趙文舒 李曉燕 郝春華 牛燕燕 孫偉

[摘 要]在基礎(chǔ)教育課程改革的背景下，新課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出“課程改革的目的是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)”?；瘜W(xué)學(xué)科的發(fā)展為中學(xué)化學(xué)教學(xué)提供了許多新的內(nèi)容，將化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)引入中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中可以有效提高中學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。以石墨烯的發(fā)展與應(yīng)用為例，將其設(shè)計(jì)在《金剛石、石墨和C60》的相關(guān)章節(jié)之中，以此加深中學(xué)生對化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)的理解，實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)與中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的融合。

[關(guān)鍵詞]學(xué)科前沿知識(shí)；中學(xué)化學(xué)；基礎(chǔ)教學(xué)；石墨烯；核心素養(yǎng)

[中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 16746058（2018）02006002

化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)是化學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)的熱點(diǎn)內(nèi)容，是化學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著現(xiàn)代化學(xué)科學(xué)的發(fā)展及其與其他學(xué)科的交叉融合，化學(xué)研究內(nèi)容的深度和廣度已經(jīng)得到了極大的拓展，并廣泛應(yīng)用于人類的生產(chǎn)和生活中?；瘜W(xué)教學(xué)作為中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基本過程，其內(nèi)容也應(yīng)不斷更新、與時(shí)俱進(jìn)。中學(xué)化學(xué)是學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)的啟蒙階段，在這個(gè)階段可以鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)，使他們對于化學(xué)的本質(zhì)和發(fā)展產(chǎn)生興趣，引導(dǎo)他們在進(jìn)入大學(xué)后選擇化學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)。因此將化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)應(yīng)用于中學(xué)化學(xué)教學(xué)當(dāng)中，可以培養(yǎng)學(xué)生的科研精神和創(chuàng)新能力，增加其知識(shí)儲(chǔ)備和科學(xué)見識(shí)，使其掌握科學(xué)的思維方式，進(jìn)而對化學(xué)及相關(guān)學(xué)科產(chǎn)生極大的學(xué)習(xí)興趣。本文以“石墨烯的發(fā)展和應(yīng)用”為例，淺談化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)與中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的融合。

自從2004年英國曼徹斯特大學(xué)的安德魯·蓋姆教授和康斯坦丁·諾沃肖羅夫教授利用膠帶對石墨薄片進(jìn)行反復(fù)粘貼與撕開，得到具有單層碳原子結(jié)構(gòu)的二維材料石墨烯之后，石墨烯已經(jīng)成為不同學(xué)科領(lǐng)域的“明星材料”。它是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最薄、最輕也是最堅(jiān)硬的納米材料，其特殊結(jié)構(gòu)使得它有著優(yōu)良的理化性能，可應(yīng)用于化學(xué)、物理、生物等方面?？茖W(xué)家預(yù)言在未來二十年內(nèi)石墨烯將走進(jìn)我們的生活，如可以取代硅材料成為電子芯片的新型材料，取代現(xiàn)有的液晶顯示材料，從而應(yīng)用于新型顯示屏和觸摸屏，還可應(yīng)用于太陽能電池和輕型飛機(jī)材料等。

一、石墨烯的發(fā)展、應(yīng)用與中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的融合

石墨烯的發(fā)展與應(yīng)用屬于現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的熱點(diǎn)，對于中學(xué)化學(xué)教學(xué)來說，將石墨烯與課堂基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容融合可以使學(xué)生了解到化學(xué)學(xué)科的發(fā)展前沿，感受科學(xué)家了解、探究化學(xué)世界奧秘的過程，從而激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。石墨烯的發(fā)現(xiàn)說明真理的發(fā)現(xiàn)不僅需要知識(shí)的積累，也要有不斷創(chuàng)新的精神?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，它來源于生活，最終又將應(yīng)用于生活，用于解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題，進(jìn)而體現(xiàn)“從化學(xué)走向社會(huì)”的理念。

在教學(xué)《金剛石、石墨、C60》（人教版九年級(jí)化學(xué)上冊第六單元課題一）這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，教師將碳元素的知識(shí)擴(kuò)展到石墨烯，通過設(shè)計(jì)課堂小實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生模擬石墨烯的發(fā)現(xiàn)過程，例如用膠帶反復(fù)對粘鉛筆屑，以此引導(dǎo)學(xué)生感受石墨烯的發(fā)現(xiàn)過程，感受科學(xué)研究的魅力。同時(shí)結(jié)合PPT，對比多種碳材料的結(jié)構(gòu)，通過講解石墨烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)結(jié)構(gòu)分析石墨烯的性質(zhì)，再進(jìn)一步推測其用途，從而培養(yǎng)學(xué)生從化學(xué)結(jié)構(gòu)的視角分析物質(zhì)性能的基本思路。在本節(jié)課的課堂練習(xí)或課后作業(yè)中，可將石墨烯與課本基礎(chǔ)知識(shí)相結(jié)合來編寫新的題目。

【例題】 （單選）自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，其優(yōu)良的性質(zhì)使其得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)石墨烯的結(jié)構(gòu)圖，以下說法不正確的是（ ）。

