文档初二物理科学论文

第一篇：文档初二物理科学论文

物理是一门历史悠久的自然学科，物理科学作为自然科学的重要分支，不仅对物质文明的进步和人类对自然科学认识的深化起了重要的推动作用，而且对人类的思维发展也产生了不可或缺的影响。随着科学技术的发展，社会的进步，物理已渗透到人类生活的各个领域。在汽车上驾驶室外面的观后镜是一个凸镜利用凸镜对光线的发散作用和成正立、缩小的虚像的特点，使看到的实物小，观察范围更大，而保证行车安全。

汽车头灯里的反射镜是一个凹镜。

它是利用凹透镜能把放在其焦点上的光源发出的光反射成平行光射出的性质做的。轿车上装有太阳膜，行人很难看清车中人的面孔，太阳膜能反射一部分光，还会吸收一部分光，这样透进车内的光线较弱。要看清乘客的面孔，必须要从面孔放射足够的光头到玻璃外

面。由于车内光线较弱，没有足够的光透出来，所以很难看清乘客的面孔。

当汽车的前窗玻璃倾斜时，反射成的像在过的前上方的空中的，这样就将车内乘客的像与路上行人分离开来，司机就不会出现错觉。大型客车较大，前窗离地面要比小汽车高得多，及时前窗竖直装，像是与窗同高的，而路上的行人不可能出现在这个高度上，所以司机也不会

将乘客在窗外的相遇路上的行人相混。

现在，人类所有令人惊叹的科学技术成就，如克隆羊、因特网、核电站、航天技术等，无不是建立在早期的科学家们对身边琐事进行观察并研究的基础上的，在学习中，同学们要树立科学意识，大处着眼、小处着手，经历观察、思考、实践、创新等活动，逐步掌握科学的学习方法，训练科学的思维方式，不久你就会拥有科学家的头脑，为自己今后惊叹不已的发展，为今后美好的甚或打下坚实的基础。

第二篇：科学论文

关于小学科学课程教学的几点思考

[摘要] 小学科学课程是以培养小学生科学探究素养的启蒙课程。通过实验教学，激发学生探索科学兴趣，培养学生问题意识，科学创新意识，培养学生学习兴趣、动手操作能力、观察能力、思维能力和创新能力，才能最终实现提高每个学生的科学素养。

[关键词] 情景设计 问题意识 认知冲突 激励

小学科学课是一门以实验为基础的学科，它是以培养小学生科学素养为宗旨的科学启蒙课程。为了让孩子们从小学科学、爱科学、用科学，并在学习中认识大自然，喜爱大自然，主动到大自然中去观察、发现、分析、研究他们感兴趣的事物和问题，那么科学合理的引导儿童对周围世界固有的强烈的好奇心和探究欲望，培养他们乐于动手操作具体形象的物体的能力，使我们的教学真正贴近自然、贴近经验、贴近生活、充满生命的活力，是如何上好小学《科学》课应该思考和探讨的问题。

一、激发学生探究科学

课前情境的设计和演示，可在课堂教学中要向全体学生提供充分的探究机会，使他们在快乐的探究过程中体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力，获取科学知识。教学实践中，课前创设一定的教学情景导入新课，对引发学生探究兴趣，激发儿童学习的好奇心和上好本节课会起到事半功倍的效果。也是引发学生进行科学探究活动的不竭动力。因此，教师备课要精心设计好导入激趣这一环节，通过猜谜语、故事和游戏等活动，给学生以悬念和激情，吸引学生的注意力，调动学生的思考力和想象力，探究活动就开好了头。如上《种子的萌发》一课在导入时让学生猜谜语：“叶子圆圆个儿小，全身长满小镰刀，镰刀外面长毛毛，镰刀里面藏宝宝。”学生猜后，就明确知道了本节课我们所需要研究的问题了。对种子的探究就会引发许多兴趣和问题，探究教学的氛围营造得更浓厚。接着老师设置疑问：种子里面有什么？为什么能生根、发芽长成新的植物呢？这样就激发了学生进行科学探究的兴趣，引入了本节课所探究新知的教学过程。

二、培养学生发现问题的意识

问题是科学研究的出发点，是开启任何一门科学的钥匙。新课标也指出：问题意识是学生进行学习，特别是发现学习，探究学习，研究性学习的重要心理因素。没有问题也就难以诱发和激起学生的求知欲；没有问题，学生也就不会去深入思考；没有问题，难以激发学生认识的冲动和思维的活跃。那如何培养学生的问题意识呢？

1、营造民主“土壤”，强化问题意识氛围

学生问题意识淡薄的原因是多方面的，而教师在教学中民主意识的缺乏，课堂教学气氛的不融洽是一个主要的因素。因此，强化学生的问题意识，我们首先做的工作就是要求教师在教学中营造民主的气氛。小学生好奇心强，求知欲旺盛，这正是问题意识的表现，教师在教学活动中要充分爱护和尊重学生的问题意识，师生之间要营造融洽、宽松、平等、合作的民主平台，以消除学生在学习中、课堂上的紧张感、压抑感和焦虑感，学生的问题意识就可以获得充分发挥和显示，各种奇思异想、独立见解就会层出不穷。由于旧的教育思想的影响，学生多数迷信书本，迷信老师，主动提出问题怕出丑，不敢大胆提问。在这种情况下，我们可告诉学生，老师喜欢有问题，爱提问的孩子，并常鼓励学生敢于思考，敢说，敢问，对于大胆提问的学生，不论问题的质量如何都给予鼓励。学生渴望成功，成功将更能激发他们的问题意识，所以，教师要善于运用有效的激励手段，通过精心设计符合不同知识基础和能力水平的问题，为每个学生的成功创造条件和机会，假如学生有时提出了不合理的问题，也要首先肯定学生思考问题的主动性、积极性，然后共同分析思维不合理的原因，让学生自悟自明，获得成功的喜悦。

2、创设问题情境，激发问题意识形成

认知冲突，即学生原有知识经验与新的学习任务之间的矛盾冲突是问题产生的根本原因。认知冲突造成学生认知心理的不平衡，从而使学生产生解决这一冲突实现新的平衡的需求，激发学生的好奇心与求知欲，从而激发问题意识形成。思维通常是由问题情境产生的，而且是以解决问题情境为目的的。因此，教师无论教学的整体过程，还是在教学过程中的某些

微观环节，都应十分重视问题情境的创设。如果教师不精心创设一定的问题情境，不讲究提问的艺术：只是问学生：“想研究什么”，其结果常常是泛泛而提。如：我在第一个班上《磁铁》这课时，问：对于磁铁，你了解什么？你还想知道什么？学生提了很多问题：“磁铁为什么能吸铁的东西”；“磁铁是怎样来的”；“磁铁为什么能指方向”„„有的在课堂上不可能解决，有的是不着边际的与探究活动无关的问题，绕了很大一个圈后我不得不告诉学生要研究的问题。在第二个班上这课时，我重新设计了提出问题这一环节：我先演示了小鸭在水池中停下来时，头总朝着南方这一现象。学生们急于想揭开其中的奥秘，当他们发现小鸭的底下有一个磁铁时，自然而然就产生了问题：为什么有一个磁铁就让小鸭的头总朝一个方向？磁铁能指方向吗？这样，探究问题在情境中自然诞生，使探究活动成为学生的一种心理需求。

