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1、化学学科基本思想与观念,王超英2013917,一、化学的价值二、化学教育的价值三、化学学科基本思想与观念四、化学学科思想与方法的培养,中国化学会化学学科发展报告(2006),（一）化学是承上启下的中心科学“21世纪将是一个生命科学和信息科学的世纪”，那么究竟“化学还有什么用呢？”。诺贝尔化学奖获得者H.W.Kroto的回答是:“正是因为21世纪是生命科学和信息科学的世纪，所以化学才更为重要”，这是因为化学是一门承上启下、渗透于各种新兴交叉学科的中心科学。”,（二）化学是社会和经济发展迫切需要的实用科学,化学已经渗透到国民经济的发展和人民物质文化生活的改善和提高的几乎所有方面，无论是高新尖端技术
2、，还是国民经济发展的各种支柱和支撑产业，还是人们的衣食住行、生活休闲、医疗保健，无不都与化学科学的发展密切相关。,90年代初，“国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）”提出化学是21世纪的中心科学。1995年，印永嘉带领一批知名科学家编写了21世纪的中心科学化学一书。印永嘉在前言中写道：化学是一门基础学科，又是与国民经济的发展和人们日常生活（吃、穿、用及身体健康）有密切关连的学科。,一、化学的价值,该书从基础化学、材料化学、地球和海洋化学、生命化学与仿生化学、环境化学、能源化学、农业化学、食品化学等几个方面介绍了化学的价值,化学的价值,1化学对人类物质基础的作用2.化学在相关学科发展中的作用3
3、化学对促进人类健康的作用4.化学对人类生存环境的作用5.化学对提高人类生活质量的作用,1化学对人类物质基础的作用,化学的研究对象是物质，研究物质组成与结构和性能的关系，研究物质转化的规律和控制手段。进入20世纪以来，人类开始遇到人口增长、资源匮乏，环境恶化等问题的威胁。而化学以其理论和方法通过分析、合成和控制化学过程等手段，在解决这些问题时起到了核心和基础作用。,化学不但能够大量制造各种自然界已有的物质，而且能够根据人类需要创造出自然界本不存在的物质。如：化肥、合金、合成材料等等 1928年尿素的合成打破了不能人工合成生物体内的生物物质的思想禁锢，使合成化学获得了大发展,2.化学在相关学科发展
4、中的作用,（1）化学研究带动其他学科的过程研究化学研究使人们逐渐掌握了物质变化的规律和各类化学反应的机理所以，化学研究是工业、农业、环境保护、能源等方面科学研究的推动力。化学与其他学科融合之后分化出许多研究各种化学过程的学科。,土壤化学水化学环境化学,化学引用化学热力学、化学动力学的概念和方法与土壤学融合，研究土壤中物质转化和迁移规律，发展了土壤化学；研究水体中物质转化和迁移规律诞生了水化学。水化学和土壤化学在解决水体、土壤中有害物质的转化和迁移问题上发挥了重要作用，成为环境化学的基础。,（2）化学带动了材料科学的发展,从利用天然材料到创造和利用合成材料是人类历史中的一大关键性进步,材料化学,
5、金属材料不锈钢（发现：一次世界大战，研制不锈钢制枪管；用途制炊具、各种化工设备、食品加工设备）钛合金（耐腐蚀、高强度，避免磁性水雷攻击，上天下海、低温超导特性）半导体材料,陶瓷材料无机非金属材料,传统陶瓷玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、分子筛等精细陶瓷高温结构陶瓷、透明陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、纳米陶瓷,传统陶瓷主要成分硅酸盐（天然硅酸盐如岩石、砂子、粘土、云母、滑石、石棉、石英等；人造硅酸盐如玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、分子筛等、,精细陶瓷,高温结构陶瓷化学成分氮化硅（代替铸铁作汽车发动机，不需水冷，机械强度高、硬度高、导热性好、化学稳定性好）透明陶瓷各种氧化物如氧化铝、氧化镁、
