如何有效進行納米科普實驗課設計

韓建文

廣州市花都區(qū)雅居樂初級中學

如何有效進行納米科普實驗課設計

韓建文

廣州市花都區(qū)雅居樂初級中學

在新課程的教學下，不僅要求教師的教學方法、教學觀念進行一定的轉變。對于教育裝備也提出了改革的要求。現(xiàn)如今，科技的不斷地發(fā)展，教育信息化技術也在不斷地更新。而納米技術作為一種最具有市場應用潛力的新興科學技術，對于我們的教學應用也會起到促進的作用。而且讓學生提前接受納米科普教育，增長見識。本文就將針對對于納米科普實驗課的設計進行一些探討。

納米技術；課程設計

一、對于納米技術的認識

對于“納米”這個詞語來說或許很多人都會覺得比較陌生。其實不然，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”、“納米羊絨衫”等等。納米材料幾乎無處不在。

納米級結構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成的材料，這大約相當于10~100個原子緊密排列在一起的尺度。

納米技術在我國的信息產(chǎn)業(yè)中是占據(jù)著舉足輕重的地位，在網(wǎng)絡通訊、芯片技術以及激光等方面的應用也是極為廣泛，還有在我國的環(huán)境產(chǎn)業(yè)中也有很大的影響力。對于環(huán)境的凈化來說，納米技術可以將空氣中20納米以及水中的200納米污染物進行降解。這是一門不可代替的技術。而且現(xiàn)如今很多公司也已經(jīng)將納米技術移植到水處理產(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進行處理，而且效果也較為明顯。對于能源這方面來說，合理利用新能源與開發(fā)新能源是我國的重要任務。而納米技術就可以在其產(chǎn)生較為重要的作用。如可以用納米來改進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。

教師在將納米技術這一內(nèi)容添加到日常教學中時，一定首先要將納米技術的一些基礎知識以及它的應用鄰域、實用意義等，對學生們講解，這樣學生才會明白納米技術內(nèi)容的加入有何意義，學習專注度也會相對的集中。而不是只是為了完成一堂課而去學習，明白加入納米課程教學的真實含義。對于學生的學習興趣以及教師的教學質(zhì)量都會有一定的成效。

二、對于納米科普課程設計教學

（一）教學設計思路

納米技術對于初中學生來說不常接觸，但是在我們通常的信息技術、電子技術、電子器件方面都有了一定的成就以及一些各方面的技術突破。對于處在現(xiàn)代科學技術前沿的納米技術，在全世界都已經(jīng)受到重視，另外學校也已經(jīng)提供了一個好的教學平臺，可以讓學生們接觸。而且對于地理學科來說，其實就是在講述大自然的動態(tài)變化，而納米技術在觀察、探索自然界也是可以應用到的。因為自然界的納米現(xiàn)象是可以運用到課堂上的。

