北京冬奧會中的化學知識在化學教學中的應用

鄭嘉怡　張伊偉

摘要：2022年2月4日第24屆冬季奧林匹克運動會在北京順利開幕，綠色辦奧是此次冬奧會的亮點之一，其中蘊含了許多與中學化學有關的知識。在目前的化學教學當中，存在著與生活脫節(jié)的問題，導致學生厭學、對化學不感興趣等情況，面對這種局面，本文從課前引入、課中舉例、課后延伸3個方面，巧借此次北京冬奧會中的“綠色黑科技”來幫助學生更好的學習中學化學。

關鍵詞：化學教學;北京冬奧會;綠色化學

目前，課堂的課前引入存在著千篇一律的現(xiàn)象，不同的老師在不同的班級上課所用的課前引入、課中舉例、課后延伸幾乎一致，10年前和10年后的課堂并無太大區(qū)別，且與生活的距離太遠，學生無法完全投入到情境中學習。

因此，需要豐富課堂情景，從學生的興趣、已有的生活經(jīng)驗出發(fā)，并且能夠抓住其眼球，激發(fā)學習興趣。2022年北京冬奧會就是一個非常好的素材，冬奧期間正值新春佳節(jié)，全世界都十分關注首個雙奧之城的相關報道，教師可以運用此素材，與中學化學進行結合，讓學生感受化學的魅力無處不在。

一、綠色冬奧究竟“綠”在哪兒——課前引入

本次冬奧會的最大亮點之一便是綠色辦奧，學生對綠色冬奧的認識僅僅停留在詞匯的表面，并不了解其中的具體措施，那么綠色冬奧究竟“綠”在哪兒？

綠色交通

2022北京冬奧會近85%的賽事服務用車為天然氣車、混合動力車、純電動車以及氫燃料車。

在化學人教版教材九年級上冊的第七單元燃料及其利用的課題2燃料的合理利用與開發(fā)的教學引入中教師可以利用北京冬奧會綠色交通的相關信息，拉近化學與生活的距離，讓學生感受到化學在生活中無處不在，培養(yǎng)學生科學態(tài)度與社會責任感的核心素養(yǎng)。

CO2跨臨界直冷制冰技術

國家速滑館“冰絲帶”是全球首個采用CO2跨臨界直冷制冰技術的場館。此技術是一個實現(xiàn)碳排放值接近于0的相當先進、環(huán)保的制冰技術，常溫常壓下，CO2是氣體，在一定的高壓下，就會變成臨界狀態(tài)的流體，運送到需要制冰的地方，在蒸發(fā)的過程中就會大量的吸熱、制冷、制冰，并配套能源管理系統(tǒng)，合理的回收余熱，充分利用、節(jié)能。除了節(jié)能環(huán)保的要求，速滑場館對于冰面的要求也非常高，傳統(tǒng)制冷劑做的冰可能會不均勻，有的地方硬一點，有些軟一點，因為存在1.5度左右的溫差，而北京冬奧場館的冰溫差可以控制在0.5度以內，冰面非常均勻，速滑的速度可能也更快，有助于運動員創(chuàng)造更好的成績[1]。

在化學人教版教材九年級上冊中，第六單元碳和碳的氧化物的課題3二氧化碳和一氧化碳的教學引入中，教師可以利用北京冬奧會綠色“黑”科技——CO2跨臨界直冷制冰技術的相關信息。再將綠色新技術與傳統(tǒng)制冷技術進行對比，以前制冷主要使用氟利昂類的人工合成制冷劑，會破壞臭氧層，造成更嚴重的溫室效應。例如汽車空調常用的R134A制冷劑，對于溫室效應的影響是CO2制冷劑的上千倍。緊接著引導學生，“我國的科技發(fā)展速度迅猛，很多技術我們可能才剛聽說，現(xiàn)在在中國已經(jīng)可以大規(guī)模應用了。這一組組數(shù)據(jù)都是綠色辦奧的證明，更是減少碳排放的大事件，那么二氧化碳和一氧化碳到底有著怎樣的性質和作用，要促使我們力爭做到節(jié)能減排呢？今天我們就一起深度探尋一下二氧化碳和一氧化碳。”將時事與化學知識緊密銜接，自然過渡，有助于激發(fā)學生的學習興趣。