6、氧化铍等和非氧化物如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化钙等。光学性能优异，耐高温。用氧化铝陶瓷制造高压钠灯，发光效率高，使用寿命长,精细陶瓷,光导纤维用高纯度的石英玻璃熔融体，拉出直径约100微米的细丝，称石英玻璃纤维。进行光纤通讯，激光是理想光源。用氟玻璃制成的光导纤维，可把光信号传输到太平洋彼岸不需中继站。光损耗大的光导纤维可在短距离使用，特别适合制作各种人体内窥镜，如胃镜、膀胱镜、直肠镜、子宫镜等，便于诊断和医治各种疾病。,精细陶瓷,生物陶瓷如氧化铝陶瓷做假牙，与天然齿十分接近，还可做人工关节，如膝、肘、肩、指、髋关节等。纳米陶瓷具有延展性，有的甚至出现超塑性。如室温下合成的二氧化钛陶瓷，可以
7、弯曲。解决了陶瓷的脆性问题。,合成高分子材料,塑料在一定的温度和压力下塑制成型的合成高分子材料。聚乙烯、工程塑料、特种塑料（如聚四氟乙烯）人造纤维合成纤维,人造纤维以天然高分子纤维素或蛋白质为原料，经过化学改性而制成，如粘胶纤维（人造棉）、醋酸纤维（人造丝）、再生蛋白质纤维。,合成纤维由合成高分子为原料，通过拉丝工艺获得纤维最重要的品种是聚酯（涤纶，的确良，用于织衣料、运输带、过滤布、渔网等）、聚酰胺（尼龙、锦纶，用于做渔网、降落伞、丝袜等）、聚丙烯腈（腈纶），占合成纤维总量的90%以上。另外还有聚乙烯醇缩甲醛（维纶）、聚丙烯（丙纶）聚氯乙烯（氯纶）,3.化学对促进人类健康的作用,生命活动是最
8、复杂的现象。在长期进化过程中,人体已经形成一个高度自我调节的开放系统。化学物质通过人体的吸收和排泄而处于大循环中,影响着人体的结构与功能。化学物质进入人体后,不仅起营养作用,还起调节、控制作用。,人的生病和治病、衰老和疲劳以及脑活动与神经传导等,无不与化学物质有关。缺少维生素会加速老化,乳酸在肌肉内积累就会感到疲劳,钙离子水平调节视觉变化等。在人体内既有有机物,也有无机物;既有生物大分子,又有金属离子。它们可使一些生命物质激活或抑制,形成连锁式的化学反应和相应的生命过程,从而表现各种各样的功能。,化学与健康,生命化学（生物化学-分子生物学）药品研发生产保健品研发生产,4化学对人类生存环境的作用
9、,地球的资源储量是有限的，尤其是矿产资源、石油、天然气和煤。它们既是人类的主要物质资源，又是主要的生产原料。人类的不合理开发已造成对生态环境的严重破坏。世界每年有约上百亿吨废物倾入地壳、江河、海洋之中，滥用化学肥料、农药和除草剂等，造成土壤和水系环境严重恶化,既会直接危害人类，又会扩散破坏生物圈，长期地影响着人类的生存。,化学在保护生态环境中处于不可替代的地位，起着独特的作用。要解决环境污染问题,一是改进生产工艺减少废物排除，二是加强工业废物处理和监督，开发废物再利用的新技术，化害为利，变废为宝，这些都得依靠化学的进步,5.化学对提高人类生活质量的作用,化学与现代生活作者：张爱芸主编出 版 社
10、：郑州大学出版社出版时间：2009-2-1,1化学与环境污染1.1大气污染物及防治1.2水的污染1.3固体废弃物污染2化学与营养2.1生命的甘泉水2.2糖类2.3蛋白质2.4脂类2.5保证机体正常生理功能的营养素维生素2.6容易缺失的营养素无机盐2.7食品添加剂2.8正确的食物烹调方法,3化学与药物3.1药物化学家的工作与药物的发展前景3.2中药3.3西药3.4当前面临的医学难题4洗涤用品化学4.1洗涤过程4.2表面活性剂4.3洗涤剂中的助剂4.4洗涤剂的发展趋势,5化妆品化学5.1化妆品功效及其成分5.2表面活性剂5.3化妆品的其他主要成分5.4化妆品中化学物质的危害性,6家居装修化学6.1
