化学学科前沿知识与中学化学基础教学的融合

赵文舒 李晓燕 郝春华 牛燕燕 孙伟

[摘 要]在基础教育课程改革的背景下，新课程标准明确指出“课程改革的目的是培养学生的核心素养”。化学学科的发展为中学化学教学提供了许多新的内容，将化学学科前沿知识引入中学化学基础教学中可以有效提高中学生的化学核心素养。以石墨烯的发展与应用为例，将其设计在《金刚石、石墨和C60》的相关章节之中，以此加深中学生对化学学科前沿知识的理解，实现化学学科前沿知识与中学化学基础教学的融合。

[关键词]学科前沿知识；中学化学；基础教学；石墨烯；核心素养

[中图分类号] G633.8 [文献标识码] A [文章编号] 16746058（2018）02006002

化学学科前沿知识是化学家研究发现的热点内容，是化学界关注的焦点。随着现代化学科学的发展及其与其他学科的交叉融合，化学研究内容的深度和广度已经得到了极大的拓展，并广泛应用于人类的生产和生活中。化学教学作为中学生学习化学的基本过程，其内容也应不断更新、与时俱进。中学化学是学生认识化学的启蒙阶段，在这个阶段可以巩固学生学习化学的基础，使他们对于化学的本质和发展产生兴趣，引导他们在进入大学后选择化学相关专业的学习。因此将化学学科前沿知识应用于中学化学教学当中，可以培养学生的科研精神和创新能力，增加其知识储备和科学见识，使其掌握科学的思维方式，进而对化学及相关学科产生极大的学习兴趣。本文以“石墨烯的发展和应用”为例，浅谈化学学科前沿知识与中学化学基础教学的融合。

自从2004年英国曼彻斯特大学的安德鲁·盖姆教授和康斯坦丁·诺沃肖罗夫教授利用胶带对石墨薄片进行反复粘贴与撕开，得到具有单层碳原子结构的二维材料石墨烯之后，石墨烯已经成为不同学科领域的“明星材料”。它是迄今为止发现的最薄、最轻也是最坚硬的纳米材料，其特殊结构使得它有着优良的理化性能，可应用于化学、物理、生物等方面。科学家预言在未来二十年内石墨烯将走进我们的生活，如可以取代硅材料成为电子芯片的新型材料，取代现有的液晶显示材料，从而应用于新型显示屏和触摸屏，还可应用于太阳能电池和轻型飞机材料等。

一、石墨烯的发展、应用与中学化学基础教学的融合

石墨烯的发展与应用属于现代化学发展的热点，对于中学化学教学来说，将石墨烯与课堂基础教学内容融合可以使学生了解到化学学科的发展前沿，感受科学家了解、探究化学世界奥秘的过程，从而激发学生的化学学习兴趣。石墨烯的发现说明真理的发现不仅需要知识的积累，也要有不断创新的精神。化学是一门以实验为基础的科学，它来源于生活，最终又将应用于生活，用于解决生产生活中的实际问题，进而体现“从化学走向社会”的理念。

在教学《金刚石、石墨、C60》（人教版九年级化学上册第六单元课题一）这一节内容时，教师将碳元素的知识扩展到石墨烯，通过设计课堂小实验，带领学生模拟石墨烯的发现过程，例如用胶带反复对粘铅笔屑，以此引导学生感受石墨烯的发现过程，感受科学研究的魅力。同时结合PPT，对比多种碳材料的结构，通过讲解石墨烯的结构特点，引导学生根据结构分析石墨烯的性质，再进一步推测其用途，从而培养学生从化学结构的视角分析物质性能的基本思路。在本节课的课堂练习或课后作业中，可将石墨烯与课本基础知识相结合来编写新的题目。

