如何有效进行纳米科普实验课设计

韩建文

广州市花都区雅居乐初级中学

如何有效进行纳米科普实验课设计

韩建文

广州市花都区雅居乐初级中学

在新课程的教学下，不仅要求教师的教学方法、教学观念进行一定的转变。对于教育装备也提出了改革的要求。现如今，科技的不断地发展，教育信息化技术也在不断地更新。而纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术，对于我们的教学应用也会起到促进的作用。而且让学生提前接受纳米科普教育，增长见识。本文就将针对对于纳米科普实验课的设计进行一些探讨。

纳米技术；课程设计

一、对于纳米技术的认识

对于“纳米”这个词语来说或许很多人都会觉得比较陌生。其实不然，在我们的日常生活中是可以经常看到的。如有“纳米洗衣机”、“纳米羊绒衫”等等。纳米材料几乎无处不在。

纳米级结构材料简称为纳米材料（nanometer material）是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。

纳米技术在我国的信息产业中是占据着举足轻重的地位，在网络通讯、芯片技术以及激光等方面的应用也是极为广泛，还有在我国的环境产业中也有很大的影响力。对于环境的净化来说，纳米技术可以将空气中20纳米以及水中的200纳米污染物进行降解。这是一门不可代替的技术。而且现如今很多公司也已经将纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效。而对于汽车尾气来说，可以采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术进行处理，而且效果也较为明显。对于能源这方面来说，合理利用新能源与开发新能源是我国的重要任务。而纳米技术就可以在其产生较为重要的作用。如可以用纳米来改进汽油和柴油的添加剂，这样就可以让煤充分燃烧，使硫减少排放，可以起到净化作用。

教师在将纳米技术这一内容添加到日常教学中时，一定首先要将纳米技术的一些基础知识以及它的应用邻域、实用意义等，对学生们讲解，这样学生才会明白纳米技术内容的加入有何意义，学习专注度也会相对的集中。而不是只是为了完成一堂课而去学习，明白加入纳米课程教学的真实含义。对于学生的学习兴趣以及教师的教学质量都会有一定的成效。

二、对于纳米科普课程设计教学

（一）教学设计思路

纳米技术对于初中学生来说不常接触，但是在我们通常的信息技术、电子技术、电子器件方面都有了一定的成就以及一些各方面的技术突破。对于处在现代科学技术前沿的纳米技术，在全世界都已经受到重视，另外学校也已经提供了一个好的教学平台，可以让学生们接触。而且对于地理学科来说，其实就是在讲述大自然的动态变化，而纳米技术在观察、探索自然界也是可以应用到的。因为自然界的纳米现象是可以运用到课堂上的。