3、在探究中生成问题，养成问题意识习惯

科学教学不能“以问题开始，以答案结束”，而要“以问题开始，以问题结束”。教学中，要让学生通过问题来学习，再通过学习生成问题。爱因斯坦曾说过：“发现一个问题，比解决一个问题更重要。” 一堂课结束时，让学生提出新的问题，给课堂留个“小尾巴”，这会在学生心理造成一种悬而未决但又急于解决的求知状态，激发起学生勇于探索、创造和追求真理的科学精神，从而积极主动的投入学习。

三、给学生探究问题的空间。

实验教学是培养学生学习兴趣、动手操作能力、观察能力、思维能力和表达能力的重要途径。教师要鼓励学生亲身经历以探究为主的学习活动，为学生创设一片自主学习的天地，真正使学生成为科学探究的主体，使学生的创造力得到锻炼。如：笔者在教学五年级上册《种子发芽实验》这部分内容时，学生们知道了种子发芽与水有关，就有学生提出这样的问题：种子发芽与阳光、温度等条件有关吗？这时，教师不需作任何解释，而是鼓励学生自己去找答案，让他们把种植的绿豆种子一盆放在明亮有阳光的地方，一盆放在黑暗处，几天后，学生发现绿豆种子发芽不仅需要水，还需要阳光、温度，空气等条件。通过学生自己实验找到了提出的问题答

案，在实验中发现问题、解决问题，学生不但获得了知识，而且提高了实验技能，还培养了自己的创新精神和实践能力。再如：在教学四年级下册第一单元第二课《点亮小灯泡》一课时，我一开始简单介绍了电池、电线、灯泡后，没有讲明怎样做才会让小灯泡发光，而且提出问疑问：“谁能让小灯泡发光。”在学生认识仪器的基础上充分调动学生敢于思考，通过亲自实践，小灯泡亮了，学生在愉快的气氛中获得了知识，这样，激发了学生的兴趣，又培养了学生的创新精神和实践能力

四、培养学生科学创新意识

质疑是发现的设想、探究的动力、创新的前提。在科学探究活动中，探究者所具有的良好的质疑意识无疑是探究活动的催化剂。从一定程度上说，培养学生的质疑意识比培养学生的解疑能力更为重要。因此，培养学生的质疑意识，应该从激发和培养学生的质疑动机入手，通过启发引导，精心设置质疑情境，让他们自己产生强烈的质疑意识，进而培养创新意识。胡适先生谈及考古学曾言，要大胆假设，小心求证。这在科学发现上，同样适用。

1．激发学习兴趣，使学生愿意质疑。如在教学《淀粉的踪迹》时，首先以小魔术的形式演示“白纸显字”的小实验，教学《混合身边的物质》部分时，演示“清水变牛奶”的小实验等等，使学生感到十分新奇，纷纷质疑“怎么回事”，个别学生甚至怀疑有假。老师则趁势鼓励学生大胆质疑，进而引导学生对自己产生的疑问展开探究。这样，学生的学习兴趣大增，自然而然地也就产生了质疑意向。教学中，还可以充分利用课本上的小资料、“阅读与拓展”材料等，适当结合进一些课外资料，引导学生了解科学家敏锐的质疑意识对推动科学发展的重要作用，潜移默化地影响学生，帮助他们认识到培养自己质疑意识的重要性，增加他们学习探究科学的兴趣。

2．突破思维禁锢，使学生敢于质疑。如在《动物和植物》一课中探讨“植物是否能够运动”时，有一些学生就植物不会运动的观点向教师质疑：“向日葵不是会转动吗？”“有些植物还会吃动物呢！”“太阳花不是会见了太阳就开花，太阳落山就闭拢吗？”这时，学生还可能会找来有

关的书本资料。对这种情况，老师不能含糊应对，而应在充分查找了相关资料后，向学生认真解释了有关植物的这些现象，并进一步拿动物的运动器官与之对比，消释学生的疑问。对于这些敢于向老师质疑的学生，我们应该充分肯定他们的精神。

3．创设质疑情境，使学生能够质疑。质疑的产生应源于学生对某一事物的观察和感知。怎样才能使学生积极地投入到感知活动中去呢？这时，我们就应该认真研究教材，精心设计教学步骤，利用探究式教学模式，巧设疑问，以趣激疑、以问设疑、以疑导思，诱发学生质疑、解疑。如《了解空气》一课，可以演示“纸的奇遇”实验，当学生看到烧杯中的纸团被压到水下却并没有如他们预期中的被浸湿时，顿时被激起了求知欲，这时适时提问：“是谁保护了杯中的纸团不被浸湿呢？”学生根据实验事实，初步推断出可能与空气有关，那么究竟是不是空气呢，由于课堂一开头就引起了学生的探究兴趣，自然也就产生了如我们怎样才能看到空气、摸到空气等等一连串的疑问。把课堂让给学生，让学生带着质疑走进教室，带着更多的质疑走出教室。这些新疑问出现的意义，不仅在于它能够使教学活动无止境地进行下去，而且更重要的还在于它能最终把学生引上创新之路，进而成为创新者。

五、缤纷多样的激励策略

科学课程的教学评价，其主要目的是了解学生实际的学习和发展状况，以利于改进教学、促进学习，最终实现课程宗旨，提高每个学生的科学素养。所以对于学生的实验操作，教师态度应谨慎，不要轻易否定，要给出合理、公正的评价；课外，教师还可以安排一些思考性、研究性、实用性的实验，延续探究；也可以组织学生成立科学兴趣小组，交流科学小论文和科技小发明，鼓励他们向竞赛活动投稿，递交作品。只有在老师多种方法激励下,才能让他们始终保持这种热情，让实验探究成为一种习惯。

科学课程的教学，简单说就是不断激发培养小学生的好奇心和探究欲望，教师要通过精心设计教学过程，引导学生通过动手实验，来自己解决问题。培养他们问题意识和创新能力，在提出问题、解决问题的反复过程中，提高他们的科学素养。

参考书目：

1、全日制义务教育《科学（3～6年级）课程标准》（实验稿）

2、《透视科学探究性学习》 罗星凯

3、《探究性学习》

4、《小学自然课改革探索》 刘默耕

第三篇：科学论文

试论小学科学教学中课程资源的开发和利用

一、小学科学教学的特点

小学科学教学以培养学生科学素养为宗旨，积极倡导让学生走出课本、走出校园、走向大自然，真正以探究学习为核心，经历科学家的发现过程，培养学生的好奇心和探究欲，发展他们对科学本质的理解。

1、开放性。《小学科学课程标准》中基本理念之一就是“科学课程应具有开放性”。小学科学教学要培养学生的科学素养，而科学素养的提升就要在丰富的科学探究活动中，给学生提供开放的材料、开放的探究空间，引导学生在学校、家庭、社会中学习科学，将学生的科学学习置于开放的背景之中，帮助他们不断扩展对周围世界的科学体验，丰富科学探究经历。

