基于“創新意識”的“化學能轉化為電能”教學探索

摘要：結合教學實例，從問題情境、合作學習、分組實驗、知識遷移等方面闡述在化學課堂上如何培養學生的創新意識.讓學生具有初步的創新意識，了解初步的創新方法.培養學生求實創新的科學態度、勇于探索的創新精神.

關鍵詞：創新意識;化學能;電能;高中化學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2022）09-0109-03

收稿日期：2021-12-25

作者簡介：周玲鳳（1982.8-），女，江蘇省張家港人，碩士，中學一級教師，從事中學化學教學研究.

創新是人類經濟社會不斷進步與發展的永恒主題.筆者就結合自己的教學實際，以蘇教版必修第二冊中“化學能轉化為電能”為例，談談個人是如何在高中化學教學中培養學生的創新精神及創新能力.

1 創設問題情境，激發學生的創新意識

問題情境是指主體在教學過程中為達到某一教學活動目的所遇到的某種困難或障礙時的心理發展困境.對于課堂教學來說，教師渴望通過創造一項艱巨的學習任務來解決的心理困境，需要學生做出一些努力來完成.為了激發學生的學習興趣，提升學生的求知欲望，教師適時創設問題情境，有意識的讓學生利用已有知識自己發現問題，從而激發學生的創新潛能，無疑是優化課堂教學的一條重要途徑.

在進行問題情景教學的過程中，教師需要保證討論的話題能夠貫穿到整個教學活動中，將其作為課堂教學的主線.所以，議題的選擇是整個教學的關鍵，是保證課堂教學質量的主要因素，一個良好的討論話題，將會吸引學生投入到課堂教學中，使課堂氛圍變得更加活躍.所以教師在確立議題的過程中，需要進行全面的考慮.根據學生的興趣特點與教學目標完美契合，最終確定一個學生喜愛的話題.

1.1 目前常用的教學問題情境

方案一：格林太太的假牙

格林太太一口整齊潔白的牙齒中有一顆金色的假牙格外引人注目，但自從她出車禍換了一顆不銹鋼牙后，經常感到頭痛，特別是吃桔子的時候.她四處求醫，卻未找到病因，直到一位化學家來看望格林太太，為她揭開了謎底.同學們知道格林太太得了什么病嗎？

評價：一個動人的故事確實可以讓學生產生求知欲，但我們今天要學的內容到底是什么？學生的探究心里暗示不是很明確，這樣的情境創設只是起到了活躍課堂氣氛的作用，沒有形成學生認知上的矛盾沖突.

方案二：生活中的原電池

我們的生活離不開形形色色的電池，大到人造衛星、宇宙飛船，小到手機、手表.這些電池都是應用原電池的原理制造的，那什么是原電池？它的工作原理是什么？今天就讓我們一探它的究竟.

評價：此方案能從物質的用途入手，直接給出本節課的意圖——原電池的反應原理，但缺乏挑戰性，沒能很好的抓住學生的認知心理，缺乏學習的激情.

方案三：發光二極管

準備實驗儀器和藥品：鋅片、銅片、導線、稀硫酸、發光二極管，當將裝置連接好，學生看到沒有連接我們平時用的電池，二極管也能發光.教師設疑：哪來的電？

評價：該方案能引發學生的好奇心理，具有鮮明的挑戰性，在沒有電池的情況下二極管為什么會發光？與已有的知識產生認知沖突，學生將會充滿討論的興趣，進而所產生的教學效果也將有明顯的提升.

1.2 筆者嘗試的教學問題情境

水果音樂賀卡：

準備一套原電池的裝置：鋅片、銅片、導線、番茄、無電池的音樂賀卡.當我把導線接在原電池的兩根電極上，音樂響起，全班一片驚嘆之聲.伴隨著優美的音樂，我提出疑問：電流是怎么產生的？番茄起了什么作用？

評價：在方案三的基礎上，以生活中常見的水果替代了化學試劑，以音樂賀卡替代了發光二極管，讓學生從視覺轉換到聽覺，確保每一個學生都能感受到電池的存在，這種新奇的現象立刻激發了學生的求知欲，充分調動了學生學習的熱情，形成了良好的師生互動氛圍.此時就可以水到渠成的引出本節課的教學課題——化學能轉化為電能.

2 注重合作學習，培養學生的創新能力

有效教學中的合作學習不是簡單的分組學習，更不等同于小組探討，而是像約翰遜教授指出的那樣，這種合作是“在教學中采用小組的方式以使學生之間能協同努力，充分地發揮自身及其同伴的學習優勢.”教師提出問題后，首先要求學生獨立思考，在此基礎上，與組內同學進行交流，集思廣益，最后每個小組推選一位代表與全班同學交流.多角度、互動式的交流才是合作學習的實質.

本節課堂教學中，在學生觀察到銅片表面產生氣泡，電流計指針偏轉時，提出了這樣的問題串：

（1）銅片表面的氣體是什么？它是如何產生的？

（2）H+轉變為氫氣所需的電子從何而來？

（3）鋅失去的電子去了哪里？如何證明？

（4）檢流計指針偏轉，說明了什么問題？產生的電能來自哪里？

（5）電流計的指針偏向什么極？該極相當于干電池的什么極？另一極呢？

（6）Zn極上發生了什么反應？Cu極上發生了什么反應？

（7）電子朝哪個方向流動？電流往哪個方向流？

評價：如果想要這一全新教學模式的功能發揮到極致，培養學生的創新能力，教師應當結合每位學生的學習情況進行合理的分組.

