化学是一门前沿科学

　　介绍化学前沿知识 培养学生的科学素质

　　当前，素质教育的呼声日益高涨，素质教育要以提高国民素质为根本宗旨，国民素质主要包括健康素质、文化教育素质和科学教育与现代科学精神、现代科学方法等。随着现代高新技术的迅猛发展，从某种意义上说，21世纪是个科技社会，科学素质已越来越成为一个现代人基本素质中不可缺少的重要组成部分。科学素质是以一定的科学知识为基础，适应人在现代社会各种与科学或科学成果相关的活动和发展中所需要的由情感、态度、方法、能力等诸因素综合而成的基本品质。它在一定程度上决定了人与现代社会的适应程度。

　　化学是一门以研究物质组成、结构、性质、变化为对象的自然科学。随着自然科学的发展，化学与生物、材料、能源等众多学科交叉、渗透、融合，化学研究的范围扩展到宇宙空间、人类社会、微观世界的各个领域，化学无处不在，无处不有。化学已成为高科技发展的强大支柱。美国Owens等也将化学认为是处于当今世界上决定着科技发展方向的三大学科（材料学、生化与分子生物学、环境学）的中心。所以，化学是21世纪的中心科学。而我国现行的化学教材由于更新缓慢、调整周期较长，内容比较陈旧，远远滞后于现代高新科技发展，缺乏时代感。这样学生尽管书本知识学了不少，但毕业后面对高速发展的科技社会，眼花缭乱，不知所措。在高科技蓬勃发展的今天，面对世界科技飞速发展的挑战，我们教育工作者必须转变教育观念，以提高全民族的素质为已任， 重视化学教学内容的更新与改造，尤其要重视将前沿的科学研究与中学化学基础知识结合起来，使课堂教学具有时代气息，培养学生的科学素质。

　　一、介绍化学前沿知识可充实学生的科学知识

　　科学知识是构成科学素质的基础要素，没有掌握一定的科学事实，所谓科学素质也无从谈起。人才的学识必须与时代发展相适应，与科技进步相结合。而化学处于自然科学的中心位置，介绍化学前沿知识，对充实学生的科学知识是非常必要的。

　　在课堂教学中可将前沿的科学研究与中学化学基础知识结合起来。如讲授铝热反应时，介绍利用铝热反应的原理定向爆破拆除旧楼，主要是利用铝热反应熔断钢筋使楼房定向倒塌；讲硅酸盐工业时，可向学生介绍新型玻璃；讲硬水及其软化时，可向学生介绍纳米技术在净水中的应用；讲二氧化硅时可介绍光导纤维在现代通信中的应用；讲煤和石油时，可介绍目前各国开发新能源的举措：⑴美国一些科学家开发利用人体能，一些超级市场将顾客拉门消耗的能量贮存起来，转化为电能，用于超级市场的电能消耗。⑵英国农村大面积种植油菜，用植物油代替石油。⑶英国科学家将青草放入特制的容器里，在实验室里模拟地壳变迁，用植物制取石油。⑷英国科学家对一种嗜热链球菌进行基因移植后，新繁植后的大量细菌在190℃温度下，把稻草中的植物纤维变成乙醇。⑸英美科学家通过在热水中迅速繁植的酶的作用，成功地将葡萄糖转化为H2和H2O，而氢气是一种无污染的燃料。⑹科学家受植物光合作用的启示，正在研究寻找类似于叶绿素功能的物质，以实现在常温常压下利用光能分解水制氢气；讲硅时，可向学生展示硅表面结构 的STM（扫描隧道显微镜）图像，介绍扫描隧道显微镜等新的测试手段；在讲到碳的同素异体时，把C60及富勒烯的发现、性能、应用等介绍给学生，不仅能使学生的化学知识与超导、电磁、催化、医药等科学知识相互联系、相互融合，同时还可以使学生关注电子技术、材料科学等新理论、新技术的研究成果和发展动态等等。

　　我们通过课堂中的不断渗透，让学生尽早接触先进的知识和技术，了解化学在现代科技中的应用，不仅让丰富了学生的科学知识，而且可以开拓学生的思路，可使学生看到和体会科技进步和竞争。

　　二、介绍化学前沿知识的研究可培养学生科学的方法

　　科学的方法是科学素质育成的核心要素，科学的方法论可以在更上位层次上有助于良好科学素质的育成，要从科学方法论和科学素质培养的高度重新认识化学教学。在中学化学教学中有意识地进行逻辑推理、实验探索和验证、建立模型等各种科学方法的渗透。

　　例如，在讲授金刚石和石墨结构时，一定会介绍化学研究的几大热点之一——球烯，但我们不应只告诉学生C60的结构和讲解97年的高考题，更要注意介绍球烯的发现和发展：1985年科学家用激光照射石墨时，通过质谱法首次检测出C60、C70等纯碳分子，化学家为确定其分子结构而冥思苦想，如果C60的60个碳原子以金刚石的四面体结构或石墨的六边形层状结构成键，则因存在着“悬键”，C60的化学性质就应非常活泼，这显然与实际情况不符。后来，受著名的顶形建筑师R·B·Fuller所设计的拱形圆顶建筑结构的启发，H·W·Kroto认为，C60分子结构也应具有与拱形圆顶类似的球形结构，用这样的结构就可使C60分子结构避免产生“悬键”，因而和C60的“稳定”性质吻合起来。经研究小组热烈地讨论，反复计算，最后提出C60分子具有封闭球形笼式结构的设想，又经C60的红外光谱和13C核磁共振光谱证实了他们的设想。C60的发现和发展过程中，科学家运用的逻辑推理、实验探索和验证、建立模型等科学方法会给学生以深刻的熏陶和感染，促进了学生科学方法的形成和提高。在化学教学中，结合此类具体事例向学生进行科学方法教育，生动直观，学生一旦将科学方法内化为自己的思维方法和形为方式，就会像先辈那样去获取知识，有效地解决问题。为将来从事科研，从事创造性工作打下扎实的基础。

　　三、介绍化学前沿知识可激发学生的科学精神

　　科学精神是科学素质育成的人格要素，是科学素质的灵魂，是体现现代人素质的重要标志之一，是人们从事科学活动是成功的基本保证。

　　化学最新科技成果是科学家经过了千辛万苦的探索才取得的，其间不知凝聚了多少化学家的心血和汗水，交织了多少化学家的痛苦与欢乐。化学教学中向学生介绍这些杰出化学家的成长过程、研究工作和伟大功绩，学生必然会被他们坚韧不拔的毅力、刻苦奋斗的精神、艰苦卓绝的劳动、辉煌灿烂的成就所感动，从中受到感染和启迪，在潜移默化中树立起勇于探索、勇于创新、追求真理的科学精神。同时，在介绍前沿科技时，教师表现出的热爱化学、崇尚科学的情感和价值观的“身教”也会对学生科学精神的形成产生深远的响。

　　科学的知识、科学的方法、科学的精神，三者从不同侧面构成了人的科学素质。在化学教学中不断渗透前沿科学，不仅培养了学生的科学素质，而且可使学生的学习目的性更加明确，紧紧跟上时代的步伐，使化学教育富有生命力、感染力与时代感。