邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:12.00

[专题]依据问题解决过程与思路规划项目任务,设计项目式课程——以“如何减少脲醛树脂胶中甲醛的释放”项目为例

张虹利/ 太原师范学院 林媛媛/ 北京市顺义区牛栏山第一中学 蒋郸骥/ 江苏省靖江高级中学 朱 叶/ 北京师范大学化学学院

2021-01/总第298期

阅读数2

关注室内空气质量、防治空气污染与保护人体健康、增强环保意识、促进可持续发展密切相关。生物选修课程中的“健康生活”模块、化学选修课程中的“化学与生活”系列,都在强调学科与生活、生活与健康之间的关系。

本文选取与生活、健康密切相关的话题,运用课题组建构的项目式课程开发的标准规则,挖掘科研工作者如何通过科学探究解决人造板中脲醛树脂胶甲醛的释放这一问题,依据真实问题的解决思路规划项目任务,更好地发挥项目式课程促进学生学会思考、提高问题解决能力的突出育人功能,为项目式课程开发思路提供样例。


挖掘真人真事,外显问题解决思路

人造板中脲醛树脂胶是由尿素和甲醛经过一系列反应后合成的,由于有甲醛参与反应,所以在合成和使用过程中都会释放甲醛。针对“如何减少脲醛树脂胶中甲醛的释放”问题,查阅文献发现,东北林业大学退休教授、木材胶粘剂专家包学耕及其团队在这方面研究工作早、成果突出,以此为代表挖掘问题解决过程。梳理包学耕及其团队的研究工作,可以将其问题解决过程分为3个阶段。

第1阶段,寻找已有解决方案,总结经验。包学耕团队研究之前,国内已有一定研究基础。1964年,中国林业科学研究院专家吕时铎在上海研制出了中林64脲醛树脂胶,之后上海木材一厂在此基础上改进,研制出了中林67脲醛树脂胶[1]。已有的研究主要是通过降低反应物的摩尔比降低甲醛的释放,这给包学耕团队研制低毒性脲醛树脂胶提供了思路。

第2阶段,自主设计,开始对脲醛树脂胶合成的改良探索。结合已有经验,包学耕利用正交实验方法探究了温度、体系的酸碱度、反应时间、反应物的投放次数、反应物摩尔比等实验条件对甲醛释放的影响,分别研制出了低毒性DN-1号刨花板专用胶[2]、DN-2号胶合板脲醛树脂胶[3]和更高标准的DN-6号刨花板脲醛树脂胶[4]。这一阶段,包学耕团队改变具体影响因素及其操作参数,实现了从较低毒性的脲醛树脂胶到低毒性脲醛树脂胶的技术突破。

第3阶段,精益求精,实现技术的重大突破。包学耕团队研究发现,降低反应物摩尔比是减少甲醛释放的主要途径,但随着摩尔比的进一步降低,板材强度大幅度下降,如何平衡二者关系成为技术突破的关键。他们研究脲醛树脂合成原理,分析板材强度形成机理,从微观建立二者联系,重新调整反应条件,最终生产出了低成本、高性能的环保胶[5]。利用这种胶生产的板材被定位为无公害产品,属于最高环保级别。包学耕团队在这个阶段将产生新旧问题的原因建立微观联系,综合系统调控影响因素,最终平衡矛盾,解决问题。

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