北京冬奧會(huì)中的化學(xué)知識(shí)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)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(yùn)動(dòng)會(huì)在北京順利開(kāi)幕，綠色辦奧是此次冬奧會(huì)的亮點(diǎn)之一，其中蘊(yùn)含了許多與中學(xué)化學(xué)有關(guān)的知識(shí)。在目前的化學(xué)教學(xué)當(dāng)中，存在著與生活脫節(jié)的問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)、對(duì)化學(xué)不感興趣等情況，面對(duì)這種局面，本文從課前引入、課中舉例、課后延伸3個(gè)方面，巧借此次北京冬奧會(huì)中的“綠色黑科技”來(lái)幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí)中學(xué)化學(xué)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué);北京冬奧會(huì);綠色化學(xué)

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(jí)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(wú)太大區(qū)別，且與生活的距離太遠(yuǎn)，學(xué)生無(wú)法完全投入到情境中學(xué)習(xí)。

因此，需要豐富課堂情景，從學(xué)生的興趣、已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，并且能夠抓住其眼球，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。2022年北京冬奧會(huì)就是一個(gè)非常好的素材，冬奧期間正值新春佳節(jié)，全世界都十分關(guān)注首個(gè)雙奧之城的相關(guān)報(bào)道，教師可以運(yùn)用此素材，與中學(xué)化學(xué)進(jìn)行結(jié)合，讓學(xué)生感受化學(xué)的魅力無(wú)處不在。

一、綠色冬奧究竟“綠”在哪兒——課前引入

本次冬奧會(huì)的最大亮點(diǎn)之一便是綠色辦奧，學(xué)生對(duì)綠色冬奧的認(rèn)識(shí)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(huì)近85%的賽事服務(wù)用車為天然氣車、混合動(dòng)力車、純電動(dòng)車以及氫燃料車。

在化學(xué)人教版教材九年級(jí)上冊(cè)的第七單元燃料及其利用的課題2燃料的合理利用與開(kāi)發(fā)的教學(xué)引入中教師可以利用北京冬奧會(huì)綠色交通的相關(guān)信息，拉近化學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生感受到化學(xué)在生活中無(wú)處不在，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感的核心素養(yǎng)。

CO2跨臨界直冷制冰技術(shù)

國(guó)家速滑館“冰絲帶”是全球首個(gè)采用CO2跨臨界直冷制冰技術(shù)的場(chǎng)館。此技術(shù)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)碳排放值接近于0的相當(dāng)先進(jìn)、環(huán)保的制冰技術(shù)，常溫常壓下，CO2是氣體，在一定的高壓下，就會(huì)變成臨界狀態(tài)的流體，運(yùn)送到需要制冰的地方，在蒸發(fā)的過(guò)程中就會(huì)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(chǎng)館對(duì)于冰面的要求也非常高，傳統(tǒng)制冷劑做的冰可能會(huì)不均勻，有的地方硬一點(diǎn)，有些軟一點(diǎn)，因?yàn)榇嬖?.5度左右的溫差，而北京冬奧場(chǎng)館的冰溫差可以控制在0.5度以內(nèi)，冰面非常均勻，速滑的速度可能也更快，有助于運(yùn)動(dòng)員創(chuàng)造更好的成績(jī)[1]。

在化學(xué)人教版教材九年級(jí)上冊(cè)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(xué)引入中，教師可以利用北京冬奧會(huì)綠色“黑”科技——CO2跨臨界直冷制冰技術(shù)的相關(guān)信息。再將綠色新技術(shù)與傳統(tǒng)制冷技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，以前制冷主要使用氟利昂類的人工合成制冷劑，會(huì)破壞臭氧層，造成更嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。例如汽車空調(diào)常用的R134A制冷劑，對(duì)于溫室效應(yīng)的影響是CO2制冷劑的上千倍。緊接著引導(dǎo)學(xué)生，“我國(guó)的科技發(fā)展速度迅猛，很多技術(shù)我們可能才剛聽(tīng)說(shuō)，現(xiàn)在在中國(guó)已經(jīng)可以大規(guī)模應(yīng)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(zhì)和作用，要促使我們力爭(zhēng)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?！睂r(shí)事與化學(xué)知識(shí)緊密銜接，自然過(guò)渡，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(diǎn)是充分利用夏季奧運(yùn)會(huì)的“遺產(chǎn)”來(lái)節(jié)儉辦奧，其中有不少綠色首創(chuàng)。新建場(chǎng)館都是三星級(jí)綠色建筑，節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材，保護(hù)環(huán)境。

在化學(xué)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(wú)機(jī)非金屬材料的教學(xué)中，教師可以利用冰絲帶、雪如意這兩個(gè)綠色新場(chǎng)館為例。雪如意用到的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)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(huì)表面上是一次盛大的體育活動(dòng)，其背后卻有許許多多化學(xué)的力量來(lái)輔助各項(xiàng)奧運(yùn)賽事，通過(guò)熱點(diǎn)大事件講述化學(xué)知識(shí)，不僅能吸引學(xué)生的注意力，還能創(chuàng)建一個(gè)新穎的教學(xué)情境。

（二）冬奧官方制服

在北京冬奧會(huì)的開(kāi)幕式上，各國(guó)運(yùn)動(dòng)員、引導(dǎo)員、志愿者的服裝引發(fā)了人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上的討論。開(kāi)幕式正值我國(guó)冬季，天氣寒冷，為了方便工作人員在嚴(yán)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(guó)傳統(tǒng)山水畫(huà)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(jí)羽絨等高級(jí)材料，既兼顧保暖和環(huán)保，又弘揚(yáng)的中國(guó)文化。

在化學(xué)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(wú)機(jī)非金屬材料的教學(xué)中，教師可以在碳納米材料的講授中舉例冬奧會(huì)的官方制服，其使用到了新型無(wú)機(jī)非金屬材料——石墨烯。緊接著教師可以巧借冬奧會(huì)開(kāi)幕式中的鴿子燈、動(dòng)態(tài)雪花，來(lái)舉例說(shuō)明新型無(wú)機(jī)非金屬材料在光纖傳輸、處理器等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。從每一個(gè)小細(xì)節(jié)都能發(fā)掘化學(xué)與北京冬奧會(huì)的聯(lián)系，讓學(xué)生感受到化學(xué)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(huì)是奧運(yùn)歷史上首次所有場(chǎng)館，由可再生能源供電。張北柔性直流電網(wǎng)把風(fēng)電、光伏發(fā)電直接輸送到各個(gè)場(chǎng)館，并且部分場(chǎng)館直接使用碲化鎘發(fā)電玻璃來(lái)發(fā)電。碲化鎘是一種光伏組件，不同于我們常見(jiàn)的晶硅組件，碲化鎘組件看起來(lái)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(shí)做的光伏只能算是BAPV，把光伏組件加裝到原有的建筑上，而B(niǎo)IPV適合新建建筑，設(shè)計(jì)的時(shí)候把光伏部分加進(jìn)去與建筑融為一體，以后的很多新建建筑都會(huì)如此。當(dāng)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(xué)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(wú)機(jī)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(shí)延伸，讓學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)后能了解到目前最新的應(yīng)用領(lǐng)域，從化學(xué)的角度緊跟時(shí)事，激發(fā)學(xué)生的靈感，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)意意識(shí)的核心素養(yǎng)。

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

參考文獻(xiàn)：

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

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

1安慶師范大學(xué)21級(jí)教育專碩（化學(xué)）研究生，目前研究生在讀。

2安慶師范大學(xué)19級(jí)化學(xué)專業(yè)本科生，目前本科在讀。