用蜂鳴器奏響生命樂章——“創(chuàng)設(shè)問題情景，開展自主探究”教學(xué)案例

劉啟成

（江蘇省洪澤中學(xué) 江蘇 洪澤 223100）

用蜂鳴器奏響生命樂章
——“創(chuàng)設(shè)問題情景，開展自主探究”教學(xué)案例

劉啟成

（江蘇省洪澤中學(xué) 江蘇 洪澤 223100）

本文以“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”中的“創(chuàng)設(shè)問題情景，開展自主探究”的教學(xué)模式，對(duì)有效教學(xué)進(jìn)行探討。利用蜂鳴器的一次次響起，震撼學(xué)生的心靈，奏響生命的樂章。

蜂鳴器；創(chuàng)設(shè)情景；自主探究

一、問題及背景

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的源動(dòng)力是認(rèn)知沖突引發(fā)的認(rèn)知需要。問題情景的創(chuàng)設(shè)必須符合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)才能激發(fā)學(xué)生的求知欲，才能讓學(xué)生積極主動(dòng)地探究。學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)材料不斷交互作用，獲得知識(shí)主動(dòng)建構(gòu)的過程。其特點(diǎn)有：

（1）情景性，即學(xué)習(xí)是在一定的問題情景中，學(xué)習(xí)者通過自身的努力——交流、合作和探究，對(duì)客觀世界作出反映。一方面，對(duì)新信息的意義進(jìn)行建構(gòu)，另一方面完成對(duì)原有經(jīng)驗(yàn)的改造和重組。

（2）經(jīng)驗(yàn)性，即學(xué)習(xí)者是通過已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)（包括原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知策略）對(duì)新信息進(jìn)行主動(dòng)加工而建構(gòu)，并不是把知識(shí)直接從外界搬到記憶中去。

（3）自主性，即學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者不是知識(shí)的被動(dòng)接受者，而是知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者。外界輸入的信息只有通過學(xué)習(xí)者的主動(dòng)建構(gòu)才能變成自身的知識(shí)。

因此，創(chuàng)設(shè)問題情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)具有重要的作用。

下面為蘇教版必修2中“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”教學(xué)實(shí)錄。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)說明

指導(dǎo)思想：以學(xué)生為主體，讓學(xué)生自主地參與知識(shí)的獲得過程，并給學(xué)生充分的表達(dá)自己想法的機(jī)會(huì)。

學(xué)生初次接觸電化學(xué)知識(shí)，對(duì)原電池的工作原理有神秘感和探索欲望。要充分利用學(xué)生的好奇心和求知欲，設(shè)計(jì)層層實(shí)驗(yàn)和問題情境，使學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)、積極思考和相互討論中自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。

在教學(xué)內(nèi)容的安排上，按照從易到難，從實(shí)踐到理論再到實(shí)踐的順序，首先通過一組實(shí)驗(yàn)，引入課題；在實(shí)驗(yàn)——觀察——討論——推測——驗(yàn)證的過程中，學(xué)習(xí)和理解原電池的概念和原理，在此基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)探索和討論組成原電池的條件；最后，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)水果電池以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力。

為了更好地實(shí)施探究教學(xué)，還需對(duì)本節(jié)教材內(nèi)容作必要的處理和補(bǔ)充。

1.變教材中的教師演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。這樣不僅使學(xué)生觀察到明顯的現(xiàn)象，還能使學(xué)生直接參與知識(shí)的獲得過程，獲得直接的體驗(yàn)。

2.用音樂賀卡引入易將學(xué)生的興趣調(diào)動(dòng)起來，激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲和探究欲，整個(gè)課堂中蜂鳴器的一次次響起，讓學(xué)生一次次感受到成功的喜悅。

蜂鳴器的制作：從音樂賀卡中取出蜂鳴器，去掉鈕扣電池，在線路板上引出正、負(fù)電極的導(dǎo)線。

也可以從市場上購買揚(yáng)聲器、蜂鳴器集成塊，按照下圖裝置，制作實(shí)驗(yàn)用的蜂鳴器。

3.教材中對(duì)于“組成原電池的條件”這一個(gè)討論題的提出，問題過于空泛，考慮到學(xué)生的知識(shí)遷移能力和概括能力還不是很強(qiáng)，單純的討論可能會(huì)無從談起。因此教學(xué)中設(shè)計(jì)了一組學(xué)生實(shí)驗(yàn)習(xí)題，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)獲得直接經(jīng)驗(yàn)，再通過對(duì)比分析，歸納出規(guī)律，最終得出組成原電池的三個(gè)條件。