11、装修新材料6.2装修中的污染7家用燃料化学7.1柴草、畜粪、秸秆7.2煤7.3煤气7.4液化石油气7.5天然气7.6沼气7.7太阳能,8衣料的学问8.1中国近代服饰的变迁8.2服装材料8.3天然纤维服装的鉴别与保养9珠宝首饰化学9.1 黄金9.2银9.3铂金和钯金9.4宝石,二、化学教育的价值,化学在人类的衣食住行以及工业、农业、医药、卫生、环境等各行各业中发挥着重要作用，所以，化学教育承担着重要的责任。化学教育的价值是什么？,教育的价值,教育有两种基本价值：一是促进人的发展，这是教育的内在价值、根本价值；二是承担社会所赋予的人才选拔功能，这是教育的外在价值、工具价值。,化学教育的价值,讨论：
12、,培养人,选拔人,选拔出什么样的人？,培养出什么样的人？,化学教育的目标是什么？,多年来，我国的基础教育课程体系为“基础知识与技能”所主宰,化学教育与其它学科一样，过份强调教育的选拔功能。把教育的两种价值割裂开来、对立起来。,教育逐渐异化，变成应试教育,学生逐渐成为考试机器，缺乏创新思维,新课程下初中化学教育的目标,义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；引导他们认识化学在促进社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用，通过化学学习培养学生的合作精神
13、和社会责任感，培养学生的民族自尊心、自信心和自豪感，引导学生学会学习、学会生存，更好地适应现代生活。,新课程下初中化学教育的目标,一、知识与技能二、过程与方法三、情感态度与价值观,新课程下初中化学教育的目标,一、知识与技能1.认识身边一些常见物质的组成、性质及其在社会生产和生活中的初步应用，能用简单的化学语言予以描述。2.形成一些最基本的化学概念，初步认识物质的微观构成，了解化学变化的基本特征，初步认识物质的性质与用途之间的关系。,3.了解化学与社会和技术的相互联系，并能以此分析有关的简单问题。4.初步形成基本的化学实验技能，初步学会设计并能完成一些简单的化学实验。,二、过程与方法,1.认识科
14、学探究的意义和基本过程，进行简单的探究活动，增进对科学探究的体验。2.初步学习运用观察、实验等方法获取信息，能用文字、图表和化学语言表述有关的信息，初步学习运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工。,3.能用变化和联系的观点分析常见的化学现象，说明并解释一些简单的化学问题。4.能主动与他人进行交流和讨论，清楚地表达自己的观点，逐步形成良好的学习习惯和学习方法。,三、情感态度与价值观,1.保持和增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲望，发展学习化学的兴趣。2.初步建立科学的物质观，增进对“世界是物质的”“物质是变化的”等辩证唯物主义观点的认识，逐步树立崇尚科学、反对迷信的观念。
15、,3.感受并赞赏化学对改善人类生活和促进社会发展的积极作用，关注与化学有关的某些社会问题，初步形成主动参与社会决策的意识。4.增强安全意识，逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的可持续发展观念。,5.初步养成勤于思考、敢于质疑、严谨求实、乐于实践、善于合作、勇于创新等科学品质。6.增强热爱祖国的情感，树立为民族复兴和社会进步学习化学的志向。,化学教育的价值，通过化学课程的学习，提高学生的科学素养，使今天的学生未来的公民能适应未来的社会生活。,高剑南教授曾说：“多少年后，学生可能忘记很多具体的化学知识，遗忘曾经做过的无数道化学试题，但是化学的学科意识却能深深地印在脑海里，成为认识物质、做