中學化學教師要根據學生的特點進行思考和分析，確保每個小組都是不相上下的實力，最基本要擁有一位有較強表達能力、思維推理能力和對化學知識學習積極性特別高的學生，以此來帶動周邊學生的學習興趣.確保小組合作學習活動的有效實施，提高學生進行化學知識的探索與學習的興趣.同時，通過促使學生之間互相監督、互相學習，對提升學生綜合素質也有一定積極的作用.

學生通過對這些問題串開展了積極熱烈的研討，每位學生都踴躍發表自身的言論，最后小組之間可以選擇一名表達能力較強的學生，將學習的成果表達出來，在學生表達的過程中也是其他學生學習的過程，最后教師可以根據學生們的討論，將存在的問題指出，給出正確的引導，同時也不能缺少對學生的鼓勵，幫助學生樹立學習的信心.通過后合作學習，合理的調控討論的進程，使學生們充分體驗到了合作交流的快樂、創新的樂趣，提升了自己的表達能力，進一步保持學習的積極性，教學質量以及效率也得到顯著提升.

3 開展分組實驗，發展學生的創新能力

在化學教學中必須始終以實驗為基礎組織教學， 在條件允許的基礎上，讓學生自主設計化學實驗方案，自己動手操作，不僅可以激發學生的學習熱情，還有助于他們深化理解對應知識.通過不斷優化實驗方案、改進實驗器材，發展學生的創新能力.

在引導學生進行實驗設計和創新時，可從以下幾方面鼓勵學生：

（1）勇于探尋實驗事實：在探究實驗中，多問幾個為什么.

（2）不迷信現有的結論和方法，充分利用先進實驗器材，尋求最佳路徑.

（3）大膽猜測，勇于接受批評，有信心為自己和未來挺身而出.

（4）勇于將頭腦中的創意設計表達出來，親自實踐使之具體化或實驗化.

本節課教材上設計了四個遞進式的演示實驗，在現有的實驗條件下，筆者將教材中的教師演示實驗改為學生分組實驗，在第四組實驗——鋅、銅、稀硫酸的基礎上，增加了實驗用品的準備，提出以下變式：

變式一：把銅片換成碳棒

變式二：再把碳棒換成鋅片

變式三：把電解質溶液換成CuSO溶液

變式四：把CuSO溶液換成酒精

評價：教師可以引導學生們進行討論，然后設計合理的實驗過程，使學生在教師設定的框架中自由發揮.同時在整個實驗過程中教師不能限制學生對實驗器材以及操作方法的運用.在學生形成了自己的設計思路后，教師可以讓學生進行深入的交流與互動，通過分析與對比，最后得出高效且優質的實驗方案，選擇對應的實驗器材.教師需要保證學生實驗的合理性，可以引導學生從實驗方案以及器材的可操作性出發，使學生形成正確的邏輯思維.

經過設計這樣一組變式實驗，讓學生自己動手操作，更多的參與到化學實驗中去，并且在實驗過程中能夠鍛煉學生的觀察能力，使學生可以自主獲得直接經驗，在此基礎上對比分析，得出規律，最后水到渠成的總結出形成原電池的條件.

4 注重知識遷移，拓展學生的創新思維

化學是一門實用科學，現代社會的發展離不開化學，要積極引導學生走出課堂，走向社會，有條件的可以聯系本土化工企業，參與他們的實際生產生活，找尋理論與實踐的有機結合.有利于培養學生求實創新的科學態度、勇于探索的創新精神.

本節教學過程中，在學生掌握原電池的實驗原理后，可以設計如下的練習提升學生已有知識，熟練遷移已學知識，拓展學生的創新思維.

當堂練習：

（1）實驗室用鋅與稀硫酸反應制氫氣時，常向溶液中滴加少量CuSO溶液，這是因為.

（2）利用生活中的常見金屬，設計原電池，畫出裝置圖，寫出電極反應.

（3）科研人員開發出由甲醇和氧氣以及強堿作電解質溶液的新型手機電池，可以供手機連續使用一個月才充一次電.讓學生去研究新型燃料電池.

評價：化學教學是一個漫長的過程，具有較高的實踐性，因此需要多個課時的積累結果，但是學生并不能在自己的腦海中形成良好的知識結構.通過知識遷移，可以加深學生對所學知識的掌握程度，進而可以打造出高質量的化學課堂，使學生能夠將所學習到的知識靈活的運用到后續學習中.由此可見，在中學教師進行教學準備過程中，教師應當認真領會教材內容，并且使學生可以根據整體的知識結構積極思考化學能轉化為電能的脈絡，為學生創建符合自身學習的知識結構.不僅如此，教師還應當結合學生的作業完成情況以及知識的掌握情況，幫助學生復習難點以及重點的內容，使學生的學習方式得到創新，提升學生對知識的理解與應用能力.

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2] 梁慧姝，鄭長龍.化學實驗論[M].南寧：廣西教育出版社，1996：134-135.

責任編輯：季春陽