科研前沿在大學化學中的應用論文

　　一、合理安排教學內容

　　應上好緒論課。作為大學化學課的第一次課，如果能取得好的教學效果，對后續(xù)教學工作的順利開展以及學生能學好這門課程至關重要。緒論的內容應該讓學生有耳目一新的感覺，滿足他們的好奇心以及期盼心理。一般而言，學生關心的是大學化學與專業(yè)之間的關系及學好大學化學對將來的發(fā)展有怎么樣的作用。因此，緒論課要解答學生的疑問，突出大學化學這門基礎課的重要性�，F(xiàn)代科技飛速發(fā)展，許多新材料隨之而生，而新材料的應用又促進了科技的進步[3]。大學化學這門課程有著極為豐富、熱門的科學前沿知識，如超導材料、記憶合金、不碎玻璃、納米材料、不銹鋼、導電塑料、石墨烯等，這些科學前沿知識能夠極大地激發(fā)學生的學習興趣。在緒論課中講述一些新材料的意外發(fā)現(xiàn)，乃至研制成功，再到實際應用，這樣一些有趣的內容，往往會引起師生的共鳴，達到期望的教學效果。實踐表明，適當講解關于科研前沿的內容，有助于培養(yǎng)學生學習大學化學的興趣。化學學科的內涵極為豐富，學科交叉和融合是現(xiàn)代各科學發(fā)展的一大特點。在新形勢下，當前教學改革的發(fā)展趨勢要求人才須按照社會發(fā)展的需求來培養(yǎng)。因此，在大學化學的教學過程中，應當結合學生的專業(yè)方向來選取適當的科學前沿內容。此外，科學前沿的新成果不斷涌現(xiàn)，課程的教學內容也必將隨之不斷調整�；�礎理論教學是大學化學課程教學的必不可少的關鍵環(huán)節(jié)。

　　許多基礎理論，由于不能及時與實踐相結合，學生在學習過程中很難體會其含義，達不到學以致用的效果。例如，講解熱力學第三定律“在絕對零度，任何完美晶體的熵為零”時，學生只能從文字上得到“絕對零度不可達到”這個結論。實際上，學生對“是否存在降低溫度的極限”這一問題非常感興趣。此時，若給學生引入最新的研究報道：2014年10月22日，意大利國家核物理研究院下屬的格蘭薩索粒子物理國家實驗室宣布，他們將一立方體銅塊冷卻到6毫開（零下273.144攝氏度），這一溫度幾乎接近“絕對零度”（零下273.15攝氏度）。實踐表明，這個最新報道的引入不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，還能讓學生了解雖然絕對零度在實際生活中似乎無法達到，但科學家還是不遺余力地嘗試著接近絕對零度。通過科學家對絕度零度的不斷追求，讓學生認識到科學永無止境，激勵他們學習科學工作者那種鍥而不舍的精神。做到教學內容的合理安排，這就要求教師在充分理解教材的前提下，準確地把握相應的知識體系與所設的培養(yǎng)目標。另外，為了能夠將相關科學前沿知識充分應用到大學化學的教學中，教師應深入學習該學科的新知識，追蹤該學科的相關科技研究最新發(fā)展趨勢和動態(tài)，精心選取相關科學前沿知識來充實課堂教學內容，讓學生可以學以致用。例如，在講解原子結構相關章節(jié)時，可以講解碳的不同形態(tài)的材料，如金剛石、石墨、富勒烯、碳納米管、石墨烯等。本文以石墨烯以及單層石墨烯的誕生歷程為例來講解。單層石墨烯是由英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·杰姆和克斯特亞·諾沃肖洛夫于2004年發(fā)現(xiàn)的。他們制備單層石墨烯的方法非常簡單，先從石墨中剝離出比較厚的石墨片，之后將這個比較厚的石墨片的兩面都粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把較厚的石墨片一分為二。不斷地重復這樣的操作，得到的石墨片也越來越薄，最后，他們可以得到僅由一層碳原子構成的薄片，這是單層石墨烯的誕生歷程。從此以后，石墨烯的制備方法層出不窮，經過近幾年的發(fā)展，科學家發(fā)現(xiàn)，離單層石墨烯的工業(yè)化生產越來越近。安德烈·杰姆和克斯特亞·諾沃肖洛夫因其在單層石墨烯的特別貢獻獲得2010年諾貝爾物理學獎。此外，引入石墨烯的最新研究進展：石墨烯微片規(guī)模化生產技術已經成熟，其下游運用研發(fā)成果層出不窮。石墨烯未來五年在光電顯示、半導體、觸摸屏、電子器件、儲能電池、顯示器、傳感器、半導體、航天、軍工、復合材料、生物醫(yī)藥等領域將呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長。這不但會讓學生很輕松地完成本課教學內容的學習目標，掌握抽象理論中原子結構化學鍵與物質形態(tài)的關系，又能了解當前無機化學的前沿領域，大大增加學生對抽象結構化學的學習興趣。