2、实践性。科学这门课程与语文、数学课程不同，在教与学的同时都兼顾着实践性。要求学生以动手实践为核心，以操作有结构的材料为基础，发现科学的真谛，从而学习常见的科学知识，体验学科学的过程与方法，发展良好的科学情感，形成积极的态度。因此，在不断实践的过程中，就要有丰富的资源作为载体，完成科学探究活动。

3、探究性。“探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。”[2],小学科学教学倡导学生亲身经历以探究为核心的学习活动，像科学家那样进行科学探究活动，在探究过程中长智明理。这就需要我们科学教师提供探究的机会、探究的资源，让学生真正成为探究的主体。

二、科学课程资源的内涵

说起课程资源，其概念是非常丰富的。它是指形成课程的因素来源与必要而直接的实施条件，它可以分为广义性课程资源和狭义性的课程资源：

1、从广义来看：只要有助于课程目标达成和学生发展之物，无论校内还是校外，也无论是物质的还是精神的，均为课程资源。如知识、技能、经验、活动方式与方法、情感态度和价值观以及培养目标、对于课程的认识状况等因素等。

2、从狭义来看：指可以直接为课程实施服务之物。《小学科学课程标准》在“课程资源的开发与利用”中详细列举了教科书之外的科学课程资源，包括纸介质的书报杂志、影视、音像、计算机、网络等媒体，演讲、辩论、讨论、表演等形式，博物馆、纪念馆、风景名胜等场所，以及日常生活、重要文件等都可以成为科学课程的资源。即科学课程内容无时不有、无处不在。

三、科学教学中开发和利用科学课程资源的必要性。

1、科学教学目标落实的需要。新课标指出小学科学教育目标就是提升广大学生的科学素养，而科学素养的提升需要丰富的探究活动、可探究的科学资源作载体，这就要求小学科学教学要走出课堂，走向生活。以课堂为桥梁，淡化教材，以生活为基点，重视应用，发展小学生的科学能力，开发和利用各种有效的科学资源，为全面提升学生的科学素养服务。

2、转变儿童学习方式的需要。新课程提倡学生进行“自主、探究、合作”的学习方式，其中学习方式的呈现不能空手说白话，没有真实有效的科学资源，学生怎么自主？更谈不上探究和合作了，这就需要有可操作的材料提高给学生，让学生与文本、学生与科学资源之间进行有效对话学习，真正实现科学探究的自主性、探究性和合作化。因此，在转变儿童学习方式的同时，挖掘有效的科学资源是关键。

3、提高科学教学质量的需要。科教兴国，科学教学质量是关键，科学教师就要抓好每一堂科学课，彻底打破封闭式的教学结构，引导学生跳出书本的框框，让学生经历科学家的发现过程，体验研究科学的快乐，为此，科学教学必须提供探究的空间和科学资源，让学生在每节课中都能围绕科学探究的每一环节，进行有效的探究活动，长期下来，学生沉浸在探究科学的美好氛围中，科学素养的提升，科学教学质量的提高就不言而喻了。

四、开发和利用科学课程资源的对策

那么如何开发利用有效的科学课程资源呢？我在教育教学过程中有几点粗浅的体会和尝试：

1、师生资源的开发和利用。

教师和学生在课程实施过程中，既是教与学的主体，又是课程资源的开发者，因为师生都是活生生的个体，教育需要具有强烈生命意识的个体来创造和交流，最终获得心灵的震撼。

（1）利用学生之间差异实施分层教学。把学生视为宝贵的课程资源，是因为每个学生之间都有一定的差异，有的学习方式不同、有的智能表现不同，如美国心理学家加德纳教授就认为每个学生都是不同智能的个体，都有发展空间，或语言智能、或音乐智能、或动作智能、或交往认识智能，或拥有多项智能，科学学习也是如此，学生在搞科学的同时也有自己的优势智能和弱势智能，如有的学生爱问，有的学生爱动手等，教师要及时有效地了解每一个学生的智能势态，把学生智能上的“优势和弱势”转化为自己的教学资源。例如在学生分组探究时，就可让有不同智能的学生分在一组，爱动的学生注重动手技能，爱问的注重质疑，在共同完成探究任务的同时，相互学习，相互同化，取长补短。另外利用个体多元智能，还是转化后进学生的催化剂，后进学生在语数外学习上感到吃力，教师可利用在科学课上的优势智能，大放光彩，增加学习的动力和在同学中的威信，各门学科成绩大步上升，我们用此法已转化10对后进生，实践证明是有效的。教师要根据学生的差异设计有层次的探究内容，调控课堂。（2）利用教师自身素养开展有效教学。教师是最重要的科学课程资源，因为科学教师在整个课程资源尤其是素材性资源的开发和利用过程中，起着决定和主导的作用。教师自身就是科学课程资源组成部分之一，教师个人的科学素养决定着科学课程资源的识别能力、开发和利用程度以及发挥效益的水平，教师的创新能力将在资源的开发于利用中起着重要的作用。如两位教师在引导学生进行有关垃圾场的调查，第一位教师就布置布置学生进行调查，后进行大组交流；第二位老师先对本地的教育资源进行调查和勘探，明确本地垃圾场的形成原因，而后指导学生有目的地调查，比较两位教师的教育方法，可以鲜明地看出第二位教师善于对本地的课程资源进行了解和调查，做到心中有数，对本地垃圾场的预先调查，就是对科学课程资源的有效利用和开发，因此教师在开发科学课程资源的过程中，既是开发者，又是一种极为重要的资源。

2、文本资源的开发与拓展

实施新课程以来，最大的感受就是科学教材难教，难教的是教材中文字叙述较少，引导探究的图片较多，形象感知丰富，这使得教师根本不可以像以前那样拿着书本教书了，必须动脑筋收集材料丰富教学活动。这样的教材特点正好是科学新课程的理念所倡导的，科学学习应以探究为核心，学生的学习更是经历过程而并非学书本。探究活动的载体便是适合学生可探究的资源，教师不仅要用好科学教材，更要以教材为依托创造性的整合身边的科学课程资源，以丰富学生的探究活动。

（1）“增”。即是在原有文本提供的科学探究内容的基础上根据学生的不同特点适当增加一些探究内容，学生在探究过程中有时感到“吃不饱”，这时教师就根据学生认知特点和探究内容的需要增加部分内容，以达到巩固和补充科学知识和能力的目的。让学生能比较丰富地进行科学探究活动。如教学六年上册《显微镜下的世界》学生虽然对老师调好的显微镜进行观察而且兴趣较浓，但大部分学生对预先调好的显微镜感到没有多大挑战力，最好自己手把手地调试，这时教师可以根据学生的需要增加教学内容，练习显微镜的使用和调配，在教师示范的基础上个个学生兴趣高涨，都学会了显微镜的使用，既认识了微观世界，又学会使用精密的仪器，一举两得，丰富了学生科学探究的活动。

