問題進階 思維遞進

黃宏

摘要：“化學電源”的課堂教學，從知識發生與發展的邏輯順序和學生的認知特點與規律，突出了“問題”和“思維”的有機融合，實現了問題進階與思維遞進、知識序與教學序的有機統一，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：學習;問題;思維;知識序;教學序

文章編號：1008-0546（ 2019）09-0056-03

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.09.017

從學習論的角度來說，學習是在解決問題的過程中發生的，知識是在解決問題的過程中習得的。因為問題既是思維發生的原點和誘因，也是思維發展的引領和導向。毋容置疑，學生的課堂學習也是在解決問題的過程中獲得知識、提升能力、增長智慧。因此，課堂教學的問題設計、問題鏈形成，對提升學生的思維品質和課堂教學效益具有不可低估的重要作用[1-2]。本文通過筆者的一堂“化學電源”市級公開課的課堂教學實錄，展示由問題生成問題，以及從問題到思維，再從思維到思維遞進的形成過程，和基于問題解決、發展學生思維的課堂教學思想在提高課堂教學效率中的作用。

一、設計思想

在“化學電源”的教學設計中，教師經常會沿著化學史的脈絡進行教學[3]，但與學生的生活脫離，學生的學習積極性不高。如何讓學生在課堂學習中會探究、會思考、善傾聽、善交流、能合作、能辯論、能反思，成為本節課教學設計的出發點。筆者從生活實際出發，嘗試從學生感興趣的音樂小喇叭和玩具小汽車人手，通過學生親自動手實驗，讓小喇叭播放出動聽的音樂和小汽車跑動起來，以及從現象引發問題、從問題生成問題、從問題激發思維、以問題鏈生成思維鏈，從而觸發學生發生問題與思維的“鏈式反應”，并通過問答對話式教學實現課堂教學效益的最大化。

二、教學目標

（1）了解常見的化學電源，深化對原電池原理的認識。

（2）通過對小汽車和小喇叭電源的改進過程，認識不同電池的優點和缺點，探索改良化學電源的方法。

（3）借助各類電源的介紹，贊賞化學科學對個人生活和社會發展的貢獻，關注能源環保等社會熱點問題。

三、教學實錄

【教師】今天，我為大家帶來了兩樣東西，一是賀卡里的小喇叭（圖1），另一個是玩具小汽車（圖2），看到這兩樣東西，你首先想要做的是什么？

【生1】讓小喇叭響起來，讓小汽車動起來。

【教師】請大家利用魏博士實驗盒里的儀器和試劑讓小喇叭響起來，用周轉箱里三種液體（糖水、鹽水、蒸餾水）中的一種讓小汽車動起來。

【學生】分組實驗。

【教師】小喇叭是怎樣響起來的？

【生2】向點滴板中滴加5滴硫酸銅溶液，將音樂芯片的兩個鱷魚夾分別夾持銅棒和鋅棒，插入稀硫酸銅中，可聽到音樂聲（圖3）。

【教師】小喇叭為什么會響起來？

【生3】鋅很活潑，作為原電池的負極，失去電子;正極是銅，銅離子在正極得電子，從而形成了電流。

【教師】有沒有哪一組做法和剛才一組的做法不一樣？

【生4】我們選用的電解質溶液是稀硫酸，也能使小喇叭響起來，在這過程中，鋅失去電子被溶液中的氫離子得到。

【板書】Zn+CuS04==Cu+ZnSO4，Zn+H2SO4==ZnS04+H2↑

【教師】小汽車是怎么動起來的？

【生5】我們在小汽車的后板上滴了食鹽水，小汽車就跑了起來。

【教師】小汽車為什么能動起來？

【生6】形成了閉合回路，有電流產生。

【教師】構成原電池的條件是什么？

【生7】1.要有兩極;2.有電解質溶液;3.形成閉合回路;4.自發進行氧化還原反應。

【教師】小汽車能動起來，此過程中發生了怎樣的氧化還原反應呢？

【學生】一臉茫然。

【教師】請大家把小汽車拆下來（圖4）。

【生8】我們把小汽車拆下來后發現有兩極，鋅片做負極，碳電極作為正極，鋅被氧氣氧化了。

【教師】上述兩種電池的共同點是什么？

【生10】兩種電池都是一次性電池，不可重復使用。

【教師】上述兩種電池的不同點是什么？

【生11】氧化劑不一樣，一個是稀硫酸或硫酸銅，另一個電池氧化劑是空氣。

【教師】上述兩種電池，你覺得哪個好，為什么？

【生12】用空氣作為氧化劑比較好，因為如果在質量相等的情況下，空氣在外部，所以電池內部可以儲存更多的反應物。

【教師】其實我們看到的鋅被氧氣氧化的電池屬于空氣電池中的一種。目前，比較常見的空氣電池有三種，分別是鋅空氣電池、鋰空氣電池、鋁空氣電池，如果給你選擇，你會選擇哪一種，為什么？

