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科技创新人才培养项目式课程研究

编者按：培养科技创新人才是国家发展的战略需求，基础教育阶段的科学教育对于科技创新人才培养具有奠基

功能。项目式学习倡导解决真实问题和“做中学”，能够促进学生核心素养的融合发展，是培养创新人才的有

效路径。本专栏将呈现系列项目式学习课程案例，这些案例精选与科技发展和社会进步有关的重要问题，挖掘

并外显“真人真事”的问题解决过程和思路方法，促进学生在项目式学习中“学会思考”，提升学生的科技创

新素养，为科技类项目式学习课程设计提供借鉴。

“探秘神奇的液晶”项目式教学设计

潘红赵雅萍郝亮于美娜魏锐*

摘要：通过定位和挖掘项目背后的真人真事、外显科学家问题解决的思路、进行项目式教学转化的“三步走”策略，

设计“发现和揭秘液晶”和“探秘液晶在电场中的特殊性质”两个核心任务，完成探秘液晶的项目式教学设计，并

对案例进行了反思。

关键词：项目式教学；液晶；结构与性质；跨学科协同

中图分类号：G633.8；G633.7文献标识码：A文章编号：1672-1438(2024)02-0021-05

液晶自被发现以来，历经130多年，如今已在显示未熔化的晶体小颗粒悬浮所致。1908年，伏兰德(D.

领域大放异彩，在生活中应用丰富。对液晶的史实素Vorlander)通过对液晶和非液晶的对比研究，总结出

材进行深度挖掘，发现其中蕴含的物理、化学等丰富经验法则：能产生液晶态的物质，其分子应尽可能呈

的跨学科知识与观念，具有独特的教育价值。直线状。该法则成了当时设计和合成液晶化合物的依

[2]

据，并结束了寻找液晶化合物的盲目性。

一、挖掘真人真事2.探秘液晶在电场中的行为

1.发现并探秘液晶[1]1962年，美国理查德•威廉姆斯发现液晶的电光特

1888年，奥地利植物学家莱尼茨(Friedrich性，即在电场作用下，液晶分子由于偶极按电场方向

Reinitzer)在研究胆甾醇苯甲酸酯时发现了奇怪的现重新取向，分子原有的排列受到破坏，从而引起光学

象：该物质在145.5℃时呈现不透明的浑浊状态，继续性质的改变(见图1)。威廉姆斯的发现为液晶应用于数

加热至178.5℃时则变成透明清亮的液体，即出现“双字显示领域奠定了理论基础。

熔点”。莱尼茨将样品寄给了德国物理学家雷曼(Otto

Lehmann)寻求帮助，雷曼利用带热台的偏光显微镜进

行研究，发现这种浑浊态的物质虽然呈液态，但在不

同方向上对光的折射率不同，即显示出各向异性的晶

体所特有的双折射性。雷曼将其命名为“液晶”(Liquid

Crystal)。1900年，塔曼(G.Tammann)等科学家质疑雷

曼观察到的现象，认为其要么受杂质的影响，要么是图1液晶在电场下的“褶皱”效应[3]

作者简介：潘红，本科，高级教师。广东省佛山市教育局教研室，528000

赵雅萍，硕士，一级教师。北京大学附属中学，100086

郝亮，博士，二级教师。北京市育英中学，100036

于美娜，博士，副研究员。北京科技大学，100083

通讯作者：魏锐，博士，教授。国家中小学化学教材建设重点研究基地、北京师范大学科学教育研究院，100875

基金项目：国家中小学化学教材建设重点研究基地“支持拔尖创新人才培养的中学化学课程与教材研究”、北京师范大学

科学教育研究院“促进科技创新人才培养的中小学项目式课程开发”研究成果，北京师范大学中国教育创新研究院作为协

同单位为课题研究提供支持。

2024.0121