（2）“替”。即是略去一些不太适合学生的生活实际，或是不合时、不合地、不合情的探究内容，替换成同类的但是却能贴近学生生活的内容。如科学教材中有一课《种油菜》，目的是让学生体验生命的生长过程，获得科学研究的第一手资料，但都是城市学生，种油菜的周期长，有一定的难度，我在教学时就把这一内容替换成《种青菜》，因为青菜是学生熟悉的生活材料，而且我校学生大都是城郊农民子女，对种青菜有一定的经验，开展活动以来，学生在种青菜、管理青菜、思青菜、用青菜的过程中，表现除了无比喜悦的举动，他们时而记录，时而交流种青菜的感受，并写下了一片片优美的日记和一张张小报，轰动了校园。可见，利用符合学生生活经验的科学教学资源是比较重要的。

（3）“链”。则是为了让学生更清楚地明白科学探究中的内容，可以链接一些与探究内容相关的材料，让学生更深层次地学习科学，如教学“认识地球的表面”这一内容后，学生对地球表面的形态分布、做地球表面模型图，基本了解后，这时教师可以链接一些资料丰富学生对地球表面的真实认识，在教学时，就可以链接一些家乡的地形特征，如天目湖的地表分布情况，让学生分析、探究，画出地形图等，有时课上来不及，可以作为课后作业，丰富学生对地球表面形态的研究。这样学生在收集天目湖地形资料，访问有关老专家的过程中，画出了一幅幅比较标准的天目湖地形图，既增强了科学探究内容的丰富性，又提升了热爱家乡的情感，一箭双雕。作为科学教师，在进行科学活动设计时，就要多层次、全方位地链接一些与探究内容相关的资料，真正实现“用教材教”。

3、生成资源的发现和捕捉

课堂教学是一个变量，科学学习也是如此，学生在建构新经验的过程中，随着活动情景的需要，不断生成新的目标或者是新的感兴趣的主题，这时课堂教学所要调控的是教师要以参与者的身份，耐心倾听学生的发现，敏锐地观察有价值的观点，作为课堂教学的学习资源。我们的操作是教师准备一本问题本，把学生在上课动态生成的问题及时地记录下来，对活动状态及时作出判断，随机灵活的调整指导策略：

（1）集体性生成资源。有的动态生成资源是全体学生质疑、反驳、争论的结果，代表着全班同学的困惑焦点和思维深度，像这些资源就要及时改变教学目标，抛给全班学生探究，如学生在研究蜗牛时都感觉到蜗牛蜷缩在壳里，有什么办法弄它出来呢？这时及时改变原来要探究的蜗牛吃饭、形态等内容，建议全班同学研究怎样把蜗牛弄出来，结果学生通过反复讨论实验，终于得出用温水可以是蜗牛从壳里出来，学生个个喜气扬扬，你看虽然改变了教学计划，却得到了生命的自由和能动，张扬了个性，尊重了学生的选择。

（2）异步分层性资源。有的生成资源只有一部分学生有能力探究，这就要进行异步分层实验，将生成的资源抛给学有余力的小组进行深层次的探究，其余小组还是预定目标进行探究。如学生在连接电路的活动中，有的学生在连接了简单电路的同时，也发现另外一种连接方法也能使灯泡亮起来（复杂电路），这时教师就可以抓住这一资源，根据学生需要，及时调整教学目标，让一部分人继续研究简单电路，让另一部分同学研究复杂电路，进一步提高探究能力。这样既尊重了学生的需求，又发展了学生的科学探究深层次的能力。

（3）拓展性生成资源。还有一些有用的生成资源，课堂没有余地解决，可以留到课外，合理开展综合实践活动，这样就含而不露地让学生感兴趣的问题进行深究，把科学探究活动延续到生活之中乃至终身，如学生在研究“振动产生声音”时，又提出了振动能产生能源：马路上每天人、车与地面的振动产生的能源应合理利用，为此我让他们先设计了实验方案（该方案在江苏省科技竞赛方案设计中荣获一等奖），学生兴奋之极，个个表示长大了一定要把这个项目研究出来，服务于社会，你看，一个不经意的设想竟荡起了层层涟漪，创新的火花四射，科学的态度、社会的责任感就流露出来了，我们在教学时也就真正实现了科学与生活的有机结合。

4、生活社会资源的挖掘和深化

科学是以自然为研究对象，学习科学从观察自然生活开始，又回到自然之中，为此我们的科学教育也应该引导学生回归生活世界，了解社会，学习生活中的科学，充分利用校内外的自然资源进行主动建构。

（1）建设班级生物角，带动校园生态网。学生学习科学不仅要改变学习方式，还要拓宽学习活动的空间，形成科学就在身边的意识。班级生物角和校园生态网就是学生随机搞科学的有效途径，我们的操作是各班生物角的开辟与少先队阵地建设相挂钩：A低年级提兴趣，如以科学画报，图片展览为主；B中年级打基础，如以常见简单的生物观察为主，如饲养小金鱼、小乌龟等来获得初步的科学研究的方法和情趣；C高年级搞特色，如有的搞制作宣传、有的搞动植物饲养并作长期研究；有的立足环保、气象、材料科学等，这样的生物角精彩分层，充满活力。在此基础上大队部可根据各班搞生物角的态度，初步效果来评分,最后精选各班最拿手的生物角项目组成校园生态网。如我校的校园生态网在原操场上开辟一块地方由六（1）中队的家禽饲养、六（2）中队的气象观察站、四（1）中队的植物盆景雕刻等组成，每期更换内容。这样从班级生态角到校园生态网，都是学生亲手实践、亲身体验的结果。

（2）根据地理优势，活用校外资源。我校是一首城郊结合部学校，大部分科教机构（环保局、气象站）、农田、城郊村庄都在学校附近，我们利用这些有效的地理资源进行教学收到了很好的效果。

首先，直接将校外资源活用为第一课堂实现真正的科学见习。如苏教版三年级上册科学教材中的“天气单元”的教学，就可联系学校后面的气象站，让学生直接去观察各种气象仪器、访问气象专家、亲自在气象站测量气温、风速、风力等探究活动，把气象站当作课堂，结果个个同学对气象仪器的识别、气温、风向风力的测量,还在专家的指导下画气温变化的曲线图等，你看，学生在真实的环境中真刀真枪地接触到了社会生活中的科学技术，像科学家那样进行见习活动，既提高了探究活动的效率，又受到了心灵的震撼，教师也就真正“用教材教了”。

其次，利用城郊特色，聘请家长参与，形成有指导性的专题研究。学生课余虽能基本独立进行课题研究但还是离不开有效的指导，这时老师不在身边怎么办？有效的途径便是向家长请教，得到支持。这里大部分学校家长忙于工作，力不从心，但由于我校是城郊结合部学校，大部分家长利用城郊菜田进行种小菜，搞栽培等经济项目，这就可以利用家长现成的技术，聘请他们当辅导老师，自然而然地把农业栽培技术渗透给孩子。如我校的张明同学和同伴们一起聘请他的爸爸当老师，进行日本富士蕃茄的栽培和嫁接实验，他们不断地观察，不断地和爸爸一起交流实践，终于成功地长出了五个不像样的富士蕃茄，他们在实验报告中详细地记录了和爸爸的交流，以及有关栽培蕃茄的20页稿纸，并且声称一定要研究为什么我们溧阳长的富士蕃茄没有日本的圆。你看，在不经意 的家庭小实验却给同学们的课外生活增添了无限的生机，学生的科学素养、创新精神得到了充分的凸现，这足以说明张明的实验离不开他爸爸的指导，所以利用城郊农民家长的技术优势来填补学生课余研究无老师指导的空白，是一条有效途径。