4.將課本后面的家庭小實(shí)驗(yàn)——水果電池，移到課堂實(shí)驗(yàn)中。不僅能幫助同學(xué)理解組成原電池的其中一個(gè)必要條件——電解質(zhì)溶液，而且能達(dá)到學(xué)以致用，使學(xué)生覺得化學(xué)就在我們的身邊，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，啟迪學(xué)生思維。

三、教學(xué)主要流程

［創(chuàng)設(shè)情景1］請(qǐng)問今天誰過生日、這個(gè)月哪些學(xué)生過生日（課前已經(jīng)過調(diào)查有6位學(xué)生）？老師今天帶來了一張音樂賀卡，可是賀卡不響，沒有電池（之前已將電池取出）。沒有電池怎么辦？誰能發(fā)電呢？老師來試試，把鋅片與銅片插入稀硫酸中，并用導(dǎo)線與賀卡相連，賀卡發(fā)出美妙的音樂。祝幾位同學(xué)生日快樂！教室里頓時(shí)想起了雷鳴般的掌聲。那么電是如何產(chǎn)生的呢？原理是什么呢？

［自主探究1］學(xué)生自主探究：見蘇教版必修2第40頁之活動(dòng)與探究（注：將電流計(jì)換為蜂鳴器）

［觀察與思考］隨著蜂鳴器的不斷響起，學(xué)生進(jìn)行思考、交流、討論。

（1）在鋅片和銅片表面分別發(fā)生了哪些變化？

（2）電子從哪里來，到哪里去？

（3）作為電池，有正極和負(fù)極之分，你如何判定裝置中鋅片和銅片誰是負(fù)極，誰是正極？請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明。

（4）溶液中的離子如何移動(dòng)？

［小組匯報(bào)］由于Zn失去的電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到Cu片上，故導(dǎo)線上有電流通過，因此蜂鳴器響起。電子由鋅片流向銅片，利用干電池已知的正負(fù)極和靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向?qū)φ铡?shí)驗(yàn)中靈敏電流計(jì)指針偏向銅片，與干電池對(duì)照，說明銅片為正極，鋅片為負(fù)極。負(fù)極（Zn）：Zn-2e-＝Zn2+，正極（Cu）：2H++2e-＝H2↑。Zn 失去的電子成Zn2+進(jìn)入溶液，溶液中的陰離子移向負(fù)極Zn，陽離子H+移向正極Cu。

［教師評(píng)價(jià)］多媒體教學(xué)軟件模擬原電池反應(yīng)的原理，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步交流與討論。小結(jié)：①靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)→有電流產(chǎn)生→產(chǎn)生電能→化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置→原電池。②原電池反應(yīng)本質(zhì)：

［創(chuàng)設(shè)情景2］科學(xué)史話——伏打與電池的發(fā)明

伏打指出，伽伐尼實(shí)驗(yàn)中連接起來的是兩種不同的金屬（他稱為第一類導(dǎo)體或干導(dǎo)體）和含液體的青蛙肌肉（他稱為第二類導(dǎo)體或濕導(dǎo)體）。伏打把不同的金屬板浸入同一種電解液里，組成了第一個(gè)直流電源——伏打電池，他用幾個(gè)容器盛了鹽水，把插在鹽水里的銅板、鋅板連接起來，電流就產(chǎn)生了。

［自主探究2］簡單原電池的形成條件探究

儀器藥品：鐵片、銅片、鋅片、石墨棒、硫酸銅溶液、鹽酸、稀硫酸、氯化鈉溶液、酒精、導(dǎo)線、蜂鳴器和電流表。

探究要求：設(shè)計(jì)原電池裝置，看哪個(gè)小組所能設(shè)計(jì)出的裝置的個(gè)數(shù)最多，所用時(shí)間最短，在設(shè)計(jì)過程中所發(fā)現(xiàn)的問題最多。在實(shí)驗(yàn)過程中注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并做好記錄。

教師提問：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究呢？經(jīng)學(xué)生討論后，從三個(gè)方面進(jìn)行探究：改變電極材料；改變?nèi)芤海皇欠裼袑?dǎo)線連接等。