石墨烯結(jié)構(gòu)圖

A.石墨烯與金剛石的物理性質(zhì)相似

B.石墨烯和富勒烯的碳原子排列方式不同

C.通過剝離石墨得到石墨烯的過程屬于化學(xué)變化

D.石墨烯可應(yīng)用于電子芯片、太陽能電池等領(lǐng)域

解析：由于石墨烯與金剛石的結(jié)構(gòu)不同，因此兩者的物理性質(zhì)不同，但兩者都是由碳元素組成的，因此化學(xué)性質(zhì)相同，與氧氣完全反應(yīng)后的產(chǎn)物相同。該題的正確選項(xiàng)為A。題目以石墨烯的前沿知識(shí)作為背景材料，并給出有關(guān)石墨烯結(jié)構(gòu)的文字和圖片提示，使得化學(xué)前沿知識(shí)的學(xué)習(xí)難度降低，符合中學(xué)生的知識(shí)水平和理解能力。

諸如此類的題目既可考查學(xué)生對本節(jié)課知識(shí)的掌握程度，也可將化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)與課堂基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容完美融合，使學(xué)生在掌握基本知識(shí)的同時(shí)具備一定的知識(shí)拓展能力，并對學(xué)科發(fā)展前沿有相應(yīng)的了解。

二、化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)與中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的融合

以石墨烯的發(fā)展在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用為例，說明在教學(xué)過程中引入化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)可以拓寬學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，符合新課標(biāo)提出的培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，同時(shí)也符合三維教學(xué)目標(biāo)培養(yǎng)中對過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的要求。將化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)與中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)融合時(shí)，我們應(yīng)注意以下三點(diǎn)。

1.強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合，發(fā)揮教學(xué)的啟發(fā)性

在課堂中引入化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)時(shí)，不能只通過文字講解，更要結(jié)合實(shí)驗(yàn)、游戲、課外參觀、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)等多種教學(xué)形式，讓學(xué)生切身感受化學(xué)知識(shí)的最新進(jìn)展。不同的教學(xué)方式可以從多角度來增強(qiáng)知識(shí)傳授的直觀性。同時(shí)可采取翻轉(zhuǎn)課堂的形式引導(dǎo)學(xué)生自己檢索文獻(xiàn)來總結(jié)和理解學(xué)科的發(fā)展，讓學(xué)生更易將前沿理論知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系，發(fā)揮教學(xué)的啟發(fā)性，引導(dǎo)學(xué)生自覺主動(dòng)地去了解化學(xué)學(xué)科前沿相關(guān)知識(shí)，反過來也能夠使學(xué)生更加深刻地理解課本中的基礎(chǔ)理論知識(shí)。

2.素材選擇應(yīng)貼近生活實(shí)際

化學(xué)學(xué)科發(fā)展迅速，在選取化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)時(shí)，一定要結(jié)合實(shí)際，切忌選取過于“高大上”的內(nèi)容，不能只是為了引入學(xué)科前沿知識(shí)而隨意選取內(nèi)容，應(yīng)從多方面考慮知識(shí)的適用性、與課本的銜接性和學(xué)生可接受的程度，盡量選取貼近生活實(shí)際的內(nèi)容，使學(xué)生能夠有切身體會(huì)，更真實(shí)地感受到化學(xué)就在身邊，從而更好地體現(xiàn)“從生活走進(jìn)化學(xué)”的理念。同時(shí)也應(yīng)盡量選取最新的素材，使學(xué)生的知識(shí)水平和思想內(nèi)容得到及時(shí)更新，體現(xiàn)出知識(shí)的前沿性。

3.踐行開放教學(xué)的理念

化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)具有前瞻性和發(fā)展性，因此教師要改變原有的教學(xué)方式，不能采用填鴨式教學(xué)方法，也不宜讓學(xué)生采取死記硬背的學(xué)習(xí)方式，而應(yīng)踐行開放教學(xué)的理念，將化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)以中學(xué)生易于接受的方式傳授給他們。在考試中也應(yīng)采取開放式考核的方式，以提高題或者加分題的形式進(jìn)行呈現(xiàn)。對于該部分內(nèi)容的考試不能采取標(biāo)準(zhǔn)答案，而應(yīng)以靈活開放的形式對中學(xué)生進(jìn)行考核，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，發(fā)揮學(xué)生的想象力，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行思考與學(xué)習(xí)。

三、化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)與中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)融合的意義

化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)與中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的融合可以有效地培養(yǎng)中學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，讓學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)學(xué)科前沿知識(shí)的同時(shí)感受科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新知識(shí)、新現(xiàn)象的過程，從而受到啟發(fā)和影響，培養(yǎng)化學(xué)學(xué)習(xí)興趣；讓學(xué)生意識(shí)到化學(xué)知識(shí)并非只是單純的理論學(xué)習(xí)，也有更多實(shí)際生活中的應(yīng)用，進(jìn)而達(dá)到學(xué)以致用、與時(shí)俱進(jìn)的目的，同時(shí)提升中學(xué)生的綜合科學(xué)素質(zhì)，提高他們認(rèn)識(shí)科學(xué)、了解世界的能力。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1]Elif Burcu Bahad1r and Mustafa Kemal Sezgintürk， Applications of graphene in electrochemicalsensing and biosensing.Trac-TrendAnal.Chem.，76（2016）1-14.

[2]張春蘭.石墨烯的發(fā)現(xiàn)給新課標(biāo)化學(xué)教學(xué)的幾點(diǎn)啟示[J].新課程，2016（8）.

[3]趙麗娜，唐亞男，姜大雨，等.淺談高中化學(xué)教學(xué)中滲透科技前沿內(nèi)容的研究[J].山東化工，2016（1）.

（責(zé)任編輯 羅 艷）