依托高中化学开展科技创新活动彰显化学学科魅力

摘 要：新课改要求各学科任课教师开设选修课，作为化学教师，如何依托化学学科开展选修课活动成为当务之急。本文尝试以科技创新小组的形式，从解决化工实际问题、农业生产、社会生活、实际问题、环保问题等方面带领学生开展科技创新活动，使学生体会化学学科魅力。

关键词：高中化学；科技创新；化学学科魅力

科技创新是一个国家发展的根本，而具有创新精神和创新能力的科技人才的培养则更是重中之重。我们的生活与化学学科息息相关，很多的事件例如污染问题、环境保护、农业生产、工业生产等等，都需要用到化学知识，因此以化学学科为基础，以化学教师为主导的科技创新研究，有助于进一步提升化学学科魅力。从科技创新的内涵来看，主要有三个层次的涵义，即产品创新，如苹果手机开创了一个手机的新时代，其次是技术创新，新技术的不断涌现，进一步促进了全球科技的发展，第三是方法创新，以往的一些落后的方法可能导致环境污染的产生，通过新的生产方法，可以有效避免一些环境污染问题的发生，进一步保护我们的生存环境。

1.以化学为基础解决化工实际问题

有一学生的父亲给我们带来了这样一个困惑：在用废铁置换含铜工业废水的过程中，经常因为铜包裹了铁片导致反应停止，得到的铜因为含有铁而品质不高，反应缓慢。为此，我们利用科技创新小组，开展了针对性研究。

（1）研究课题 工业含铜废水中铜单质的提取

（2）遇到问题 怎样让反应快而完全，含铁少？

（3）学生提出方案，如：

是不是因为废铁中的铁锈造成反应不能够完全？

是不是因为铁片大造成的？如果换成铁粉效果是否会好一点？

学生提出意见：实际生产中不可能有大量的铁粉供应，其次成本会不会上升，第三，现在的废铁价格便宜，如果先除铁锈的话，消耗酸，成本又会上升。

学生提出一个又一个方案，一个个的被否决。学生最终提出：能否让置换出来的铜不要附着在铁片上？学生联想到原电池原理，能否用一些铜棒和废铁相连，使析出的铜附在铜棒上？通过实验验证，方案确实可行，帮助小化工厂有效解决了实际生产问题，收到了很好的效果。

该案例我们发现，工业生产中的一些问题，不一定都是那么神秘莫测，有一些甚至可以用高中化学知识来解决问题，通过类似的科技创新研究，可以进一步激发学生学习化学，利用化学的兴趣。

2.以化学为基础解决农业生产问题

随着耕地面积的减少，增加粮食产量势在必行。学生在阅读杂志的时候，发现这样一个案例：在美国一个地方，那里的土地是黑色的，农作物生长特别旺盛。研究发现，土壤中活性炭颗粒含量特别高。而活性炭具有储存水分，吸收养分等性质，所以农作物产量比较高。再联想到嘉兴市，由于天然气、煤气等大面积的使用，以前作为农村燃料的作物秸秆现在无用武之地，大多被堆放在田头，又占地方，所以被农民伯伯一把火烧掉了，浓烟滚滚，又带来了安全隐患。学生提出能否将农作物秸秆碳化还田，提高作物产量？

（1）研究课题《稻草秸杆碳化还田及在菠菜上的应用探索》。（2）遇到的问题如何将秸秆碳化，使用活性炭后作物生长的实际效果。（3）学生提出方案：

3.以化学为基础解决社会生活问题

在实际生活中，我们也经常性遇到一些与化学相关的问题，若处理不慎，往往又会造成巨大的人员伤亡或者财产损失，因此，在日常的化学教学中，我们根据一些真实的新闻事件，与学生一起探讨，寻求解决类似问题的方法。

桐乡是榨菜之乡，农民自备榨菜窖腌制榨菜在桐乡非常常见。但是有一年，农民在清理榨菜窖污水时，不幸连续造成多起多人中毒死亡的事故。根据新闻通稿，可以发现农民中毒的主要原因是吸入了污水中散发出来的硫化氢气体所致。据此，学生开展了科技创新研究。