［小組匯報(bào)］通過蜂鳴器的響與不響，電流表指針的偏與不偏，引導(dǎo)學(xué)生自主歸納出了組成原電池的條件。最后請(qǐng)各個(gè)小組代表把本小組所設(shè)計(jì)的原電池裝置描述出來，判斷其正負(fù)極，且說出在實(shí)驗(yàn)過程中所發(fā)現(xiàn)的問題。

［創(chuàng)設(shè)情景3］伏打利用身邊的東西發(fā)明了電池，我們能不能利用生活中的常見物質(zhì)進(jìn)行原電池的實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?你見過水果電池嗎？取一個(gè)熟透的番茄，在番茄里平行地插入銅片和鋅片，用導(dǎo)線將銅片與鋅片及賀卡中蜂鳴器相連，美妙的音樂再次響起。學(xué)生驚嘆化學(xué)世界的奇妙，激起對(duì)原電池原理強(qiáng)烈的探究欲望。

［自主探究3］指導(dǎo)學(xué)生制作“水果電池”。

實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備：水果（成熟的橙子、蕃茄、檸檬、蘋果等）、銅片、鋅片、鋁片（4cm ×4.5cm）、鎂條（6cm×0.4cm）、石墨棒（直徑1cm，長6cm）、萬用表、砂紙、導(dǎo)線（帶鱷魚夾）、音樂賀卡蜂鳴器、水果刀、紗布。

（1）可進(jìn)行分組研究，每組研究2種水果。

（2）實(shí)驗(yàn)前將橙等水果切開，并在果肉劃幾刀，以增加導(dǎo)電性或者用果汁做，效果更好。

（3）實(shí)驗(yàn)前必須用砂紙將鎂條、鋁片、鋅片和銅片表面的氧化膜打磨干凈。

（4）通過對(duì)同一種電極

材料不同水果的比較發(fā)現(xiàn)：效果最好的是番茄，越成熟越好；其次是菠蘿，且都與其成熟程度關(guān)系較大。

水果發(fā)電的原理：水果電池與原電池原理相同，將活動(dòng)性不同的電極材料插入水果中，用導(dǎo)線將電極與電流表連結(jié)，電流表指針偏轉(zhuǎn)，證明有電流通過，但必須滿足三個(gè)基本條件：（1）兩電極金屬活動(dòng)性不同；（2）電極材料應(yīng)處在同一水果內(nèi)，或水果之間有連結(jié)；（3）電路必須為一閉合回路。

四、教學(xué)反思

本案例通過創(chuàng)設(shè)問題情景，學(xué)生自主探究問題。通過分析提出假設(shè)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)，進(jìn)而得出結(jié)論，從而形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。整個(gè)過程突出“創(chuàng)設(shè)問題情景，開展自主探究”的教學(xué)方法，且在學(xué)生自主探究的過程中體現(xiàn)學(xué)生之間相互交流合作、教師引導(dǎo)，師生互動(dòng)的教學(xué)原則。分別改變金屬的連接方式，更換電解質(zhì)溶液及電極等實(shí)驗(yàn)，對(duì)原電池的構(gòu)成條件進(jìn)行深入探究。反復(fù)的改變條進(jìn)行探索，不斷使學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到發(fā)展，從而提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，同時(shí)通過學(xué)生的努力得出結(jié)果，滿足學(xué)生的成功欲望，從而提高學(xué)生在自主探究學(xué)習(xí)中的自信心，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的精神，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程。

從整節(jié)課的教學(xué)過程來看，它重在探究、重在實(shí)踐。在實(shí)驗(yàn)探究中，不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，獲得知識(shí)，更能啟迪學(xué)生思維，培養(yǎng)科學(xué)精神和創(chuàng)新能力，為學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)新的局面。在實(shí)踐中學(xué)會(huì)交流，學(xué)會(huì)合作，培養(yǎng)集體意識(shí)，更好的實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)的情感目標(biāo)。

［1］鄭金洲.課改新課型［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2006

［2］崔充漷.有效教學(xué)［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，2010

［3］彭濤.高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)《化學(xué)反應(yīng)原理》（選修4，國標(biāo)江蘇版［M］.江蘇：江蘇人民出版社，2010

1008-0546（2011）08-0067-02

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.08.032