資料在新課程教學設計中的應用

【摘 要】化學資料來源豐富，資料在新課程教學中具有重要意義，主要包括：激發學習預期、設計探究問題、培養科學情感、培育科學精神等方面作用。

【關鍵詞】化學資料 作用 新課程

化學資料來源豐富，資料在新課程教學中具有重要意義，本文淺談資料在新課程教學設計中的一些具體應用。

一、激發學習預期

上課首先要激發起學生強烈的學習預期，心理學上講就是調節好學生的學習心向，為有意義學習創造心理條件，所以上課要注意開頭的設計。巧妙的、適切的資料就可以激發起學生強烈的學習愿望。這種資料有數據資料、圖表資料、文本資料、影視資料等。資料要緊緊圍繞上課內容選擇，要短小精悍，能激起學生的心理波瀾。下面是學習新課程《天然氣的利用——甲烷》時所使用的資料。該資料除了起到激發學生的學習預期外，還直接地介紹了將要學習的有關知識，是資料中的上品。

瓦斯成為煤礦“殺手”，院士建議加快利用

礦井瓦斯爆炸就其本質來說，是一定濃度的甲烷和空氣中的氧氣產生的激烈氧化反應。瓦斯爆炸產生的高溫高壓，促使氣體以極大的速度向外沖擊，造成人員傷亡，破壞巷道和器材設施，揚起大量煤塵并使之參與爆炸，產生更大的破壞力。爆炸后生成大量的有害氣體，進一步造成人員中毒死亡。

中國工程院院士周士寧、張鐵崗日前建議，我國應加快煤層氣瓦斯利用工作的速度，遏制煤礦重特大事故的發生。據統計，我國每年因采煤而從礦井中抽放的煤層氣在13億立方米以上。有關統計顯示：中國淺煤層氣資源量約為30萬至35萬億立方米，相當于450億噸標煤，與全國常規天然氣資源量相當，按照有關能耗標準計算，相當于中國可以使用20多年的能源。

瓦斯事故是我國煤礦安全事故居高不下的主要矛盾。兩院士認為，我國能源比較緊張，同時也存在著巨大浪費，大量的煤層氣如能被合理利用，既有利于安全生產又能緩解能源緊張，且有利于改善環境。有關信息顯示，美國及一些歐洲國家愿意出資在中國等11個國家進行瓦斯的綜合利用和開發。（中國教育報2005年2月28日報導）

二、設計探究問題

高中化學新課程標準中把“提出問題”作為探究教學的第一要素。創設問題情景是探究教學的基礎，“好”的探究性問題不同于一般的操作性問題或陳述性問題，那些只是記憶檢索或缺乏思維深度的問題不具有探究價值。好問題至少應有如下特性：挑戰性，有一定的難度，能激起學生的好奇心和探求欲。針對性，要緊扣教學內容，注意問題與知識的內在聯系。層次性，根據問題涵蓋的內容，設置“全境式問題”與“階段性問題”。“全境式問題”起總領作用，“階段性問題”使學生有階梯。廣泛性，問題的設置要考慮到大多數學生的認知水平，應面向全體學生，忌為少數“精英”學生設置。下面是利用資料設計問題和展開探究的例子，資料呈現與問題展開同步交錯進行。

“塑料王”的發現

普魯姆凱特實驗組的研究成員將四氟乙烯CF2=CF2（沸點：-78℃）加壓充入鋼瓶，四周用干冰冷藏。實驗時，撤去冷藏設施，連接好反應器，打開鋼瓶閥門。這時，意想不到的事發生了：檢流計指示無氣流通過！面對此情景，大家一片詫異，怎么會呢？科學家們必須對此事故做出診斷。他們各抒己見，提出了種種猜測。各種假設隨后都被逐一否定了。

問題1：如果你是當時研究人員之一，請提出你的假設。

①可能是檢流計損壞？（檢測：檢流計完好無損）。②可能是四氟乙烯被冷凍成固體或液體了？（否決：因四氟乙烯的沸點只有-78℃，且閥門已打開，若有四氟乙烯，它一定成為氣體逸出）。③也許實驗發生意外，當初四氟乙烯氣沒有充入？（通過稱量鋼瓶充氣前后的質量確定氣體是充入的。）

他們的研究仿佛陷入了困境。無意中，誰搖動鋼瓶，聽到了“哐哐”的響聲……這給他們的工作帶來了信心和轉機，科學家鋸開鋼瓶，倒出了一種白色的固體。原來，四氟乙烯經過反應已經變成了固體！

問題2：氣體四氟乙烯怎么會變成固體的呢？請你給出一種猜想。

科學家對此百思不得其解。傍晚，普魯姆凱特走出實驗室，頭腦中還在琢磨著這個問題。當他路過校園的一座雕塑時，無意中看到用鐵鏈做成的護欄，忽然來了靈感……

問題3：假如換了你，鐵鏈會給你帶來什么啟示？

有機物分子是否會從單個小分子變成長鏈的大分子呢？

問題4：可以搜集哪些事實來證明普魯姆凱特假設的合理性？

①從生成物的物理性質分析：小分子變成大分子，碳原子數增多，溶沸點升高，可能成為固體。②從四氟乙烯結構特點分析：四氟乙烯分子內雙鍵不穩定，易打開一個價鍵，再兩兩“拉手”成鍵，成為大分子。③從生成物的化學性質分析：大分子形成后分子中無雙鍵且鍵能很大，此白色固體應該很穩定。