16、出相关判断的出发点与基本依据。”初中一年的化学学习，应该让学生初步建立起化学学科的基本思想和观念，通过高中三年的学习进一步完善和丰富，使化学成为一门对学生非常有用的学科。,三、化学学科基本思想和观念,化学学科思想,“化学学科思想”是人们在认识化学的活动中运用科学方法的思想意识，是对化学的本质、特征、价值的基本认识。,1.化学学科思想的基本特征：不是具体的化学知识，是从具体化学知识提炼形成的；它体现了化学的本质和价值，化学的许多具体内容都可在学科思想的框架下得到解释；学科思想引导了化学的发展和充实；学科思想在学生的化学素养发展中起着重要作用，它是学生化学素养的重要组成部分，对学生的学习提供了明确
17、的指向和目标，它使学生把握住化学学习的关键，为学生理解和掌握化学的本质提供了优化的途径,学科知识、学科能力、学科思想是学科体系的三个要素，而学科思想是一个学科的灵魂。通过培养学科思想和方法，可以增强学生发现问题、解决问题的能力。,1.整体性思想（不管中间过程，注重始态和终态）2.联系思想（微观和宏观、量变和质变、定性和定量、结构和性质、性质和用途）、3.守恒思想（质量、能量、原子、电荷、元素）4.一般与特殊的思想5.动态平衡思想6.构建模型的思想7.验证探究思想 8.绿色化学思想9.学以致用思想,2.化学基本思想与观念,抽象、上位,化学基本观念,1、元素观 2、微粒观 3、物质变化观 4、物质
18、分类观 5、化学价值观,知识性观念,3.化学学科方法,（1）哲学方法，如唯物辩证法、矛盾分析方法、两点论和重点论等；（2）一般科学方法，如观察、分析、综合、抽象、比较、分类、类推、联想、假说、归纳、演绎、迁移法、类比、实验、图像法、模型法、公式法、证明、反驳、推理法（顺推法、逆推法、猜测论证法）、枚举法等；,（3）化学学科方法1）化学信息加工方法 2）控制变量法3）守恒法（转移电子守恒、4）终态法 元素守恒、电荷守恒、能量守恒）5）假设法 6）等效法、7）化学分析测量方法 8）实验研究法（观察方法、描述方法、条件控制方法、实验设计的基本方法、研究物质性质的方法等）9）化学问题抽象为数学、物理、
19、生物问题的方法等,四、如何在初中化学教学中进行化学学科思想和化学观念的培养？,1.培养化学学科思想和方法的途径,(1)研究每种学科思想和方法的特点，明确它的含义和其在化学中的地位、作用，分析它的内涵和联系相关的知识点，建立培养每种学科思想和方法的资源库，包括学科思想和方法的概念界定、应用价值、内涵说明、应用环境，建立一定的理论基础和实践素材（知识点素材、题型素材）,(2)结合学生的认知水平，对化学学科思想和方法进行能力要求的分析。通过教学实践摸索和总结初中学生对化学学科思想方法的接受程度例如初三学生对化学思想、方法观念几乎一无所知，结合学生的认知水平和能力层次，重点学习的学科思想有：守恒思想、
20、验证探究思想、绿色化学思想等；学科方法有：观察、分析、比较、分类、迁移、联想、假说、归纳、演绎、类比、公式法、守恒法（质量守恒、元素守恒）、实验研究的方法等。,学科思想和方法的培养具有阶段性，分层次实施不同能力要求的化学学科思想和方法，每种学科思想和方法应在整个中学化学教学过程逐步深化。对较高的能力要求的化学学科思想和方法进行分步实施、循序渐进。例如守恒法是贯穿整个中学化学教学的学科思想和学习方法，初中可有计划地选择合适的素材，培养学生的质量守恒意识和改变学生原有的思维方式，实现学生化学素养的一次提升；为高中阶段培养学生转移电子守恒、元素守恒、电荷守恒、能量守恒思想打下基础,通过分析掌握化学学
21、科思想和方法的能力要求，结合初中化学课程内容和能力要求，确定在各个单元可以培养的学科思想和方法,2.初中化学基本观念的培养,（1）元素观元素观是人们对物质的基本组成成分所持有的看法，反映了人们从物质的化学组成方面来认识常见物质的性质和变化规律的思维倾向。,（2）微粒观微粒观就是人们对物质微粒性的基本看法，表现为自觉在原子、分子、离子的水平上认识常见物质的组成、结构、性质、用途和变化现象的思维倾向。在初中阶段学生建立的微粒观的核心内容主要包括：宏观物质都是由原子、分子、离子等基本粒子构成的；构成物质的微粒是极其微小的，并且存在着质量、体积大小不同的差异；微粒是不断运动的；微粒之间存在间隔；构成物