需要说明的是，大部分学校虽然不是城郊结合部，但是各有各的地理优势，只要我们老师细心地观察其周围的资源，还是源源不断的。

5、网络资源的引入与利用

随着网络和多媒体技术的飞速发展，教材的概念大大扩展，形成了以教科书为核心的信息课程资源。其中，电脑网络以它的图象、动画、高度的交互性、共享性、内容的丰富性吸引了越来越多的学生。为此我们要善于引导学生利用网络信息资源进行动态的意义建构，操作策略有二：

（1）教师与教师之间的资源共享。教师是一种很重要的课程资源，每个老师的信息水平有高有低，如果能把科学老师的智慧集中起来，那就是资源，而网络就给了我们这样的方便，教师的备课系统可以在网上相互交流，相互讨论，丰富课堂教学。

（2）学生利用网上资源进行有目的地探究。在这里我们分三步操作：

一是教给学生网上搜索的方法，指导网上搜索的方向。首先在校园网上进行训练，先搜索老师预先搜集的学习资料，帮助他们拓宽知识面。如学习《常见材料》一课，教师预先上网收集课本之外的各种材料如能源材料、高分子材料、纳米材料等做好网址让学生点击收集，学生收集后个个振奋人心，想不到科学技术是那么的发达，光学书本是远远不够的！从而逐步培养收集信息的兴趣和本领。

二是自收资料，资源共享，逐步建立资源库。这步操作是有深远意义的，不仅可以利用自己的劳动成果进行探究活动，而且可以成为老师教学资源的一大支柱，因为这毕竟是学生根据需要和经验自己得来的，富有儿童情趣。

三是利用学到的网络知识进行网上课题研究。如对家乡城市人口的组成来源进行调查探究活动，可引导他们访问政府人口网址，同伴间的交流来完成。所以学生在这本无言书中可以尽情遨游，对信息的检索、信息的收集整理以及信息意识的培养有着不可替代的作用。

6、评价资源的应用与落实

评价是一种手段，通过评价最终来提升学生的科学素养，同时在科学教学中运用评价功能也是一种重要的课程资源，称为评价资源，因为新课程的评价方法不是为了评价而评价，而要鼓励教师做好评价工作，把评价工作穿插在学生学习活动之中，时不时地监控学生的学习行为和学习质量，因此运用评价方法是否得当，直接影响了教与学的质量，评价性资源应该时刻伴随在科学教学之中。

（1）即时评价。根据学生在科学研究中的各项表现，给予即时评定，可以用各种手段，如一句评价性的语言“你做得太认真了”，或用一个动作、符号记录学生在研究过程中的良好表现，让他们在研究过程中即时地得到老师和同学的肯定，从而推动科学学习的质量。

（2）评定量表。对于一个值得研究的科学专题，除了即时评价学生的行为，还要设计以评价主体多元化为目标的评价活动，从整体上评定学生的表现和成果，如《做酸奶》这个科学专题，我们就设计了包含动作技能和情感态度为一体的评定量表，充分展示学生专题研究成果和成功的欢乐。通过自评、组评、家长评来展示自己的研究过程和心里感受，达成三维目标，学生的探究动力被不断激发，形成不断建构的源泉。因此合理有效地开发和利用评价资源，可以有效地推动学生科学学习质量的提高，最终提升学生整体的科学素养。

五、开发和利用科学课程资源的注意点：

不管是课本资源，网络资源还是社会资源，都是科学教学中不可缺少的，如何有效开发和利用，才是关键所在。所以我们在开发与利用课程资源的同时应该注意以下四方面：

1、调查与分析。我认为在开发和利用课程资源的前提工作中，教师就要作一个有心人，在新学期的教学计划中就要针对科学教学内容进行调查与分析，本学期大致需要哪些课程资源，如四年级科学课中有“岩石”单元，在起初就针对家乡特色资源，到溧阳横涧地区进行各种岩石的调查，最终确定横涧地区的各种岩石对学生探究岩石特种很有用，为本单元的教学作了铺垫。：

2、甄选与鉴别。我们往往发现同一类的资源可能会不止一种，而且似乎都能派上用场，但是哪一种是最为密切相关的呢，这就要我们科学教师针对教学内容和教学目标进行甄选与鉴别了，如所选用的资源指向非常明确，同你所要达到的目标也高度一致，效果较好，当然是选这一种了。

3、组合与变通。对于多种科学资源，我们还需要进行有效的组合与变通，进一步提高资源利用的价值，如对零散的资源进行组合，使它们具有一定的系统性和教育性，另外对传统科学资源进行变通与激活，为新的科学课程所用。

4、反思与总结。这是开发和利用科学资源的重点，科学资源用过以后要进行及时有效的反思：怎么用？效果怎样？等。最终提高科学课程资源开发和利用的力度。如带学生到南山竹海考察横涧地区的岩石，学习过程随好，但学生难管理，要考虑学生安全性等问题，为此我们经过反思总结后，决定用拍录像、采集标本等形式展示和探究家乡的各种岩石，全面提高教学效果。

小学科学课程资源的开发和利用是科学新课程改革的必然产物，没有课程资源的支持，最好的科学课程也是空架子，我们科学教师在开发和利用科学课程资源的同时，必须不断实践、不断积累，努力提升自己的专业素养和理论水平，这是科学课程资源开发和利用的首要任务。

第四篇：科学论文

浅谈减负增效，力创农村小学科学高效课堂

云南省玉溪市易门县浦贝乡中心小学：奇峰【摘要】 “减负增效”,就是减轻学生过重的学习负担，提高学习的效益，这是我们科学教师所期盼的教育教学理想境界。但是在实际的科学教学中,我们往往把握不住分寸,一味地让学生读.背.识记。耗费了学生许多宝贵的时间。不能很好地处理“减负”与“增效”这一关系。在实际教学中我们应该做到一做好课前准备，用教师“增负”换回学生“减负”；二.培养学生学习科学的兴趣；

三、因地制宜，充分利用山区地理环境，充实教学内容；

四、以活动为载体，以探究为核心；五.注重课后反思；六.多维综合，激情评价。

【关键词】 ： 减负 增效 高效课堂 探究 反思

小学科学课是对小学生进行科学教育的一门重要基础学科，对培养孩子兴趣、启迪孩子思维、培养孩子的实践能力起着重要作用，具有鲜明的基础性、实践性和综合性，是现在小学生必修的一门基础课程。但对于现在的农村小学而言，由于基础设施不够完善，教学条件相对落后，严重地影响了科学课的正常教学，然而，农村有着得天独厚的自然条件这个“大课堂”。那么如何提高科学课的教学效率，将是我们面临的重要问题。我在农村从教二十三年，积累了点滴经验，我认为应该从以下几方面教学，可以提高农村科学课的课堂效率。确实减轻学生过重负担。一.做好课前准备，用教师“增负”换回学生“减负”是减负增效的基础。科学是一门基础课程，在实施素质教育的今天，要对学生减负增效，虽然不可能找到固定的模式，但教师是关键。这要求教师要不断改进教学方法，提高效率，更好地提升教学质量。学生减负，并不意味着教师也减负，教师反而要增负，教师要腾出更多的时间去钻教材、钻教法，备课堂、备学生、备作业，最大努力地提高课堂教学效率，以确保减负不减质。

