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当纳米遇到显微镜,中小学的实验课堂可以怎么做?

作者:宁宁 发布时间:

当纳米遇到显微镜,中小学的实验课堂可以怎么做?

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摘要:纳米科技教育怎么做?

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(来源:pixabay)

芥末堆宁宁 7月25日 苏州报道

作为90年代初迅速发展起来的新兴科技,纳米科技如今已经渗透到许多行业,也深刻地改变着人们的生活。就是这样一个看起来“高高在上”的技术,如今也变成了课程,开始走进中小学的课堂。

纳米科技教育在中小学阶段还很少被提及。但一些生产与纳米相关硬件公司开始涉足这一教育领域。海兹思纳米科技有限公司便是其中之一。

由硬件供应商转型做中小学纳米科技教育

“发达国家在科技教育方面的投入很多,中国也很多,但是科学普及教育还不够。”海兹思董事长熊启红说,纳米科技发展到现在,包括了社会经济发展的很多领域,应用范围非常广泛,但纳米科技教育还不够普及。 

此前,海兹思也并未涉足教育领域,而是生产高校科研所用的显微镜。2010年教育部教育装备研究与发展中心找到海兹思,与海兹思共同开发纳米科技在国内中小学教育教学领域的应用。“教育部官员出国考察,看到全球所有发达国家都把纳米作为科学的入门课程。”熊启红说,受教育部的引导,海兹思将思路转向了中小学。 

这一转型也有市场因素的考量。总经理肖国庆说,大学市场空间有限,很多大学从国外进口仪器,国内只有百分之二三十的市场,又有四家同时竞争。2011年,海兹思与瑞士Nanosurf公司合作,引进瑞士生产中小学实验的教学纳米显微镜技术,全面转向中小学市场。

 一开始海兹思为中小学提供教学观察和实验的扫描隧道显微镜和原子力显微镜,仅为老师提供实验的教具。之后2015年海兹思开始深入学校,提供纳米创新实验室设计、装备配置、课程设置、教材选配、教师培训等一整套的解决方案。

涵盖中小学阶段的纳米科技教育进课堂

先为学校提供教学所需硬件,再逐步开发基于硬件的课程内容进入学校课堂。这是很多硬件供应商进入公立校做教育的一种发展路径。海兹思在硬件的基础上,也着重转向为学校提供从小学到高中的纳米科技教育实验室设计及课程体系。

在小学开展的智慧课堂上,课程主要以纳米科普知识为主。熊启红介绍,课程以动漫和动画的形式让孩子了解纳米是什么,什么是纳米科技,怎么应用到生活里,包括自然界里的生物与纳米什么关系。“主要是感性的了解。”

到了初中,学生开始在老师的引导下,使用扫描隧道显微镜和原子力显微镜观察观察样品,测试纳米结构。肖国庆举例说,光碟作为实验样品时,学生可以观察到显微镜下的光碟有许多凹凸不平的“坑”,这些“坑”的结构就是纳米级的结构。学生可以通过显微镜连接的电子屏幕里直观地看到纳米结构的样貌。整个观察、测试都需要严格按照操作标准。

同时,初中阶段,海兹思还为有需求的学校提供纳米实验室设计,配备实验器材。提供从硬件到课程的整体服务。

对于高年级的学生来说,仅仅观察可能已经无法满足好奇心了。在高中,海兹思为学校开设了纳米制作工作坊。这一块的课程设计中,原子力显微镜被简单拆解,学生要动手组装观察的装置,再用完整的装置观察样品,进行实验测试。这就到了原理探究的阶段了。“整个过程结合了高中很多的物理、数学、化学的知识。”肖国庆说。

与学校合作开发课程,培训老师

肖国庆介绍,海兹思针对课程有一个专家团队。在这个团队中,公司的工程师有2人,中学老师3人,另有5个大学教授。团队会定期开会研究课程设计,编写教材。

工程师黄先生在海兹思既负责技术,又参与课程的设计。他介绍,以一个实验项目来说,学校老师根据教学需求会提供一个实验课题。然后征询公司工程师的意见,能不能实现,以及如何实现。双方会在实验目的、实验操作过程、实验报告结语等方面进行讨论。工程师最终负责把关检测样品的实验结果,形成最终的实验报告。这样一份实验报告最终将作为课堂教学的指导。

此外,初高中课程过程中,海兹思培训学校里的老师,“像工作坊的课程,我们每个月会去上课,这个是按课时收费。我们的工程师去教老师,然后带着老师和学生去操作实验。”肖国庆介绍说

除了与学校合作开发课程之外,海兹思还计划与台湾合作引进台湾的纳米科技教育课程。

目前,海兹思已经编撰完成了三册中学纳米科技教材,协助全国共7所中学完成了国内或省内纳米科技公开展示活动。海兹思现在已经进入50余所初中。

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