22、质的微粒之间存在相互作用。,（3）物质变化观物质变化观就是指人们对日常生活中常见物质及其变化现象的基本看法，表现为自觉从原子、分子层次上认识日常生活中包括生命现象在内的各种物质变化现象的思维习惯和意识。化学变化也叫化学反应，是物质运动的一种形式。,（4）物质分类观物质分类观就是指人们在学习、研究形形色色的化学物质及其变化时，按照一定的规则将对象的多样性和复杂性转化为系统性和规律性的思维倾向。科学的物质分类观包含如下内容：要有一种自觉的分类意识，只要面对复杂多样的事物，就会首先想到对其分类；按不同的分类原则去分类会得到不同的结果，例如按物质的性质可分为酸、碱、盐等，按物质的组成成分的种类多少可分
23、为纯净物和混合物；学生再遇到一种新物质时首先会自觉地根据酸的定义判断该物质是否是酸，然后来推测该物质的性质。,（5）化学价值观化学价值观就是指人们通过对化学的学习和应用所形成的对化学科学的价值与局限性的根本看法。,美国课程专家艾里克森提出的“观念为本的课程与教学”，认为“提高学业标准更多的是要求思维能力的提高，而不是掌握更多的事实内容。学习重心应该从记忆事实转移到理解可迁移的核心观念和对更为根本的知识结构进行深层理解，培养和发展思维能力”,一个值得我们反思的事例：20世纪后期“水变油”的伪科学闹剧在全国沸沸扬扬上演时，为什么我们部份知识分子，甚至是高级知识分子会对此深信不疑？这不是他们不知道水
24、的基本性质，而是对基本科学观念不坚定，缺乏对物质世界辨证的、本质的认识。,1984年3月，哈尔滨普通司机王洪成宣布发明“水变油”，在四分之三的水中加进四分之一的汽油，再加进少量配置的“洪成基液”（或称“水基燃料膨化剂”）就可以变成“水基燃料”，一点即燃，热值高于普通汽油、柴油，且无污染，成本极低。这项“发明”受到不少权威人士肯定，被全国几十家新闻媒体的炒得火热。一个部队企业专门为此办了一个公司，有300多家乡镇企业拿出上亿元资金给他搞共同开发，把他当成财神爷。王洪成获得了数以亿计的钱财。1993年初公安部和物资部发出通知要求有关单位停止宣传；4月，原物资部干部严谷梁在报上发表文章应该用事实澄清
25、“水变油”真相了质疑“水变油”。一些报刊载文指出“水变油”是魔术、骗局。这年6月，王洪成向北京市西城区人民法院状告严谷梁侵犯其名誉权，后被法院以其发明从未进行科学鉴定为由驳回起诉。1995年全国政协八届会议上，何祚庥、郭正谊等4位科技界政协委员联名提交提案，呼吁调查“水变油”的投资及对经济建设的破坏后果。1996年1月1日，王洪成被收容审查；1997年11月14日，被哈尔滨中级法院判处10年徒刑。而这幕闹剧此时已给人民群众造成了数以亿计钱财损失。,3.化学学科思想在教学中渗透的意义,学科思想的启迪，是化学教学中的一个重要内容。学生具备基本的化学学科思想对理解、掌握、运用化学知识和化学方法，解决
26、化学问题起到促进和深化的作用,在初中教学过程中应该帮助学生形成以下几方面的化学学科意识和学科思想：,（1）学科知识发展的意识初中化学传授给学生的许多知识都是有局限性的，有的概念仅仅是在某一个范围内是正确的或者说是成立的，但是随着知识水平和科学能力的提高，原本的知识就有可能是不全面的甚至是错误的，因此在讲解这些概念的时候老师一定要用发展的观点教学，而不能把知识点讲死了，讲成绝对真理。,如初中的氧化还原反应概念与高中不同，“燃烧”等一些概念，在定义时一般要加“通常”两个字，让学生对这个概念不要产生绝对的认识,（2）化学变化过程中的守恒意识和思想。,初中生的守恒思想最主要来自于质量守恒定律，宏观上看
