基于“创新意识”的“化学能转化为电能”教学探索

摘要：结合教学实例，从问题情境、合作学习、分组实验、知识迁移等方面阐述在化学课堂上如何培养学生的创新意识.让学生具有初步的创新意识，了解初步的创新方法.培养学生求实创新的科学态度、勇于探索的创新精神.

关键词：创新意识;化学能;电能;高中化学

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2022）09-0109-03

收稿日期：2021-12-25

作者简介：周玲凤（1982.8-），女，江苏省张家港人，硕士，中学一级教师，从事中学化学教学研究.

创新是人类经济社会不断进步与发展的永恒主题.笔者就结合自己的教学实际，以苏教版必修第二册中“化学能转化为电能”为例，谈谈个人是如何在高中化学教学中培养学生的创新精神及创新能力.

1 创设问题情境，激发学生的创新意识

问题情境是指主体在教学过程中为达到某一教学活动目的所遇到的某种困难或障碍时的心理发展困境.对于课堂教学来说，教师渴望通过创造一项艰巨的学习任务来解决的心理困境，需要学生做出一些努力来完成.为了激发学生的学习兴趣，提升学生的求知欲望，教师适时创设问题情境，有意识的让学生利用已有知识自己发现问题，从而激发学生的创新潜能，无疑是优化课堂教学的一条重要途径.

在进行问题情景教学的过程中，教师需要保证讨论的话题能够贯穿到整个教学活动中，将其作为课堂教学的主线.所以，议题的选择是整个教学的关键，是保证课堂教学质量的主要因素，一个良好的讨论话题，将会吸引学生投入到课堂教学中，使课堂氛围变得更加活跃.所以教师在确立议题的过程中，需要进行全面的考虑.根据学生的兴趣特点与教学目标完美契合，最终确定一个学生喜爱的话题.

1.1 目前常用的教学问题情境

方案一：格林太太的假牙

格林太太一口整齐洁白的牙齿中有一颗金色的假牙格外引人注目，但自从她出车祸换了一颗不锈钢牙后，经常感到头痛，特别是吃桔子的时候.她四处求医，却未找到病因，直到一位化学家来看望格林太太，为她揭开了谜底.同学们知道格林太太得了什么病吗？

评价：一个动人的故事确实可以让学生产生求知欲，但我们今天要学的内容到底是什么？学生的探究心里暗示不是很明确，这样的情境创设只是起到了活跃课堂气氛的作用，没有形成学生认知上的矛盾冲突.

方案二：生活中的原电池

我们的生活离不开形形色色的电池，大到人造卫星、宇宙飞船，小到手机、手表.这些电池都是应用原电池的原理制造的，那什么是原电池？它的工作原理是什么？今天就让我们一探它的究竟.

评价：此方案能从物质的用途入手，直接给出本节课的意图——原电池的反应原理，但缺乏挑战性，没能很好的抓住学生的认知心理，缺乏学习的激情.

方案三：发光二极管

准备实验仪器和药品：锌片、铜片、导线、稀硫酸、发光二极管，当将装置连接好，学生看到没有连接我们平时用的电池，二极管也能发光.教师设疑：哪来的电？

评价：该方案能引发学生的好奇心理，具有鲜明的挑战性，在没有电池的情况下二极管为什么会发光？与已有的知识产生认知冲突，学生将会充满讨论的兴趣，进而所产生的教学效果也将有明显的提升.

1.2 笔者尝试的教学问题情境

水果音乐贺卡：

准备一套原电池的装置：锌片、铜片、导线、番茄、无电池的音乐贺卡.当我把导线接在原电池的两根电极上，音乐响起，全班一片惊叹之声.伴随着优美的音乐，我提出疑问：电流是怎么产生的？番茄起了什么作用？

评价：在方案三的基础上，以生活中常见的水果替代了化学试剂，以音乐贺卡替代了发光二极管，让学生从视觉转换到听觉，确保每一个学生都能感受到电池的存在，这种新奇的现象立刻激发了学生的求知欲，充分调动了学生学习的热情，形成了良好的师生互动氛围.此时就可以水到渠成的引出本节课的教学课题——化学能转化为电能.

2 注重合作学习，培养学生的创新能力

有效教学中的合作学习不是简单的分组学习，更不等同于小组探讨，而是像约翰逊教授指出的那样，这种合作是“在教学中采用小组的方式以使学生之间能协同努力，充分地发挥自身及其同伴的学习优势.”教师提出问题后，首先要求学生独立思考，在此基础上，与组内同学进行交流，集思广益，最后每个小组推选一位代表与全班同学交流.多角度、互动式的交流才是合作学习的实质.

本节课堂教学中，在学生观察到铜片表面产生气泡，电流计指针偏转时，提出了这样的问题串：

（1）铜片表面的气体是什么？它是如何产生的？

（2）H+转变为氢气所需的电子从何而来？

（3）锌失去的电子去了哪里？如何证明？

（4）检流計指针偏转，说明了什么问题？产生的电能来自哪里？

（5）电流计的指针偏向什么极？该极相当于干电池的什么极？另一极呢？

（6）Zn极上发生了什么反应？Cu极上发生了什么反应？

（7）电子朝哪个方向流动？电流往哪个方向流？

评价：如果想要这一全新教学模式的功能发挥到极致，培养学生的创新能力，教师应当结合每位学生的学习情况进行合理的分组.