二、揭秘冬奧綠色建筑——課中舉例

（一）綠色建筑

本屆冬奧的一大亮點是充分利用夏季奧運會的“遺產(chǎn)”來節(jié)儉辦奧，其中有不少綠色首創(chuàng)。新建場館都是三星級綠色建筑，節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材，保護環(huán)境。

在化學人教版教材高中必修二中，第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素的第三節(jié)無機非金屬材料的教學中，教師可以利用冰絲帶、雪如意這兩個綠色新場館為例。雪如意用到的傳統(tǒng)無機非金屬材料有陶瓷、玻璃、水泥，冰絲帶則用到了水泥、黏土、陶瓷。冬奧會表面上是一次盛大的體育活動，其背后卻有許許多多化學的力量來輔助各項奧運賽事，通過熱點大事件講述化學知識，不僅能吸引學生的注意力，還能創(chuàng)建一個新穎的教學情境。

（二）冬奧官方制服

在北京冬奧會的開幕式上，各國運動員、引導員、志愿者的服裝引發(fā)了人們在網(wǎng)絡上的討論。開幕式正值我國冬季，天氣寒冷，為了方便工作人員在嚴寒中順利工作，主辦方在服裝上也花了不少心思。冬奧的官方制服將中國傳統(tǒng)山水畫與冬奧的雪山圖景相融合，采用熾熱科技、防水透濕科技以及石墨烯、聚熱棉、超級羽絨等高級材料，既兼顧保暖和環(huán)保，又弘揚的中國文化。

在化學人教版教材高中必修二中，第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素的第三節(jié)無機非金屬材料的教學中，教師可以在碳納米材料的講授中舉例冬奧會的官方制服，其使用到了新型無機非金屬材料——石墨烯。緊接著教師可以巧借冬奧會開幕式中的鴿子燈、動態(tài)雪花，來舉例說明新型無機非金屬材料在光纖傳輸、處理器等領域發(fā)揮著巨大作用。從每一個小細節(jié)都能發(fā)掘化學與北京冬奧會的聯(lián)系，讓學生感受到化學與生活的密切聯(lián)系。

三、冬奧綠色電力與生活——課后引伸

在供電方面，北京冬奧會是奧運歷史上首次所有場館，由可再生能源供電。張北柔性直流電網(wǎng)把風電、光伏發(fā)電直接輸送到各個場館，并且部分場館直接使用碲化鎘發(fā)電玻璃來發(fā)電。碲化鎘是一種光伏組件，不同于我們常見的晶硅組件，碲化鎘組件看起來就和普通玻璃一樣，還可以做成不同的顏色，也可以發(fā)電，適合光伏建筑一體化（BIPV）。平時做的光伏只能算是BAPV，把光伏組件加裝到原有的建筑上，而BIPV適合新建建筑，設計的時候把光伏部分加進去與建筑融為一體，以后的很多新建建筑都會如此。當然碲化鎘也只是其中的一種光伏組件，還有不同的組件適合不同的需求。[2]

在化學人教版教材高中必修二中，第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素的第三節(jié)講到了無機非金屬材料，課本上的舉例十分有限，教師可以將碲化鎘作為課后知識延伸，讓學生在課堂上學習后能了解到目前最新的應用領域，從化學的角度緊跟時事，激發(fā)學生的靈感，培養(yǎng)學生的科學探究與創(chuàng)意意識的核心素養(yǎng)。

2022年北京冬奧會帶給世人無數(shù)的驚喜和感動，與此同時其背后的化學知識也為本次冬奧會起到錦上添花的作用，在看到令人驚嘆的黑科技的同時，我們也要利用好這寶貴的知識素材，在化學課堂上全方位、多層次的展示給學生，促進理論與實踐的良性循環(huán)。化學教師應積極尋找生活中與化學相關的材料，為課堂教學輸入新鮮的血液，不斷將化學課程資源進行整合，使化學教學更上一層樓。

參考文獻：

[1]馬一太，王派.2022年北京冬奧會國家速滑館CO2制冷系統(tǒng)和國家雪車雪橇中心氨制冷系統(tǒng)的簡介[J].制冷技術，2020，40（2）：2-7.

[2]劉曉蕾，賈文穎，季昕.綠電從冬奧走來[J].神州學人，2022，（2）：9-19.

1安慶師范大學21級教育專碩（化學）研究生，目前研究生在讀。

2安慶師范大學19級化學專業(yè)本科生，目前本科在讀。