27、是化学反应前后物质的质量总和不变，微观上看是原子在化学反应前后种类、数目和质量都不改变，而不象高中涉及到电子的转移。那么在初中阶段最主要做的就是强化学生的守恒意识，其实不仅仅是质量守恒，最主要还要从更深的层次来挖掘，如元素守恒思想。可以变化出许多种不同形式的命题，而在历届中考中源自于此思想的命题很多,（3）结构决定性质，性质决定用途的思想,结构决定性质这是化学学科核心的思想。结构决定性质、性质反映结构。这一思想贯穿化学学习与研究过程的始终。根据这一思想，与之相关的还有“性质决定用途”等思想。如：同素异形体中金刚石和石墨虽然组成元素相同，但他们结构不同，故物理性质有很大的差异，可让学生初步认识结
28、构对性质的影响；又如：酸、碱之所以有共性，是因为他们有共同的组成等。但在初中化学教学中因为元素周期表还没有介绍给学生，故结构决定性质的思想意识并不能系统的形成，倒是性质决定用途的思想在初中化学教学中一直贯穿教材始终，只要学习物质，其用途就总能找到与其相对应的性质,（4）一般与特殊的学科思想,化学的研究，通常总是通过对某些特殊的事物或事物的某些特殊方面的研究，得出一般性（或普遍性）的规律，并加以推广；同时事物在具有普遍性（一般性）的同时，由于不同事物存在某些独特的一面，因此有具有特殊性一面。换句话说，任何事物与同类事物之间有普遍性（共性）一面，同时又有自己独特的一面。在讲解一般规律的同时还要提醒
29、学生规律之外的特殊性。,如在讲金属活动性顺序表中排在氢前面的金属可以置换出稀硫酸或盐酸中的氢，就可以跟学生讲其实在“金表”中排在前三位的金属太活泼，它们不仅能置换出酸中氢还能置换出水中的氢等如化学式的书写，一般都遵循正价元素写在前，负价元素写在后的原则，但NH3却正好与之相反。在整个中学化学教学中一直都存在一般规律和特例，教会学生不要遗忘这些特例,（5）定性与定量的思想方法,定性的思想方法，主要从是否存在某种属性、存在程度的深浅或大小等角度进行初步确定；而定量的思想方法，则在定性的基础上精确地对事物的属性进行深度的、量化的表达。如对某溶液酸碱性的描述和酸碱度的表达，又如物质溶解性的描述和溶解度
30、的描述，还比如有关化学方程式的计算，都是从定性和定量两个方面来对事物进行研究的。而定量研究物质在初中化学中主要应用的又是定比的方法。对于定比计算，需要教师在讲授过程，学生在学习过程中一定要强调注意找准对应变量，这是定比计算的核心要领，只要找准了对应变量，再建立一定的比例关系，定量计算的问题都能迎刃而解。,当然，虽然可将化学基本观念分解为上述几个方面，但是这几个方面的基本观念相互影响、共同作用构成中学化学基本观念这一有机整体的。其中，有关化学知识的观念是化学基本观念中的显性观念，是化学学习的最直接的目标，也是最易引起师生关注的观念。,而有关化学学习方法类的观念和有关化学价值类的观念则是化学基本观
31、念中的隐性观念，容易被忽视和淡化。而且，三类化学基本观念中，化学学习方法类的观念是化学学习的工具性观念，有关化学价值类的观念是化学学习的驱动性观念，它们的形成对于学生的化学学习具有重要的意义。,化学学科体系包括3个要素，即化学知识与技能、分析问题与解决问题的能力、化学学科思想。课本知识是基础，解题能力是关键，化学思想是灵魂。化学学科思想是化学学科的基本思想方法。有了学科思想方法，就能形成应用学科思想认识问题和解决具体问题的正确学法，就能在学习过程中提高学习效率和效果，就能提升学科素养和学科能力。,结束语,化学对社会发展、科技进步、人类生活质量提高起着举足轻重的作用在化学教育的启蒙阶段，在引导初中生学习化学核心知识的同时，培养学生逐步形成化学学科思想和化学观念，初步学会用化学意识观察问题和解决问题,初中化学中的化学基本思想是哪些？你在教学实践中是如何帮助学生构建化学基本思想和观念的？举例说明。小组讨论，统一意见，代表发言,参考资料,谢谢大家欢迎提出宝贵意见,