他們從這個靈感開始，后來終于弄清了整個變化的詳細原因及化學反應機理，高聚物“塑料王”被發現了！（參閱《中學化學教學參考》2004年第4期。）

三、 培養科學情感

對化學科學的情形做一個階段性的檢查：我們目前所處的狀態、我們獲得的成就、我們又將走向何方？化學如何與今日的社會發展密不為分？如何傳達化學科學在追求美好世界中的使命和成就？如何吸引最好的、最有才華的年輕學生進入化學科學的領域來應對挑戰？這些都要求我們必須在化學教學中對學生進行化學科學情感教育。所幸的是，化學新課程為我們指引了方向，也為我們的化學科學情感教育提供了平臺，化學科學中大量前沿的、激動人心的成果出現在了課本中，一種真實的人性的靠近我們身體的化學正在被學生所了解和接受。資料在教學中的合理使用，有助于培養學生的化學情感，有助于使學生確信“為化學而激動是很酷的”。

納米技術在軍事中的應用

1納米就是10-9米，顯然，1納米是很小的，約與原子的大小相當，納米技術就是“操縱原子的技術”，用納米技術做成的材料就是“納米材料”，又叫超微顆粒材料。隨著納米技術的飛躍發展，由微型武器組成的“微型軍”將誕生，未來戰爭將有可能由數不清的具有各種功能的袖珍武器稱雄天下。

“間諜草”是一種看似小草的微型探測器，其內裝有敏感的超微電子偵察儀器、照相機和感應器，可偵察出百米以外坦克、車輛等出動時產生的震動和聲音，能自動定位、定向和進行移動，繞過各種障礙物。如蒼蠅般大小的機器蟲可用飛機、火炮和步兵武器投放，大批機器“蒼蠅”可在某地區形成高效偵察網，大大提高戰場信息獲取量。如再在它上面安上某種極小的彈頭，“蒼蠅”可變成“蜇人的馬蜂”。德國已制造出一架只有黃蜂大小的直升機，其發動機只有削尖了的鉛筆尖兒大，但轉速可達每分鐘10萬次。我國清華大學已經開始研制納米衛星（TBNS1），重量設計小于10kg。由于納米武器裝備所用材料少，物質成本極其低廉，納米戰爭將不僅成為全新樣式的戰爭，而且還是十足的低耗戰爭，當然也是十足的高技術戰爭。

四、培育科學精神

科學精神是人類精神中的不朽旋律。它激勵人們驅除愚昧，求實創新，并不斷推動社會進步。什么是科學精神？科學精神就是指由科學性質所決定并貫穿于科學活動之中的基本的精神狀態和思維方式，是體現在科學知識中的思想或理念。科學精神具有豐富的內涵和多方面特征，但是追求認識的真理性，堅持認識的客觀性和辯證性，是科學精神的首要特征。化學是一門科學學科，必須要承擔起科學教育的任務，化學教育絕不是讓學生記憶一大堆知識的符號，更多的是要借助學習知識的過程培育科學精神。據此，在教學中我們要堅持認識的發展性、客觀性，要有選擇地向學生介紹一些化學科學的新認識、新觀點，以幫助學生形成正確的科學認識觀。

“溫室效應”的另一種說法

全球變暖的原因到目前為止還未有定論，存在爭議。瑞典兩位氣候專家對溫室效應成因作出新的解釋，認為造成溫室效應的主要原因并不是汽車和工廠所排放的二氧化碳，而是大氣層中增多的水蒸氣：瑞典中部大學的拉松和愛德華松說，根據他們提出的一種計算未來氣溫的新模式，地球確實像其他研究人員所認為的那樣，正在進入一個逐漸變暖的時期，但這主要是因為地球軸心在向太陽傾斜，而使地球與太陽之間的距離在今后的一萬年里有所縮短，他們說，隨著氣溫的升高，地球大氣層中的水蒸氣逐漸增多。因此，造成溫室效應的罪魁禍首更主要的是增多的水蒸氣，而并不是汽車和工廠所排放的二氧化碳。

全球變暖也不是只會帶來害處，還可以帶來好處。許多科學家認為，最近的種種跡象都支持這種樂觀的看法。未來的氣溫升高預計只會使夜間和冬天的氣溫變暖，而不會改變白天和夏天的最高氣溫。因此它幾乎不會給植物或人類增加生存壓力。（參閱《中學化學教學參考》2004年第10期）

資料在新課程教學中的應用非常普遍，還可以用于加強知識掌握、揭示原生問題、培養科學方法，樹立道德觀念等方面。

【參考文獻】

[1]朱志江.談新課程教學中資料的使用.中學化學教學參考，2006（12）：38.

[2]陳爾強等譯.超越分子前沿. 北京：科學出版社. 2004：1.