如何有效進(jìn)行納米科普實(shí)驗(yàn)課設(shè)計(jì)

韓建文

廣州市花都區(qū)雅居樂初級(jí)中學(xué)

如何有效進(jìn)行納米科普實(shí)驗(yàn)課設(shè)計(jì)

韓建文

廣州市花都區(qū)雅居樂初級(jí)中學(xué)

在新課程的教學(xué)下，不僅要求教師的教學(xué)方法、教學(xué)觀念進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)變。對(duì)于教育裝備也提出了改革的要求?，F(xiàn)如今，科技的不斷地發(fā)展，教育信息化技術(shù)也在不斷地更新。而納米技術(shù)作為一種最具有市場(chǎng)應(yīng)用潛力的新興科學(xué)技術(shù)，對(duì)于我們的教學(xué)應(yīng)用也會(huì)起到促進(jìn)的作用。而且讓學(xué)生提前接受納米科普教育，增長見識(shí)。本文就將針對(duì)對(duì)于納米科普實(shí)驗(yàn)課的設(shè)計(jì)進(jìn)行一些探討。

納米技術(shù)；課程設(shè)計(jì)

一、對(duì)于納米技術(shù)的認(rèn)識(shí)

對(duì)于“納米”這個(gè)詞語來說或許很多人都會(huì)覺得比較陌生。其實(shí)不然，在我們的日常生活中是可以經(jīng)常看到的。如有“納米洗衣機(jī)”、“納米羊絨衫”等等。納米材料幾乎無處不在。

納米級(jí)結(jié)構(gòu)材料簡稱為納米材料（nanometer material）是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍（1-100nm）或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，這大約相當(dāng)于10~100個(gè)原子緊密排列在一起的尺度。

納米技術(shù)在我國的信息產(chǎn)業(yè)中是占據(jù)著舉足輕重的地位，在網(wǎng)絡(luò)通訊、芯片技術(shù)以及激光等方面的應(yīng)用也是極為廣泛，還有在我國的環(huán)境產(chǎn)業(yè)中也有很大的影響力。對(duì)于環(huán)境的凈化來說，納米技術(shù)可以將空氣中20納米以及水中的200納米污染物進(jìn)行降解。這是一門不可代替的技術(shù)。而且現(xiàn)如今很多公司也已經(jīng)將納米技術(shù)移植到水處理產(chǎn)業(yè)，用于提高水的質(zhì)量，已初見成效。而對(duì)于汽車尾氣來說，可以采用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術(shù)進(jìn)行處理，而且效果也較為明顯。對(duì)于能源這方面來說，合理利用新能源與開發(fā)新能源是我國的重要任務(wù)。而納米技術(shù)就可以在其產(chǎn)生較為重要的作用。如可以用納米來改進(jìn)汽油和柴油的添加劑，這樣就可以讓煤充分燃燒，使硫減少排放，可以起到凈化作用。

教師在將納米技術(shù)這一內(nèi)容添加到日常教學(xué)中時(shí)，一定首先要將納米技術(shù)的一些基礎(chǔ)知識(shí)以及它的應(yīng)用鄰域、實(shí)用意義等，對(duì)學(xué)生們講解，這樣學(xué)生才會(huì)明白納米技術(shù)內(nèi)容的加入有何意義，學(xué)習(xí)專注度也會(huì)相對(duì)的集中。而不是只是為了完成一堂課而去學(xué)習(xí)，明白加入納米課程教學(xué)的真實(shí)含義。對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及教師的教學(xué)質(zhì)量都會(huì)有一定的成效。

二、對(duì)于納米科普課程設(shè)計(jì)教學(xué)