如：我在备课时，首先要提前通读、钻研教材，弄清讲这节科学课的重、难点是什么？采用的教学方法是什么？该准备什么教具？主要让学生掌握些什么基础知识？训练学生哪些能力？要向他们渗透那些情感方面的教育等等。其次还要备学生，要根据学生的认知特点选择教学方法，配套例题、习题，安排不同层次的学生解决不同层次的问题等。为了保证课堂的有效性，我们老师必须要多花时间，做好课前准备，让教师的“增负”来换回学生的“减负”。这样，老师在上课时才能按照目标，把这些环节相互促进、相互制约的各项要求组成一个整体，在教学基础知识的同时培养能力、发展智力，促成大面积提高。二.培养学习科学的兴趣是减负增效的前提兴趣是求知的内在动力，有了兴趣，就能克服学习中的困难并勇于探索：有了兴趣，就能变学习是负担为执著的追求。因此，只要激发起学习兴趣，学生就会积极主动，学得轻松而有成效，它是减负增效的前提。

1、创设情境，激发兴趣

兴趣是求知的内在动力，有了兴趣，就能克服学习中的困难并勇于探索：有了兴趣，就能变学习是负担为执著的追求。因此，只要激发起学习兴趣，学生就会积极主动，学得轻松而有成效，它是减负增效的前提。兴趣是学生提高学习效率最好的导师。教学实践中，课前创设一定的教学情境导入新课，对激发学生的探究兴趣、激发学生学习的好奇心和上好本节课会起到事半功倍的效果，

也是引发学生进行科学探究活动的不竭动力。因此，教师备课要精心设计好导入激趣这一环节，给学生以悬念和激情，吸引学生的注意力，调动学生的思考力和想象力，这样，探究活动就开好了头。如上四年级下册《种子的萌发》一课，在导入时让学生猜谜语：“叶子圆圆个儿小，全身长满小镰刀，镰刀外面长毛毛，镰刀里面藏宝宝。”学生猜后，就明确地知道了本节课我们所需要研究的问题了，对种子的探究就会引发许多兴趣和问题，探究教学的氛围营造得更浓厚。接着老师设置疑问：种子里面有什么？为什么能生根、发芽、长成新的植物呢？这样就激发了学生进行科学探究的兴趣，引入了本节课所探究新知的教学过程。

2、运用灵活多变的教学方法，激发学习动机。

如何在新授课中持续学生的学习兴趣，最大限度地调动学生积极性，充分体现学生积极思考问题，探求知识的主体作用。我们只有运用灵活多样的教学方法让学生多动手、多动脑、多动口，充分调动学生的多种器官，参与教学活动，培养学生勇于实践、敢于探索的精神以及良好的个性，把学生被动听变为主动的学。例如 ：在教学《磁铁》时，为了让学生彻底弄清磁极的相互作用、南极与北极之间的关系，我通过小组合作，让学生自己动手，合作探究，既活跃了课堂，又激发了学生的学习动机，还培养了学生的能力，这种一改老师讲学生记的灌输方法，大大提高了课堂的教学效果。同时在教学中，我还经常给学生进行鼓励性评价，如：“你能行！”、“没关系，愿意再试试吗？”、“再想想，你会说得更好！”这一恰当评价，有利于保护学生的学习自信心，激发学生的学习欲望。其实我们做教师的就是要利用灵活多样的方法来激发学生心灵深处那种强烈的探求欲望，而且要让学生在探究活动中获得成功的情感，这样学生就能保持足够的探究热情，产生强大的内部动力争取新的更大的成功。

三、因地制宜，充分利用山区地理环境，充实教学内容是减负增效的保障 1.就地取材，丰富科学课教学途径

虽然农村小学有一定的实验教学器具，但农村小学科学课教学仪器的短缺现象仍然时时制约着实验教学的有序开展。如何立足于现实，在进一步加大力度装配、建设实验室和仪器室的同时，走自我创新之路，探索出一条既适合于现代实验教学的需求又富有个性特色的地方实验教学的新路子呢？我们在用足用活现有教学仪器、设施的前提下，深入挖掘地方的物产资源，就地取材，配合相关教学内容开展了教师自制教具、学生制作学具活动。这样不但解决了科学课教学仪器的短缺问题，而且为学校充实了大量的教具、学具，也推动了科学课教学器具的更新换代，极大地提升了实验教学的开设率。比如《多种多样的植物》、《种类繁多的动物》等教具都可以自制，采集。制作动植物标本更是同学们的拿手好戏，到大自然中采集植物和寻找小动物是学生津津乐道的趣事。这些带“土”气的教学具和现代科学课教学具相结合，确保了科学课教学规范化、现代化、一体化的优化运行。

2、充分利用学校及地方课程资源，充实教学内容

农村小学科学教育资源相对城市而言比较匮乏，但农村孩子天天的所见所闻更接近于自然，生活的内涵一点也不比城市的孩子落后。科学课教学中教师应有意识地加强联系他们丰富的社会生活经验，发挥孩子们丰厚的感性认识的优势来服务教学，自觉充实教学内容，常能取得意想不到的效果。例如，根据季节的不同，可以改变教科书中有关教学内容的顺序，力求做到因时而教、源趣而授，使学习内容与学生的实际生活结合得更为紧密。将《各种各样的花》的教学调整到春暖花开的时节教学，教师带领学生到大自然这个“大课堂”中，放飞在花的海

洋里，观察各种各样植物的花，学生在教师的启发指导下，就可以掌握花的共性，了解到花的构造，进而认识到完全花与不完全花的特征及其区别。而《植物的果实》则选择在金秋十月的收获季节进行教学，发动学生到“大课堂”中广泛收集各种植物的果实，然后带到课堂中观察，采用浸泡、解剖、尝味等多种实验方法来丰富、增进、完善学生对果实的认识。

3、充分利用自然地理环境，开展课外科学研究活动

农村有得天独厚的自然条件，教师可以带领学生走出教室到大自然中去进行考察活动。教师要充分利用这一有利条件，带领学生到大自然这个“大课堂”去上课。自然课中凡是适合在当地自然环境中教学的内容，如水域的污染和保护、植物与环境、能源矿产、岩石、土壤等等，尽可能让学生进行实地考察，直接与大自然接触，并注意把爱科学的思想教育和改变当地自然面貌结合起来，把自然课的教学和课外自然研究活动结合起来，从而使本节课取得了综合的教学效果。如学生通过科学课里的《水》的学习，自觉应用于实践，主动考察研究本地水资源循环情况，找到了本地居民生活用水存在的问题及原因，从课堂向课外拓展中培养了学生的科学意识。学生在课内与课外的沟通中，在学习和实践中，真正学到了科学知识，锻炼了科学实践能力，科学意识不断得到了增强。