【例题】 （单选）自从石墨烯被发现以来，其优良的性质使其得到广泛的应用。根据石墨烯的结构图，以下说法不正确的是（ ）。

石墨烯结构图

A.石墨烯与金刚石的物理性质相似

B.石墨烯和富勒烯的碳原子排列方式不同

C.通过剥离石墨得到石墨烯的过程属于化学变化

D.石墨烯可应用于电子芯片、太阳能电池等领域

解析：由于石墨烯与金刚石的结构不同，因此两者的物理性质不同，但两者都是由碳元素组成的，因此化学性质相同，与氧气完全反应后的产物相同。该题的正确选项为A。题目以石墨烯的前沿知识作为背景材料，并给出有关石墨烯结构的文字和图片提示，使得化学前沿知识的学习难度降低，符合中学生的知识水平和理解能力。

诸如此类的题目既可考查学生对本节课知识的掌握程度，也可将化学学科前沿知识与课堂基础教学内容完美融合，使学生在掌握基本知识的同时具备一定的知识拓展能力，并对学科发展前沿有相应的了解。

二、化学学科前沿知识与中学化学基础教学的融合

以石墨烯的发展在中学化学教学中的应用为例，说明在教学过程中引入化学学科前沿知识可以拓宽学生的知识面，激发学生学习化学的兴趣，培养学生的科学精神，符合新课标提出的培养学生核心素养的要求，同时也符合三维教学目标培养中对过程与方法、情感态度与价值观的要求。将化学学科前沿知识与中学化学基础教学融合时，我们应注意以下三点。

1.强调理论与实践的结合，发挥教学的启发性

在课堂中引入化学学科前沿知识时，不能只通过文字讲解，更要结合实验、游戏、课外参观、网络学习等多种教学形式，让学生切身感受化学知识的最新进展。不同的教学方式可以从多角度来增强知识传授的直观性。同时可采取翻转课堂的形式引导学生自己检索文献来总结和理解学科的发展，让学生更易将前沿理论知识与实际生活相联系，发挥教学的启发性，引导学生自觉主动地去了解化学学科前沿相关知识，反过来也能够使学生更加深刻地理解课本中的基础理论知识。

2.素材选择应贴近生活实际

化学学科发展迅速，在选取化学学科前沿知识时，一定要结合实际，切忌选取过于“高大上”的内容，不能只是为了引入学科前沿知识而随意选取内容，应从多方面考虑知识的适用性、与课本的衔接性和学生可接受的程度，尽量选取贴近生活实际的内容，使学生能够有切身体会，更真实地感受到化学就在身边，从而更好地体现“从生活走进化学”的理念。同时也应尽量选取最新的素材，使学生的知识水平和思想内容得到及时更新，体现出知识的前沿性。

3.践行开放教学的理念

化学学科前沿知识具有前瞻性和发展性，因此教师要改变原有的教学方式，不能采用填鸭式教学方法，也不宜让学生采取死记硬背的学习方式，而应践行开放教学的理念，将化学学科前沿知识以中学生易于接受的方式传授给他们。在考试中也应采取开放式考核的方式，以提高题或者加分题的形式进行呈现。对于该部分内容的考试不能采取标准答案，而应以灵活开放的形式对中学生进行考核，以调动学生的主观能动性，发挥学生的想象力，引导学生主动地进行思考与学习。

三、化学学科前沿知识与中学化学基础教学融合的意义

化学学科前沿知识与中学化学基础教学的融合可以有效地培养中学生的化学核心素养，让学生能够在学习学科前沿知识的同时感受科学家发现新知识、新现象的过程，从而受到启发和影响，培养化学学习兴趣；让学生意识到化学知识并非只是单纯的理论学习，也有更多实际生活中的应用，进而达到学以致用、与时俱进的目的，同时提升中学生的综合科学素质，提高他们认识科学、了解世界的能力。

[ 参 考 文 献 ]

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

[2]張春兰.石墨烯的发现给新课标化学教学的几点启示[J].新课程，2016（8）.

[3]赵丽娜，唐亚男，姜大雨，等.浅谈高中化学教学中渗透科技前沿内容的研究[J].山东化工，2016（1）.

（责任编辑 罗 艳）