（一）教學(xué)設(shè)計(jì)思路

納米技術(shù)對(duì)于初中學(xué)生來說不常接觸，但是在我們通常的信息技術(shù)、電子技術(shù)、電子器件方面都有了一定的成就以及一些各方面的技術(shù)突破。對(duì)于處在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)前沿的納米技術(shù)，在全世界都已經(jīng)受到重視，另外學(xué)校也已經(jīng)提供了一個(gè)好的教學(xué)平臺(tái)，可以讓學(xué)生們接觸。而且對(duì)于地理學(xué)科來說，其實(shí)就是在講述大自然的動(dòng)態(tài)變化，而納米技術(shù)在觀察、探索自然界也是可以應(yīng)用到的。因?yàn)樽匀唤绲募{米現(xiàn)象是可以運(yùn)用到課堂上的。

（二）教學(xué)目標(biāo)

1、將地理學(xué)科與自然界常見的納米現(xiàn)象巧妙結(jié)合，同時(shí)也可以激發(fā)學(xué)生的地理學(xué)習(xí)興趣，還可以將學(xué)生的對(duì)于科學(xué)的積極性提升。

2、例如：讓學(xué)生對(duì)于蟬翼疏水的本質(zhì)原因進(jìn)行探究與探討，并且用找出納米結(jié)構(gòu)的一些結(jié)構(gòu)特征運(yùn)用原子力顯微鏡。

3、利用實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索積極性，拓展學(xué)生思維，同時(shí)也要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和思考問題的能力，以及讓學(xué)生形成善于觀察大自然的習(xí)慣，從而也可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（三）教學(xué)重點(diǎn)

1、教師要指導(dǎo)學(xué)生如何去查閱資料，了解自然界中常見的納米現(xiàn)象。

2、注意實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)，以及對(duì)于蟬翼的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，探究其疏水原因，注重培養(yǎng)學(xué)生的思維發(fā)散以及動(dòng)手操作能力。

（四）教學(xué)難點(diǎn)

1、如何將蟬翼樣品的制作做到最佳，學(xué)生的實(shí)踐操作能力可以得到鍛煉。

2、對(duì)于實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，解釋蟬翼疏水的本質(zhì)原因并讓學(xué)生進(jìn)行了解及掌握。

（五）教學(xué)準(zhǔn)備以及材料準(zhǔn)備

1、實(shí)驗(yàn)前首先讓學(xué)生通過網(wǎng)頁、雜志、書籍等形式查閱納米科學(xué)技術(shù)相關(guān)資料。

2、對(duì)于實(shí)驗(yàn)中需要注意到的事項(xiàng)教師進(jìn)行提前的講解，并給每組分發(fā)原子力顯微鏡儀器操作手冊(cè)。

3、每組學(xué)生操作一套教學(xué)型原子力顯微鏡，提前做好學(xué)生分組。（4—5人一組）

材料準(zhǔn)備：3600B型教學(xué)型原子力顯微鏡（簡稱3600B型AFM）1套，計(jì)算機(jī)1臺(tái)，蟬1只，剪刀1個(gè)。這些儀器每組成員各1套。

（六）教學(xué)過程

納米科普實(shí)驗(yàn)課作為我們的第二課堂進(jìn)行教學(xué)，不僅可以使得學(xué)生對(duì)于我們的地理學(xué)科有了更深的領(lǐng)悟，也會(huì)使得學(xué)生對(duì)于科學(xué)技術(shù)有了更好的向往，起到培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的作用。而本實(shí)驗(yàn)以生活中常見的動(dòng)物蟬為例，以自然界中的實(shí)物進(jìn)行微觀觀察，不僅可以讓學(xué)生直觀感受，還可以激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)納米實(shí)驗(yàn)教學(xué)更好的認(rèn)識(shí)。以探究實(shí)驗(yàn)形式分析蟬翼疏水的原因，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)小組成員得出結(jié)論，最終教師進(jìn)行總結(jié)。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)不僅使學(xué)生體會(huì)到實(shí)驗(yàn)的趣味性和生活化，還可以培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作解決問題的能力。在教學(xué)過程中，教師首先可以進(jìn)行：1、問題創(chuàng)設(shè)情境

（1）教師首先可以將有關(guān)于納米技術(shù)的知識(shí)對(duì)學(xué)生的進(jìn)行簡單的介紹，讓學(xué)生有所了解。

（2）其次教師可以將納米技術(shù)的在生活參與科研領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行介紹，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)基本的知識(shí)環(huán)境。