四、以活动为载体，以探究为核心是减负增效的关键 1.高效课堂教学首先是学生自主的学习

我这堂课讲什么呢？以往我们教师备课时总有这么一种定式。教师没有更多地考虑如何让学生去摸索、去探究，让学生达到探究的目标，获得科学概念。因此高效的课堂，还应是学生自主学习的课堂。在四年级上册《声音的传播》一课中，在研究声音的传播时，一些学生可以创设出新的实验方法，进行研究；在汇报交流时，学生也可以运用不同的方式来完成。学生所进行的是自主的探究、自助的实验和个性化的实验总结。只有这样才可以使学生的个性得以充分的发挥，创新的能力得以有效培养，才能实施高效的课堂教学。2.高效课堂教学要以探究为核心 探究既是科学学习的目标，又是科学学习主要方式，亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。教学中要以学生为主体，教师应把最大限度地留给学生，让学生亲身经历科学探究活动，从而培养学生的创新能力，发展学生的创造力。激发每一位学生主动参与探究实践活动，更让学生在探究中学会合作，懂得思考。

3.高效课堂教学要自主探究与合作探究相结合

科学课中，有些知识自主探究能解决，有些知识需要同学们通过合作探究取得。

如：我们在学习《蚯蚓》一节中，对于蚯蚓身体的外部形态，学生们可自主探究，观察得到，蚯蚓的身体由许多环状体节构成，有口，环带，肛门。但对蚯蚓的生活习性的观察需要同学们合作探究去发现。比如，对蚯蚓的一个生活习性﹙蚯蚓喜欢生活在黑暗、潮湿的环境里﹚的观察，需要同学们以小组合作的方式去观察探究。通过观察、探究了解到的知识，远胜于老师说教，老师不仅教会他们知识，而且教会他们怎样学知识。一位教育家就曾经说过：教是为了不教。我们要注重学生能力的培养，给他们一堆金子，不如给他们一个点金石。． 五.注重课后反思是减负增效的重要途径。

我国最早的教育著作《学记》中说：“学然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也；知困，然后能自强也。”，因此任何一个教师和学生不论其能力起

点如何，都有必要通过多种途径对自己的学习和工作进行反思，从而提高自己的能力。

1、教师课后反思。

教案中的教学反思和学生辅导批改纪录，是我们学校的硬性要求，并被纳入到教师六认真检查和考核中，我觉得这一制度很好，还值得进一步推广。一节课下来，静心沉思，抽些时间回顾所学的内容，摸索知识之间的一些规律和自己在知识点上有什么发现；解题的诸多误区有无突破；启迪是否得当；训练是否到位等等，及时记下这些得失，并进行必要的归类与取舍，为下一节课的有效教学做好铺垫。而在作业中也要认真反思，尤其是在批改之后的作业，并要求学生仔细分析自己的对题和错题，写下自己的成功之处和不足之处，还可以写下自己的新思路和自己的创新，这样更能提高我们教师的教学能力。

2、学生课后反思。

课堂教学是开展反思性学习的主渠道。我在课堂教学中经常有意识的引导学生从多方位、多角度进行反思性的学习。如对日常生活中的事物及课堂中的内容，引导学生多问一些为什么？想想自己这节课都有什么收获？还有哪些疑问？同时要求学生掌握好五种反思方法，即（1）在解决问题中反思，掌握方法；（2）在集体讨论中反思，形成概念；（3）在回顾知识获取时反思，提炼思想；（4）在分析解题方法中反思，体验优势；（5）在寻找错误成因中反思，享受成功。让孩子们感到自己在不断地反思后，能够不断地成功，能够经常地、认真地反思，那么学生就会在反思中真正领悟生活和学习的思想、方法，优化自己的认知结构，发展思维能力，培养创新意识，从而进一步提高学生的学习能力。六.多维综合，激情评价。

每节课结束要进行评价，评价的目的是全面了解学生的学习状况，激励学生的学习热情，促进学生的全面发展。评价也是教师反思和改进教学的有力手段。科学、有效的教学评价能够有力地促进有效科学教学的开展。对学生在科学教学活动中的学习状况的评价，教师不仅要关注学生知识和技能的理解和掌握，更要关注他们情感与态度的形成与发展；不仅要关注学生学习的结果，更要关注他们参与科学活动的程度、自信心、合作交流意识，以及独立思考的习惯。同时，对学生实施评价，教师要特别关注学生的个性差异，对评价结果的描述应采用鼓励性语言，发挥评价的激励作用，激发学生的学习兴趣，增强学习科学的自信心，从而使学生热情地主动参与到科学教学活动之中。

总之，善于利用我们身边一切可以利用的因素.资源。注重学生的爱好和专长的形成，结合农村教育资源，采取多种措施.渠道，就能较好地培养学生的科学意识，创造性地为科学课教学服务。这不仅能提高农村小学科学课教学的课堂教学效益，而且也可在丰富的实践活动中培养学生的创新意识，建立一种新型的教与学的平台，从而达到减负增效之目的。

参考文献：《新课程三维目标》《小学科学新课程标准》人民教育出版社《减负增效，构建高效课堂教学》

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第五篇：材料科学论文

石墨烯的最新研究进展及应用

石墨烯的最新研究进展及应用

摘要：石墨烯以优越的性能和独特的二维结构成为研究的热点，本文以材料四要素来分析石墨烯的加工制备，各种热学，力学，电学，光学性能，由于单纯石墨烯的使用效能在单品中作用有限，因此另加介绍了石墨烯复合材料的制备和性能。由于中国科学家在石墨炔也取得突破，所以也附加介绍以用来比较石墨烯的特点。

石墨烯的发现；

石墨烯（是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯是当今世界上最薄的材料，也是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。石墨烯具有特殊的单原子层结构和新奇的物理性质: 强度达130 GPa、热导率约5000 J/(m·K·s)、禁带宽度几乎为零、载流子迁移率达到2×105 cm2/(V·s)、高透明度(约97.7%)、比表面积理论计算值为2630 m2/g, 石墨烯的杨氏模量(1100 GPa)和断裂强度(125 GPa)与碳纳米管相当, 它还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和零载流子浓度极限下的最小量子电导率等一系列性质。最近几年国外对石墨烯的研究如火如荼的进行，国内也引起强大的反响。因此结合材料的知识，对其研究进行简略的介绍。

（一）石墨烯的制备

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石墨烯的最新研究进展及应用

石墨烯在实验室中是在2004年，当时，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法—机械剥离法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，晶体外延生长法、化学气 相沉积法、液相直接剥离法以及高温脱氧和化学还原法等。我国的科研工作者通过化学气相沉积法，利用烃类作为碳源，通过化学气相沉积把单层碳原子附在金属表层，这是一种可以为工业大规模制取石墨烯的方法。化学气相沉积法相比，等离子体增强化学气相沉积法可在更低的沉积温度和更短的反应时间内制备出单层石墨烯。此外晶体外延生长法通过加热单晶6H-SiC 脱除Si, 从而得到在SiC表面外延生长的石墨烯，但这种方法无法获得大规模，层面单一的石墨烯。氧化石墨还原法, 成为实验室制备石墨烯最简单的方法。