【教師】信息提示：鋅、鋰、鋁三種金屬的市場價格（表1）;比容量——單位質量的電極材料所能轉換的電量。

【生13】我會選擇鋅空氣電池：因為鋅的純度較高，如果不純，鋅就會和雜質形成原電池，電能就會被消耗，且鋅的價格適中。

【生14】我會選擇鋰空氣電池：因為鋰電池比容量最大（7克鋰失去Imol電子，而659鋅失去2mol電子，279鋁失去3mol電子）。

【生15】我會選擇鋁空氣電池：因為鋁的價格最便宜，但我們也有一個疑問，鋁表面會形成致密的氧化膜，會不會影響電池的壽命。

【教師】鋁表面的確會形成致密的氧化膜，一旦形成氧化膜就會影響反應，這也是研究鋁空氣電池中比較困難的一面。你還會選擇鋁空氣電池嗎？

【生16】會，價格便宜。

【教師】（過渡）每種電池都有它研究困難的一面.到目前，每個國家的科學家都在研究這三種電池，到底哪個好？老師也沒辦法做定論。

【教師】（信息）早在100多年前就已經出現了鋅空氣電池，即便是當時技術不達標，但只要研發能夠得以延續，應該不會被后來的鉛酸電池、鎳鉻電池，或現在的鋰電池所取代。

【教師】空氣電池如此好，為什么連鋅空氣電池到現在還未上市？

【生17】壽命有限，時間長了會被腐蝕掉，鋅就會變成鋅離子，定期需要更換，所以還是一次性電池。

【教師】為了使電池能持續工作，有更好的改進方法嗎？

【生18】可以改用二次電池。

【教師】鉛蓄電池是常見的二次電池（圖5），請說出它的正、負極分別是什么？

【生19】鉛是負極，氧化鉛是正極。

【教師】還可以怎樣改進？是不是只能換成二次電池呢？

【生20】可以選用綠色環保的燃料電池。

【教師】演示實驗：氫氧燃料電池（實驗步驟：1.利用水電解器實驗盒（圖6）電解6mol/L的硫酸，快速獲得氫氣和氧氣;2.移走電源接上小風扇）。

【教師】觀察到什么現象？為什么？

【生21】小風扇轉起來了，形成了電池，氫氧燃料電池?！窘處煛咳剂想姵兀▓D7）有什么優點？

【生22】燃料電池有以下優點：1.環境污染小，2.比容量高。

【教師】既然燃料電池有那么多優點，為什么到現在還沒普及？

【生23】燃料電池還沒普及的原因：1.成本高，2.燃料加注也存在問題。

【教師】你現在對原電池的定義是怎么理解的？

【生24】原電池是把化學能轉化為電能的裝置。

【總結】通過本節課的學習，你學會了什么？還有什么疑問？

四、教學反思

縱觀本節課的教學，可以看出本節課教學的亮點之處有：一是課題引入生活化，問題源于生活，思維源于問題，學習源于思維，在問題和思維中促進思維發展;二是教學過程顯性化，本節課教學凸顯“問題”和“思維”兩個方面，基于問題與思維、思維與知識的聯結性和對立性，促進課堂教學由問題生成問題、由問題激發思維、由思維生成思維，從而促進學生在解決問題的思維過程中獲取知識[4];三是課堂態勢發展化，特別是電池的選用和改進這一板塊，問題設計的深度和學生思維的力度有了一定程度的提升，促進了學生思維的升華，使課堂教學達到了高潮;四是課堂學習主體化，學生課堂學習活動量大、參與度高、思維力強，學生學習主體作用得到了有效發揮;五是課堂教學有序化，從知識的發生發展順序和學生的認知特點與規律，實現了課堂教學知識序和教學序的有機統一，教學目標達成度高。當然本節課教學也存在著一定的不足，主要表現在教師與學生、學生與學生之間信息雙向傳遞不突出。

總之，“化學電源”這節公開課教學以問題進階、思維遞進為主旨，在問題設計和教學過程兩個方面，從“問題與思維”兩個維度，實現了問題與思維的有機融合、知識序與教學序的有機統一，取得了良好的教學效果。

參考文獻

[1]胡久華，郇樂等.沉淀溶解平衡教學中驅動性問題鏈的設計與實踐[J].化學教育，2012（9）：55-59

[2]吳學錄，以“問題串”為載體，實施化學有效教學[J].教學月刊（中學版），2010（4）：12-14

[3] 王燦，化學史中的科學發展觀——以“化學電源”教學設計為例[J].化學教學，2014（8）：31-34