在化学课堂教学中如何应用前沿化学科学研究知识
江西省崇义县第二中学 吴飞
一、"化学科学研究前沿"的概念与内涵
所谓化学科学研究前沿中的"前沿"就是指"前部"与"边缘"，这些知识都与每节课学生应掌握的知识密切相关，或是承前、或是启后、或是左右相关。
这些知识若是教师在课堂上稍有提及并且恰到好处，就会让学生受益匪浅。如：有机化学的立体化学可以和几何思维息息相关；元素周期表的发展史会增强学生的记忆；以及在有关章节提到的新型陶瓷材料、相似相容原理、神奇的催化剂等等。这些知识基本上是常识性介绍的，不仅激发学习兴趣，更是自然辩证法教育的好素材。但是如果教师对这些知识视而不见，只是一味地把教学目标要求的考点当作死记硬背的教条，孤立地塞给学生，不利于学生对所学知识的吸收，是违背新课程标准的基本理念的。
二、"化学科学研究前沿"对教育教学的作用
1.有利于学生对基础知识的理解、记忆和掌握
对于科学知识而言，每一章、每一节都不是孤立存在的，而是整个知识体系中的一个环节，所以在讲授每一部分知识的过程中，承前启后、拓宽左右，这样做绝不是画蛇添足，而是促进学生对所学知识的理解和消化，拓宽学生的科学思维。
如在处理胶体的丁达尔效应的课堂上，我先从"科学史话"中的丁达尔发现过程介绍它的原理，然后重点讲述和板书"丁达尔效应的概念和应用"，之后根据粒子直径大小的特征直接介绍胶体发生电泳的现象及原理。这样处理后，学生通过物理学中的电学、光学等原理综合理解了这个知识点，从而增强记忆、促进掌握。
2.有利于激发学习兴趣，发展科学想象力
伟大的科学家爱因斯坦曾经说过："想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。"前沿知识的讲述就是在学生已有知识的基础上，提出新问题，营造探究问题的驱动力，激发学生新的求知欲望和对科学的想象力。这样才能激励未来人才对未知领域不断探索。早在初三的化学课上，学生就熟知：与我们密不可分的"空气的组成问题"经历了卢瑟福、普利斯特里和拉瓦锡等科学家前仆后继的研究探索和争辩历程才确定了氧气和氮气的混合存在，直到20世纪，稀有气体及其化合物的逐渐发现才使人类彻底地认识我们身边须臾不可离开的空气。所以学生对科学界的发展进步有着启蒙认知，在高中课堂上，可以不断地循循善诱，发挥学生的科学想象力，激发探究热情。
在讲授选修三教材的原子结构部分时，用了四个物理量，即能层、能级、轨道、自旋描述核外电子的运动状态，我用两课时完成了基本知识的讲解，最后在下课前两分钟告诉学生：核外电子的运动尽管速度很大（每秒钟可绕地球8圈），又没有固定的轨道，但是有一定的规律：可以用数学表达式描述和计算--那就是薛定谔方程。有意钻研化学的同学，在大学可以学到。听到这些话，学生们瞪大了眼睛，无不惊叹于如此复杂、测不准的电子云，竟然可以用方程式去解。像这样的前沿知识，仅用三言两语，就可以极大程度地激发学生的兴趣和想象力。
3.有利于培养学生发散思维能力和创新精神
发散思维是指"是指大脑在思维时呈现的一种扩散状态的思维模式，它表现为思维视野广阔，思维呈现出多维发散状"。心理学家认为，发散思维是创造性思维最主要的特点，是测定创造力的主要标志之一。在课堂上"前沿知识"的教学，突破了"填鸭式教育"的固有模式、克服了常规的思维定势，启发了学生的发散性思维和创造性思维。
比如学生在学习了"常见金属--铁、铝的性质和应用"已经知道的：铝由拿破仑时代的"皇家金属"变成现代的"家常金属"是因为掌握了电解的冶炼技术，之后再通过阅读"科学视野"部分学生又了解到：钛是继铁、铝之后的第三金属，将在未来的尖端领域起到不可或缺的作用，21世纪将是钛的世纪。那么将来的社会是否对金属材料还有更高的要求？金属领域是否还有我们未知可用的材料？已知的金属还有哪些性质和用途是我们没有发现和利用的？这些问题都将带学生们进入更高远的创新思维领域。配合后面章节中"用途广泛的稀土金属--冶金工业的维生素"，学生们会知道原来除了身边常见的材料，金属的世界还那么广大，未来需要探索的材料及用途还有那么多。
三、准确把握"化学科学研究前沿"
1.当前新课标要求
就中国学生的特点来说，他们在国际上参加青少年奥林匹克竞赛拿一等奖的不少，但是在科学界拿诺贝尔奖的不多。由此可见，我们的教育不能只注重于说教，更不能为了应试而教学，而是应该全面注重人才综合素质的培养，要在传授知识的同时，激发兴趣、培养能力、开发智力。许多"化学科学研究前沿"虽然并不是考试所需掌握的内容，但是能促进学生对考点的理解和掌握，同时，培养学习兴趣，激发创造力，有时，还是思想教育和辩证唯物主义不可多得的教学资源。因此，教师在课堂教学上，对"前沿知识"是绝不可忽视的。
2.把握"前沿知识"对教师的要求
（1）全面了解教材
首先教师要做的就是全面把握教材，深度把握考试大纲，详尽地了解每一章节的知识容量及重难点情况，并能够对前后章节的相关知识了如指掌。只有这样，在时间有限的课堂上，教师首先以完成每一节的教学任务为前提，及时了解和发现学生的接受能力和掌握情况，才能对"前沿知识"的介绍做到有的放矢、环环相扣。
（2）课堂上把握尺度
说起对"化学科学研究前沿"教学应该把握的尺度，笔者通过和一些学生的交流和调查，大致分为两方面予以论述：首先是时间方面，在课堂40分钟的有限时间内，除了对教学内容的讲述、教学重难点的处理以及简单的练习，对于"前沿知识"的介绍大致需要多则五六分钟，少则两三分钟的时间，绝不可喧宾夺主，冲击了主干知识。
其次，是深广度方面，具体操作起来可以视情况而定。有的可以点到为止，如：用火箭为什么能上天来简介氮氧化合物的氧化性及有机燃料的多样性在科学前沿领域的贡献；有的可以简单过渡，如：有机化学的"科学史话"中提到：凯库勒研究苯，集中精力以致夜有所梦地梦见一条蛇咬住了自己的尾巴，由此想到了苯是环状结构的传奇性发现历程。在强调"苯环结构"时，就可以简单提及，用此故事性过渡，可大大增强学生的记忆和兴趣；有的可以在即将结课的最后几分钟用三言两语阐述，让学生知道还有很多的未知领域，从而激发他们的科学求知欲和探索欲。如学习了"糖类油脂蛋白质"三大营养素的知识后，下课前我告诉学生："现在我们认为有机物的合成和转变就是生命的化学起源，但是当前的实验能力无法模拟大约40亿年的生命进化史，所以一切都还只是假设和推断，真正的谜底还需要科学后人予以揭开。"学生下课后对此问题兴趣不减、讨论良久。
总之，在新课程标准精神的启发下，有意识地运用教材中的"化学科学研究前沿"教学，不但可以把学生需要掌握的知识和可以了解的内容做到融会贯通，更能够极大地提高他们的学习兴趣和对科学探索的好奇心。这都将有利于科学知识在高中生的头脑中发挥更大的作用。
2015年