（二）教學目標

1、將地理學科與自然界常見的納米現(xiàn)象巧妙結合，同時也可以激發(fā)學生的地理學習興趣，還可以將學生的對于科學的積極性提升。

2、例如：讓學生對于蟬翼疏水的本質(zhì)原因進行探究與探討，并且用找出納米結構的一些結構特征運用原子力顯微鏡。

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

（三）教學重點

1、教師要指導學生如何去查閱資料，了解自然界中常見的納米現(xiàn)象。

2、注意實驗過程中的注意事項，以及對于蟬翼的納米結構進行了解，探究其疏水原因，注重培養(yǎng)學生的思維發(fā)散以及動手操作能力。

（四）教學難點

1、如何將蟬翼樣品的制作做到最佳，學生的實踐操作能力可以得到鍛煉。

2、對于實驗得出的數(shù)據(jù)進行分析，解釋蟬翼疏水的本質(zhì)原因并讓學生進行了解及掌握。

（五）教學準備以及材料準備

1、實驗前首先讓學生通過網(wǎng)頁、雜志、書籍等形式查閱納米科學技術相關資料。

2、對于實驗中需要注意到的事項教師進行提前的講解，并給每組分發(fā)原子力顯微鏡儀器操作手冊。

3、每組學生操作一套教學型原子力顯微鏡，提前做好學生分組。（4—5人一組）

材料準備：3600B型教學型原子力顯微鏡（簡稱3600B型AFM）1套，計算機1臺，蟬1只，剪刀1個。這些儀器每組成員各1套。

（六）教學過程

納米科普實驗課作為我們的第二課堂進行教學，不僅可以使得學生對于我們的地理學科有了更深的領悟，也會使得學生對于科學技術有了更好的向往，起到培養(yǎng)學生熱愛科學的作用。而本實驗以生活中常見的動物蟬為例，以自然界中的實物進行微觀觀察，不僅可以讓學生直觀感受，還可以激發(fā)起學生的學習興趣和對納米實驗教學更好的認識。以探究實驗形式分析蟬翼疏水的原因，最后根據(jù)實驗所得的數(shù)據(jù)小組成員得出結論，最終教師進行總結。這樣的實驗教學設計不僅使學生體會到實驗的趣味性和生活化，還可以培養(yǎng)學生團隊協(xié)作解決問題的能力。在教學過程中，教師首先可以進行：1、問題創(chuàng)設情境

（1）教師首先可以將有關于納米技術的知識對學生的進行簡單的介紹，讓學生有所了解。

（2）其次教師可以將納米技術的在生活參與科研領域應用進行介紹，為學生創(chuàng)造一個基本的知識環(huán)境。

（3）引導學生善于觀察我們生活中的納米現(xiàn)象。

（4）對于學生課前提前準備好的納米現(xiàn)象進行提問。2、對于教學進行新思路的建立，提出新的研究任務（1）對于我們自然界為什么會出現(xiàn)納米的神奇現(xiàn)象。

（2）以蟬為例，演示疏水實驗。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、組織學生思考交流

而對于學生來說，當教師進行一步一步的引入教學時，學生就可以對納米現(xiàn)象有一定的初步了解，而且在與教師的一些課前互動也可以讓學生更好的對于實驗有一定的掌握。最后當學生進行實驗時，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，證實其疏水性能。接下來學生學生就會思考疏水的原因。教師此時就可以講解探究物質(zhì)微觀結構的工具---顯微鏡。對于電子顯微鏡、光學顯微鏡、掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡分別進行一一介紹。最后提出問題：哪種顯微鏡適合本實驗的探究。而學生自己之前就有一定的準備再加上教師的講解以及小組間的互相討論，就會很快就選好了原子力顯微鏡。最后御用原子力顯微鏡對蟬翼表面的納米級乳突結構進行觀察，學生可發(fā)現(xiàn)乳突間附有極薄的空氣膜，水無法滲透該膜，進而產(chǎn)生疏水性。

這樣的操作不僅可以使學生的動手實驗能力提高，學生的主觀性得到發(fā)揮，并且對于自然界的生物有一定的了解，也會對地理的自然學習有了更好的了解。除此之外，這樣的實驗教學還可以使課堂教學氛圍得到最佳的活躍狀態(tài)。

三、總結

對于中學生來說，納米技術或許對于他們來說不是經(jīng)常會用到。但是納米技術作為現(xiàn)在的一門新興的技術，作為21世紀最具有發(fā)展前景以及最具潛力的技術。同樣也作為我們學校的第二課堂所要涉及的知識學習。作為教師我們就不得不重視對于有關于納米知識的學習。除此之外，教師也要將納米有關的一些重要知識進行對學生們講解。因為納米技術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。在我們對于納米科普實驗課設計時，教師也要首先對自己的專業(yè)素養(yǎng)進行提高，教師只有有了足夠強的教學能力，才會將這一有關于納米學科的教學做好，學生也才會更加的在教學中學到真正的知識。在教育裝備不斷發(fā)展和教育教學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)以及對于其他知識的涉及，這些也必將會對我們的教學起到至關重要的作用。

[1]川合知仁主編，陸求實譯.《圖解納米技術的應用》.文出版社，2004.