　　二、注重理論結合實踐

　　在教學內容上，要注重理論與實踐相結合，鼓勵學生探索創(chuàng)新。在固體結構章節(jié)，學生對晶體中原子的周期排列、晶胞在三維方向的重復堆積，以及晶體的結構特征等知識點很難理解，認識和想象力跟不上教師的講解。此時，可以將學生帶出課堂，到實驗室中讓他們通過親身體驗去認識晶體結構。在實驗室，學生可以接觸大型的科研儀器———X射線單晶體衍射儀。X射線單晶體衍射儀的分析對象是一粒獨立的晶體，就像我們所看到的一粒鹽或一粒砂糖。單晶中，原子或原子團呈周期性排列，如果將X射線（如Cu的Kα輻射）照射到單晶上，就會發(fā)生衍射，接著對所得衍射線的數據分析可以解析出晶體中各個原子的排列情況，解析出晶體的結構。晶體的結構可通過測試的方法來確定，這對物質性能的解釋、學科的發(fā)展以及新產品的生產和研發(fā)等，具有很大的作用。例如，2014年，中科院院士、著名結構生物學家、清華大學施一公教授研究小組首次在世界上揭示人源γ分泌酶復合物的精細三維結構，發(fā)現(xiàn)人源γ分泌酶復合物與阿爾茨海默癥（俗稱老年癡呆癥）的發(fā)病直接相關，這為理解γ分泌酶復合物的工作機制以及老年癡呆癥的發(fā)病機理提供重要依據。這一例子的講解，可以極大地加深學生對晶體結構的認識，激發(fā)對晶體結構學習的興趣。

　　三、利用多樣的教學方式

　　教學方式是達成教學目標的重要環(huán)節(jié)。由于教學內容的側重點不同，需要采取靈活的教學方式�；�礎理論知識具有明顯的理論特點，課堂教學以講授為主，在多媒體課件及相關視頻的輔助下生動地呈現(xiàn)教學內容，可以有效地提高課程教學的效率。在大學化學課的教學過程中，特別是在引入相關科學前沿知識來講解時，充分利用多媒體來教學，將一些科技現(xiàn)象和流程通過動畫形象逼真地演示出來，更能為學生提供眼、耳等感官刺激，使他們的思維變得更加活躍，對于相關的知識點也就更容易理解和接受。此外，啟發(fā)學生思考，使他們主動學習。教師在課堂上要經常提出一些問題，引導學生進行討論，之后根據情況對某些問題的解答進行補充和擴展。教師還應注重鼓勵學生積極參加各類大學生創(chuàng)新活動或專業(yè)科技競賽，還可以讓參與教師的科研活動，通過這些活動激勵學生積極主動學習，提高他們的動手能力和創(chuàng)新能力。

　　四、結束語

　　在大學化學的教學過程中，適當地引入相關的一些科研前沿知識，既能讓學生在學會課本知識的基礎上了解一些科學前沿的相關研究進展，還能激發(fā)學生的求知欲，由被動接受式學習變成主動求知型學習，提高學習興趣，真正體會到學習的樂趣。教師結合科研前沿知識，在教學內容和教學方式方面進行改革，可以提高教學質量，達到更好的教學效果，這更符合培養(yǎng)創(chuàng)新人才理念的要求。

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