（二）教学目标

1、将地理学科与自然界常见的纳米现象巧妙结合，同时也可以激发学生的地理学习兴趣，还可以将学生的对于科学的积极性提升。

2、例如：让学生对于蝉翼疏水的本质原因进行探究与探讨，并且用找出纳米结构的一些结构特征运用原子力显微镜。

3、利用实验激发学生的科学探索积极性，拓展学生思维，同时也要培养学生发现问题和思考问题的能力，以及让学生形成善于观察大自然的习惯，从而也可以培养学生的科学素养。

（三）教学重点

1、教师要指导学生如何去查阅资料，了解自然界中常见的纳米现象。

2、注意实验过程中的注意事项，以及对于蝉翼的纳米结构进行了解，探究其疏水原因，注重培养学生的思维发散以及动手操作能力。

（四）教学难点

1、如何将蝉翼样品的制作做到最佳，学生的实践操作能力可以得到锻炼。

2、对于实验得出的数据进行分析，解释蝉翼疏水的本质原因并让学生进行了解及掌握。

（五）教学准备以及材料准备

1、实验前首先让学生通过网页、杂志、书籍等形式查阅纳米科学技术相关资料。

2、对于实验中需要注意到的事项教师进行提前的讲解，并给每组分发原子力显微镜仪器操作手册。

3、每组学生操作一套教学型原子力显微镜，提前做好学生分组。（4—5人一组）

材料准备：3600B型教学型原子力显微镜（简称3600B型AFM）1套，计算机1台，蝉1只，剪刀1个。这些仪器每组成员各1套。

（六）教学过程

纳米科普实验课作为我们的第二课堂进行教学，不仅可以使得学生对于我们的地理学科有了更深的领悟，也会使得学生对于科学技术有了更好的向往，起到培养学生热爱科学的作用。而本实验以生活中常见的动物蝉为例，以自然界中的实物进行微观观察，不仅可以让学生直观感受，还可以激发起学生的学习兴趣和对纳米实验教学更好的认识。以探究实验形式分析蝉翼疏水的原因，最后根据实验所得的数据小组成员得出结论，最终教师进行总结。这样的实验教学设计不仅使学生体会到实验的趣味性和生活化，还可以培养学生团队协作解决问题的能力。在教学过程中，教师首先可以进行：1、问题创设情境

（1）教师首先可以将有关于纳米技术的知识对学生的进行简单的介绍，让学生有所了解。

（2）其次教师可以将纳米技术的在生活参与科研领域应用进行介绍，为学生创造一个基本的知识环境。

（3）引导学生善于观察我们生活中的纳米现象。

（4）对于学生课前提前准备好的纳米现象进行提问。2、对于教学进行新思路的建立，提出新的研究任务（1）对于我们自然界为什么会出现纳米的神奇现象。

（2）以蝉为例，演示疏水实验。滴一滴水在蝉翼上，轻轻一甩，水就掉了，而且蝉翼不是湿润的。

3、组织学生思考交流

而对于学生来说，当教师进行一步一步的引入教学时，学生就可以对纳米现象有一定的初步了解，而且在与教师的一些课前互动也可以让学生更好的对于实验有一定的掌握。最后当学生进行实验时，发现：滴一滴水在蝉翼上，轻轻一甩，水就掉了，而且蝉翼不是湿润的，证实其疏水性能。接下来学生学生就会思考疏水的原因。教师此时就可以讲解探究物质微观结构的工具---显微镜。对于电子显微镜、光学显微镜、扫描隧道显微镜和原子力显微镜分别进行一一介绍。最后提出问题：哪种显微镜适合本实验的探究。而学生自己之前就有一定的准备再加上教师的讲解以及小组间的互相讨论，就会很快就选好了原子力显微镜。最后御用原子力显微镜对蝉翼表面的纳米级乳突结构进行观察，学生可发现乳突间附有极薄的空气膜，水无法渗透该膜，进而产生疏水性。

这样的操作不仅可以使学生的动手实验能力提高，学生的主观性得到发挥，并且对于自然界的生物有一定的了解，也会对地理的自然学习有了更好的了解。除此之外，这样的实验教学还可以使课堂教学氛围得到最佳的活跃状态。

三、总结

对于中学生来说，纳米技术或许对于他们来说不是经常会用到。但是纳米技术作为现在的一门新兴的技术，作为21世纪最具有发展前景以及最具潜力的技术。同样也作为我们学校的第二课堂所要涉及的知识学习。作为教师我们就不得不重视对于有关于纳米知识的学习。除此之外，教师也要将纳米有关的一些重要知识进行对学生们讲解。因为纳米技术将为改善人们的生活环境，提高生活质量做出不可估量的贡献。在我们对于纳米科普实验课设计时，教师也要首先对自己的专业素养进行提高，教师只有有了足够强的教学能力，才会将这一有关于纳米学科的教学做好，学生也才会更加的在教学中学到真正的知识。在教育装备不断发展和教育教学理念的不断更新的背景下，作为教师我们要不断地更新自己的专业素养以及对于其他知识的涉及，这些也必将会对我们的教学起到至关重要的作用。

[1]川合知仁主编，陆求实译.《图解纳米技术的应用》.文出版社，2004.