲授。一方面将化学平衡的原理直接用于分析测定,另一方面也让学生了解在遇到实际问
题时,如何综合运用化学知识来分析问题和解决问题。
3 提高教学的层次与视点
例如讲授胶体时，提及宇航保温用品“轻如烟”的固体。讲Gibbs公式时,让学生自己判断Gibbs函数变与焓、熵和温度的关系，并判断化学反应的自发性，加深对Gibbs函数变判据化学反应自发性的理解,使学生在一定程度上避免了死记硬背。又如过去无机化学中讲杂化轨道理论,讲分子间作用力等时,基本上局限于无机化合物,现在则提及有机物的杂化现象，在讲分子间力时，把有机同系物熔沸点的变化规律也涵盖进来,使学生了解到化学科学的完整性,了解到这些规律无论对无机化合物或是有机化合物都同样适用。又如关于酸碱平衡,过去重点讲授电离理论,介绍质子理论,现在将改为重点讲授质子理论,并用质子理论函盖电离理论,提高了学生的视点。
4 无机及分析化学理论教学内容的确定
与北京林业大学、南京林业大学、福建农林大学、西南林学院和浙江林学院相关教师共同商讨，经过对以往教学内容的总结，新的教学内容和新教材的章节顺序确定为：
第一章溶液和胶体:溶液浓度，稀溶液的依数性，胶体溶液，表面现象
第二章化学反应的基础理论：焓、熵、自由能，化学反应速率，化学平衡
第三章分析化学概论：定量分析的一般程序，有效数字，误差，有限数据的统计处理，滴定分析计算，仪器分析简介
第四章溶液中的离子平衡：酸碱质子理论，酸碱溶液ｐＨ值计算，缓冲溶液，难溶电解质的沉淀溶解平衡，沉淀的生成与溶解
第五章酸碱滴定法：酸碱滴定曲线，酸碱指示剂，酸碱标准溶液的配制，酸碱滴定法的应用
第六章沉淀滴定法和重量分析法：
第七章配位化合物：配位化合物组成与命名，配位平衡，螯合物，配合物的应用
第八章配位滴定法：ＥＤＴＡ的性质，配位滴定曲线，金属指示剂，配位滴定法的应用
第九章氧化还原反应与电化学：氧化还原反应，原电池与电极电势，元素电势图
第十章氧化还原滴定与电势分析法：条件电势，氧化还原滴定曲线，氧化还原滴定指示剂，常用的氧化还原滴定方法，电势分析法的基本原理，膜电势，电势分析的定量方法
第十一章物质结构简介：原子结构，分子结构，晶体结构，分子间力与氢键
第十二章生命元素选述
第十三章分光光度分析法：物质与光的作用，光吸收定律，偏离光吸收定律的原因，分光光度法的应用第十四章化学与社会：化学和环境，化学和生命体，稀土与农林业，化学与纳米材料
与上一届高等林业院校合编的《无机化学》和《分析化学》(16开，约600页)比较，按以上内容新编了《无机及分析化学》教材，其篇幅减少了约二分之一[4]。
5 改革实验课的教学
化学是实验科学。在教学改革的方案中,独立设置无机及分析化学实验课程,实验不再是理论课的附属和验证。实验课以训练基本操作、基本技能为主,增加操作实验和综合实验。实验内容较密切地联系生产和科研实际，依照化学课程改革的要求，突出了基本操作的规范，适当增加了有利于培养实验基本操作技能、提高综合能力的制备实验、常数测定实验和设计实验，压缩了部分验证性的试管实验。在设计实验中要求学生从查阅资料开始,自己拟定实验方案,并提交完整的报告，这种训练方法,学生不再是按照实验教材“照方抓药”,而是有相当大的独立性和自主性,学生都非常感兴趣,都投入很大的精力来完成设计实验。
无机及分析化学课程的教学内容经过多年来的教学内容改革实践,不断修改完善, 学生的知识更宽,实验室动手能力得到了较大的提高，取得令人满意的教学效果。
参考文献
[1] 黄蔷蕾. 编写“面向21世纪教材——《无机及分析化学》”的思考和体会[J]. 河北农业大学学报(农林教育版), 2001.6: 29, 55
[2] 陈勇智,廖建良,宋冠华. 生物科学专业《无机及分析化学》课程的改革与探索[J]. 惠州学院学报(自然科学版), 2005.6: 117～120
[3] 王运,董元彦,张方钰,胡先文. 面向新世纪无机及分析化学课程体系的构建[J]. 高等农业教育,2005,4: 60～62
[4] 陈学泽. 无机及分析化学(第二版)[M]. 北京:中国林业出版社,2007,4
收稿日期：2008-4-13
作者：陈学泽 汤 林 肖洪波