中学化学教师要根据学生的特点进行思考和分析，确保每个小组都是不相上下的实力，最基本要拥有一位有较强表达能力、思维推理能力和对化学知识学习积极性特别高的学生，以此来带动周边学生的学习兴趣.确保小组合作学习活动的有效实施，提高学生进行化学知识的探索与学习的兴趣.同时，通过促使学生之间互相监督、互相学习，对提升学生综合素质也有一定积极的作用.

学生通过对这些问题串开展了积极热烈的研讨，每位学生都踊跃发表自身的言论，最后小组之间可以选择一名表达能力较强的学生，将学习的成果表达出来，在学生表达的过程中也是其他学生学习的过程，最后教师可以根据学生们的讨论，将存在的问题指出，给出正确的引导，同时也不能缺少对学生的鼓励，帮助学生树立学习的信心.通过后合作学习，合理的调控讨论的进程，使学生们充分体验到了合作交流的快乐、创新的乐趣，提升了自己的表达能力，进一步保持学习的积极性，教学质量以及效率也得到显著提升.

3 开展分组实验，发展学生的创新能力

在化学教学中必须始终以实验为基础组织教学， 在条件允许的基础上，让学生自主设计化学实验方案，自己动手操作，不仅可以激发学生的学习热情，还有助于他们深化理解对应知识.通过不断优化实验方案、改进实验器材，发展学生的创新能力.

在引导学生进行实验设计和创新时，可从以下几方面鼓励学生：

（1）勇于探寻实验事实：在探究实验中，多问几个为什么.

（2）不迷信现有的结论和方法，充分利用先进实验器材，寻求最佳路径.

（3）大胆猜测，勇于接受批评，有信心为自己和未来挺身而出.

（4）勇于将头脑中的创意设计表达出来，亲自实践使之具体化或实验化.

本节课教材上设计了四个递进式的演示实验，在现有的实验条件下，笔者将教材中的教师演示实验改为学生分组实验，在第四组实验——锌、铜、稀硫酸的基础上，增加了实验用品的准备，提出以下变式：

变式一：把铜片换成碳棒

变式二：再把碳棒换成锌片

变式三：把电解质溶液换成CuSO溶液

变式四：把CuSO溶液换成酒精

评价：教师可以引导学生们进行讨论，然后设计合理的实验过程，使学生在教师设定的框架中自由发挥.同时在整个实验过程中教师不能限制学生对实验器材以及操作方法的运用.在学生形成了自己的设计思路后，教师可以让学生进行深入的交流与互动，通过分析与对比，最后得出高效且优质的实验方案，选择对应的实验器材.教師需要保证学生实验的合理性，可以引导学生从实验方案以及器材的可操作性出发，使学生形成正确的逻辑思维.

经过设计这样一组变式实验，让学生自己动手操作，更多的参与到化学实验中去，并且在实验过程中能够锻炼学生的观察能力，使学生可以自主获得直接经验，在此基础上对比分析，得出规律，最后水到渠成的总结出形成原电池的条件.

4 注重知识迁移，拓展学生的创新思维

化学是一门实用科学，现代社会的发展离不开化学，要积极引导学生走出课堂，走向社会，有条件的可以联系本土化工企业，参与他们的实际生产生活，找寻理论与实践的有机结合.有利于培养学生求实创新的科学态度、勇于探索的创新精神.

本节教学过程中，在学生掌握原电池的实验原理后，可以设计如下的练习提升学生已有知识，熟练迁移已学知识，拓展学生的创新思维.

当堂练习：

（1）实验室用锌与稀硫酸反应制氢气时，常向溶液中滴加少量CuSO溶液，这是因为.

（2）利用生活中的常见金属，设计原电池，画出装置图，写出电极反应.

（3）科研人员开发出由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，可以供手机连续使用一个月才充一次电.让学生去研究新型燃料电池.

评价：化学教学是一个漫长的过程，具有较高的实践性，因此需要多个课时的积累结果，但是学生并不能在自己的脑海中形成良好的知识结构.通过知识迁移，可以加深学生对所学知识的掌握程度，进而可以打造出高质量的化学课堂，使学生能够将所学习到的知识灵活的运用到后续学习中.由此可见，在中学教师进行教学准备过程中，教师应当认真领会教材内容，并且使学生可以根据整体的知识结构积极思考化学能转化为电能的脉络，为学生创建符合自身学习的知识结构.不仅如此，教师还应当结合学生的作业完成情况以及知识的掌握情况，帮助学生复习难点以及重点的内容，使学生的学习方式得到创新，提升学生对知识的理解与应用能力.

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2] 梁慧姝，郑长龙.化学实验论[M].南宁：广西教育出版社，1996：134-135.

责任编辑：季春阳