（二）石墨烯的优秀性能 2.1力学性能

石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由σ键连接，结合方式为sp2杂化，这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要超过钻石。2.2 电学性能

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石墨烯的最新研究进展及应用

石墨烯最重要的性质之一就是它独特的载流子特性和无质量的狄拉克费米子属性。石墨烯的价带和导带部分相重叠于费米能级处, 是能隙为零的二维半导体, 载流子可不通过散射在亚微米距离内运动, 为目前发现的电阻率最小的材料。石墨烯内部电子输运的抗干扰能力很强, 其电子迁移率在室温下可超过15000 cm2/(V·s)[46], 而当载流子密度低于5×109 cm-2 时, 低温悬浮石墨烯的电子迁移率首次被发现可以接近200000 cm2/(V·s)。单层石墨烯中载流子迁移率几乎不受化学掺杂和温度的影响。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。2,3光学性能

单层悬浮石墨烯的白光吸收率是2.3%, 而且吸收率随着层数的变化呈线性增加。2.4热学性能

单层悬浮石墨烯的室温热传导率可达到3000~5000 W/(m·K)，石墨烯的热导率是如今在电子领域广泛应用的铜的2 倍和硅的50 倍。

（三）石墨烯的复合材料

基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向, 其在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能, 具有广阔的应用前景。目前石墨烯复合材料的研究主要集中在石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料上,因此本文对石墨烯复合材料的最新研究进展做详细介绍。3.1 石墨烯聚合物

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石墨烯的最新研究进展及应用

根据石墨烯与聚合物的相互作用方式不同, 可将石墨烯聚合物复合材料分为石墨烯填充聚合物复合材料、层状石墨烯聚合物复合材料和功能化聚合物复合材料等。

3.1．1 石墨烯填充聚合物复合材料

通过溶液混合、熔融共混和原位聚合等方法，我们可以来制备石墨烯复合材料，石墨烯的分散性和聚合物基体的相互作用是影响复合材料性能的主要因素。例如通过溶液混合制成的石墨烯复合材料聚乙烯醇的力学性质得到很大改善，抗拉强度是原来的1,5倍，杨氏模量提高10倍。这说明利用溶液混合制成的石墨烯复合材料的分散性比较好，所以其力学性能比较好。与之相比，熔融共混法比较经济简单，不需要想溶液混合所需的昂贵分散液。利用熔融共混法制成的聚对苯二甲酸石墨烯复合材料，该复合材料利用石墨烯作为填充物，使其电导性大大提高。然而在实际工业生产中，聚合物的粘度却会影响熔融状态下石墨烯与对苯二甲酸的结合，所以我采用原位聚合的方法，发现合成的化合物热稳定性提高。所以我们在使用合成填充类石墨烯复合材料要充分考虑经济性，产品的热稳定性。3.1．2 层状石墨烯聚合物复合材料

层状石墨烯聚合物复合材料是指石墨烯的衍生物和聚合物合成层状复合材料，其可应用于定向负载承重膜和光伏器件等领域。3.1.3 功能化聚合物复合材料

石墨烯及其衍生物也可通过聚合物修饰的共价或非共价功能化形成功能化石墨烯聚合物复合材料。石墨烯衍生物的共价功能化主要是通

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石墨烯的最新研究进展及应用

过聚合物官能团和氧化石墨烯表面的含氧官能团发生反应，而发生反应的共价界面可以提高复合材料的力学和热学性能。以聚甲基甲酸乙酯为例，利用石墨烯复合材料的共价功能，其力学性能得到改善，杨氏模量提高7倍，硬度提高50%，抗拉强度提高74%，此外利用石墨烯衍生物的共价合成的聚合物其热稳定性和导电性也得到明显提高。

非共价功能化是通过范德瓦尔斯力、静电相互作用和π–π 堆积作用对石墨烯表面进行修饰而不改变它的化学结构, 此方法可提高复合材料的电学、光学特性和可溶性。利用π–π堆积非共价修饰的石墨烯薄片制备了多功能聚合物纳米复合材料, 研究发现功能化石墨烯的引入提高了复合材料的储能模量、玻璃化转变温度和电导率。3.2 石墨烯基无机纳米复合材料

将无机材料(金属纳米材料、半导体和绝缘纳米材料)分散在石墨烯纳米层表面可合成石墨烯基无机纳米复合材料。无机纳米粒子可减小石墨烯片层间的相互作用, 而石墨烯与特定纳米粒子相结合,使该类复合材料在催化剂、光学等领域具有广泛的应用前景。(四)中国科学家在石墨材料领域的最新研究进展

2010年，中科院化学所有机固体院重点实验室研究人员利用六炔基苯在铜片的催化作用下发生偶联反应，成功地在铜片表面上通过化学方法合成了大面积碳的新同素异形体——石墨炔，这是在世界上首次大面积制备出了石墨炔薄膜。它具有丰富的碳化学键、大的共轭体系、宽面间距、优良的化学稳定性，被誉为是最稳定的一种人工合成的二炔碳的同素异形体。由于其特殊的电子结构及类似硅优异的半导体性

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石墨烯的最新研究进展及应用

能，石墨炔可以广泛应用于电子、半导体以及新能源领域。1968 年著名理论家Baughman通过计算认为石墨炔结构可以稳定存在，国际上的著名功能分子和高分子研究组都开始了相关的研究，但是并没有获得成功。人们开始怀疑石墨炔是否能被人工合成,直到2010年，中科院化学所李玉良研究员等提出了在铜片表面上通过化学方法原位合成石墨炔并首次成功地获得了大面积碳的新的同素异形体-石墨炔薄膜。在这一过程中铜箔不仅作为交叉偶联反应的催化剂、生长基底，而且为石墨炔薄膜的生长所需的定向聚合提供了大的平面基底。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所能源应用技术分所研究员黄长水带领的研究小组与中科院化学研究所研究员李玉良合作，首次将石墨炔应用于锂离子电池电极材料，并对其电化学储锂性能及储锂机制进行了详细的分析研究，阐明了石墨炔结构、形貌与其电化学性能之间的构效关系，探索了石墨炔材料在锂电池中的应用，这些研究为石墨炔家族的储锂性能研究以及探索新型碳素储能材料提供了理论依据和实验指导。研究表明，石墨炔是一种非常理想的储锂材料，且其独特的结构更有利于锂离子在面内和面外的扩散和传输，这样赋予其非常好的倍率性能，从实践证明石墨炔是一种非常有前景的储锂能源材料，科学家也预测它在新能源领域将产生非比寻常的影响。由此看来，石墨烯也是有广泛未来的应用前景，同时也见证了中国科学界为赶上石墨研究的先进水平所做的努力。

（五）小结

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石墨烯的最新研究进展及应用

石墨烯被誉为改变21世纪的新材料，将可能引导21世纪的产业革命，总的来说，石墨烯不仅是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，石墨烯目前最有潜力的应用方向，是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会提升数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。同时，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。

我国科学家在石墨领域的研究也取得了突破，这将有利于国家的社会转型，建设工业强国。

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