（1）研究课题 榨菜窖污水处理研究

（2）遇到的问题 如何避免硫化氢气体中毒

（3）学生提出解决方案：

先充分搅拌，等气体散尽后再处里；（静置一段时间后可能又会产生硫化氢气体）

直接用抽水机将污水抽到河中；（是否会造成河水污染？）

采用化学药品处理污水，防止产生硫化氢气体；（哪种药品可以和硫化氢气体反应？）

在提出方案，不断地否定的过程中，我们离最终的结果越来越近。最终根据高中化学知识，可以用碱性物质与硫化氢气体反应。而我们生活中常见的碱性物质就是熟石灰！经过实验，发现使用熟石灰处理过的废水，基本已经闻不到硫化氢的臭味。

在本案例中，我们体会到只要善于观察生活，化学无处不在，只要善于分析，利用高中化学知识，可以解决一些棘手的小问题。

4.以学科综合为基础解决实际问题 体会学科综合之美

尽管初中科学教材的使用，已经将近二十年，很多科学教师已经通晓了化学、物理、生物、地理等学科，但是由于高中还是分科教学，很多教师只管自己的学科，对于其它学科，基本不闻不问。在实际的研究过程中，很多学生提出课题分属于其它学科，有的甚至需要学科间的综合。

例如有同学家中的老电脑通过无线网卡与无线路由器连接，但是由于距离较远，信号时强时弱，传输速度受到信号的影响而变得缓慢。是否可以通过一些办法来改善信号的强弱呢？

（1）研究课题 无线网卡接收增益器的研究

（2）遇到的问题 现有的无线网卡与无线路由器距离过远，信号过弱。

（3）解决方案

买一个信号更强的无线路由器？（又要浪费钱，换个方法行不行？）

把路由器搬到离电脑更加近的地方？（如果可以，估计早搬了）

是不是可以做一个类似雷达一样的装置，提高无线网卡接收信号的能力？

现有的参考卫星接收天线，是否可以起到增强信号的功能？

学生找来了一个不锈钢锅盖，将无线网卡固定在锅盖的中间，在通过数据线连接到电脑（原来是无线网卡直接连接到电脑），经过不断地测试，改装，最终达到了较好的效果，有效地达到了信号增益的目的。

5.用化学化工知识解决环保问题

随着各地区工业的重视，环境污染不可避免。在报纸网络都充斥这各种各样的环境污染事件，造成了农业生产的损失，人民身体健康也深受其害。由于砖瓦厂烟囱排出的废气、烟尘等污染桑叶，导致蚕宝宝中毒事件时有发生，据分析，是由于烟尘当中的灰尘导致的，到后来不得不在养蚕的时候关停全市砖瓦厂。为此，学生又提出了这一个新的课题。

（1）研究课题 烟囱灰尘处理研究

（2）遇到的问题 怎么样除去烟囱排放的废气中的烟尘

（3）解决方案

采用适当的燃料，降低灰尘的排放量。例如采用无烟煤。（成本高，企业不可能采用）

增大空气的进气量，使燃料完全燃烧。（砖瓦厂烧砖的窑洞体积大，难以避免局部地方发生不完全燃烧，空气进气量过大又会造成温度低，砖块烧结温度不够）

是否可以对烟囱处理，把灰尘留下来？

在高中化学课本上，曾经提到面粉厂为了避免面粉粉尘爆燃，采用静电除尘的方法进行处理。为此，学生提出是否可以在烟囱的顶端加装静电装置，除去废气中的烟尘？静电装置如何设置？如何产生静电？一个个的问题接踵而来，但是经过师生合作，共同努力，查找资料文献，访问专家等等，并且通过设计，制作了一个简单的静电除尘模型，经过不断改进，除尘效果良好。

在很多的教师和学生看来，科技创新是一个高不可攀，遥不可及的，很多学生甚至闻创新而色变。通过这种创新小组的形式，利用简单的化学原理，解决日常生活、工业生产、农业生产、家居生活中的一些简单的问题，拓展了学生的视野，学生的创新精神得到显著提升。化学是精彩的，学习化学应该是快乐的，但是，如果我们能够乘着这股新一轮课改的东风，积极带领学生开展基于高中化学的科技创新活动，相信一定开创化学学科的新天地。