（3）引導(dǎo)學(xué)生善于觀察我們生活中的納米現(xiàn)象。

（4）對(duì)于學(xué)生課前提前準(zhǔn)備好的納米現(xiàn)象進(jìn)行提問。2、對(duì)于教學(xué)進(jìn)行新思路的建立，提出新的研究任務(wù)（1）對(duì)于我們自然界為什么會(huì)出現(xiàn)納米的神奇現(xiàn)象。

（2）以蟬為例，演示疏水實(shí)驗(yàn)。滴一滴水在蟬翼上，輕輕一甩，水就掉了，而且蟬翼不是濕潤的。

3、組織學(xué)生思考交流

而對(duì)于學(xué)生來說，當(dāng)教師進(jìn)行一步一步的引入教學(xué)時(shí)，學(xué)生就可以對(duì)納米現(xiàn)象有一定的初步了解，而且在與教師的一些課前互動(dòng)也可以讓學(xué)生更好的對(duì)于實(shí)驗(yàn)有一定的掌握。最后當(dāng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)：滴一滴水在蟬翼上，輕輕一甩，水就掉了，而且蟬翼不是濕潤的，證實(shí)其疏水性能。接下來學(xué)生學(xué)生就會(huì)思考疏水的原因。教師此時(shí)就可以講解探究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的工具---顯微鏡。對(duì)于電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡、掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡分別進(jìn)行一一介紹。最后提出問題：哪種顯微鏡適合本實(shí)驗(yàn)的探究。而學(xué)生自己之前就有一定的準(zhǔn)備再加上教師的講解以及小組間的互相討論，就會(huì)很快就選好了原子力顯微鏡。最后御用原子力顯微鏡對(duì)蟬翼表面的納米級(jí)乳突結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，學(xué)生可發(fā)現(xiàn)乳突間附有極薄的空氣膜，水無法滲透該膜，進(jìn)而產(chǎn)生疏水性。

這樣的操作不僅可以使學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岣?，學(xué)生的主觀性得到發(fā)揮，并且對(duì)于自然界的生物有一定的了解，也會(huì)對(duì)地理的自然學(xué)習(xí)有了更好的了解。除此之外，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還可以使課堂教學(xué)氛圍得到最佳的活躍狀態(tài)。

三、總結(jié)

對(duì)于中學(xué)生來說，納米技術(shù)或許對(duì)于他們來說不是經(jīng)常會(huì)用到。但是納米技術(shù)作為現(xiàn)在的一門新興的技術(shù)，作為21世紀(jì)最具有發(fā)展前景以及最具潛力的技術(shù)。同樣也作為我們學(xué)校的第二課堂所要涉及的知識(shí)學(xué)習(xí)。作為教師我們就不得不重視對(duì)于有關(guān)于納米知識(shí)的學(xué)習(xí)。除此之外，教師也要將納米有關(guān)的一些重要知識(shí)進(jìn)行對(duì)學(xué)生們講解。因?yàn)榧{米技術(shù)將為改善人們的生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量做出不可估量的貢獻(xiàn)。在我們對(duì)于納米科普實(shí)驗(yàn)課設(shè)計(jì)時(shí)，教師也要首先對(duì)自己的專業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行提高，教師只有有了足夠強(qiáng)的教學(xué)能力，才會(huì)將這一有關(guān)于納米學(xué)科的教學(xué)做好，學(xué)生也才會(huì)更加的在教學(xué)中學(xué)到真正的知識(shí)。在教育裝備不斷發(fā)展和教育教學(xué)理念的不斷更新的背景下，作為教師我們要不斷地更新自己的專業(yè)素養(yǎng)以及對(duì)于其他知識(shí)的涉及，這些也必將會(huì)對(duì)我們的教學(xué)起到至關(guān)重要的作用。

[1]川合知仁主編，陸求實(shí)譯.《圖解納米技術(shù)的應(yīng)用》.文出版社，2004.