——以“贺卡为什么能响起来”为例

  摘 要：“问题解决”教学模式是站在学生和教师共同发展的角度，以“问题解决”的思维模式进行教与学的双重研究，其重点在于“创设真实情境，引发真实问题”。以“化学反应与能量”为例，进行基于“问题解决”的教学尝试，探索指向核心素养的高中化学教学新样态。
　　关键词：问题解决；原电池工作原理；原电池构成条件
　　一、关于“解决问题”教学模式的解读
　　“解决问题”的教学模式是师生基于真实生活情境，通过科学探究和协作沟通，共享问题解决方案、共同理解任务、交流观念和思想，实现由当前目标状态到预期目标状态转变的探究活动[1]，其教学的基本流程如图1所示。



　　在“解决问题”教学模式的四步流程中，“创设真实情境，引发真实问题”是最为关键的一环。什么是情境和问题的真实性？应该是源于学生真实生活中的熟悉事件，可以是实际生活中遇到的难题，也可以是书本知识在日常生活中的应用，并且期待通过化学学科的学习能有助于实际问题的解决[2]。由真实情境引发的真实问题，能够激发并维持学生的自主学习兴趣，有效驱动学生在“小组合作探究，解决实际问题”、“师生总结交流，达成学以致用”等后续教学程序中不断建构、更新、迁移知识体系，激发学生通过合作探究，感受自主学习的乐趣。本案例选取高中化学新人教版（2019年版）必修第二册第六章第二节第1课时“化学反应与电能”，针对本节内容的两块主干知识（原电池的工作原理和原电池的构成条件），阐述在“创设真实情境，引发真实问题”这一环节上的应用。
　　二、“原电池工作原理”的教学实践
　　（一）创设真实的情境
　　【情境引入】今天是我们班小明17岁的生日，老师给他准备了一张音乐贺卡，我们来一起伴着音乐唱起《生日歌》，祝他生日快乐吧。结果贺卡播放不到一分钟，便发出“嗯嗯嗯”缓慢又低沉的声音。
　　【教师】这是怎么回事？
　　【学生】贺卡没电了。
　　【教师】取下电池，将锌片和铜片连接在贺卡的2根导线上，然后将铜片和锌片插入稀硫酸中，不一会，音乐又响起来了。
　　【设计意图】贺卡是生活中常用的礼品，在庆祝生日的欢快气氛中，音乐声突然变得沙哑。利用这种源于真实生活的事件作为情境的创设素材，可很好地激发学生解决问题的内在动力，驱动学生的求知欲望。
　　（二）引发真实问题
　　【教师】贺卡怎么又响起来了？
　　【学生】那个装置能发电，能像电池那样产生电流。
　　【问题1】刚才大家在这套装置中看到了什么现象？
　　【学生1】铜片上有气泡产生。
　　【问题2】为什么铜片上会有气泡？这套装置如何形成闭合的回路？
　　【学生2】铜不能和硫酸反应，溶液中的H+得到电子生成H2，导线、锌片、铜片和稀硫酸构成闭合的回路。
　　【问题3】H+得到的电子从何而来？
　　【学生3】锌失电子，电子沿导线移动到铜片上，H+得到电子生成H2。
　　【问题4】溶液中有哪些离子？又是如何参与形成闭合回路的？
　　【学生4】溶液中有H+、SO42-、Zn2+等，这些离子的移动参与导电。
　　【问题5】这些离子是如何移动的？
　　【学生5】H+移向铜片生成H2，那么带负电的阴离子（SO42-）自然移向相反的方向，即移向锌片。
　　【问题6】综上分析，这个装置是如何产生电流的？
　　【学生6】这套装置中，锌和硫酸发生氧化还原反应，锌失电子，电子沿导线移向铜片，H+在铜片得电子生成H2，这个过程形成了电子的定向移动，于是产生了电流，音乐贺卡再次响起来。
　　【设计意图】6个问题层层递进，全部是由真实情境引发而来，在真实问题的驱动下，学生一方面深入学习原电池工作原理的微观过程（电子、离子的移动），另一方面又关注到外在的宏观现象（锌片上有气泡等），有助于学生把本源的固定的共性教材内容转化为学生变化的、个性的、创新的认知体系与能力，有助于学生更加全面地学习原电池的工作原理。
　　三、“原电池构成条件”的教学实践
　　（一）二次创设真实情境
　　【情境引入】刚才各小组同学回答问题表现突出，现在我给每个小组各自奖励一张贺卡。
　　【学生活动】各小组播放音乐，不到一分钟，和刚才一样，音乐声越来越低沉。
　　【教师】现在大家又遇到了同样的问题：电池没电了。请大家赶紧制造一个电池来启动音乐吧。
　　【学生】我们没有稀硫酸，只有铁钉和铜片，没办法设计成原电池啊。
　　【教师】大家发现了问题所在。如果你在家里遇到了类似情况，想设计一个原电池装置发电，家里肯定也没有稀硫酸啊，那可以用什么代替呢？提示：可以尝试一下酒精、番茄和橙子。
　　【学生活动】学生利用家庭常见的物品：铁钉、铜片、导线、番茄、酒精等，设计出不同类型的原电池装置，并连接到贺卡上，记录音乐是否响起，同时对“响”和“不响”的2种情况进行讨论、归纳。
　　【师生合作探究】教师展示各小组的设计方案（表1），通过方案的对比共同探讨原电池的构成条件。

表1  探究实验方案记录表










　　（二）二次引发真实问题
　　【问题7】对比方案1和方案2，说明原电池的构成条件是什么？
　　【学生7】需要有两种活性不同的金属做电极。
　　【问题8】对比方案2和方案3，说明原电池的构成条件有哪些？
　　【学生8】需要能形成闭合的回路。
　　【问题9】对比方案2和方案4，说明原电池的构成条件还有什么？
　　【学生9】需要有能导电的电解质溶液。
　　【设计意图】将问题情境的设置生活化，从学生已有的体验出发，会使情境的设置显得更加真实，并能激发和维持学生的自主学习兴趣。在这种解决实际问题的真实情境中，学生的职业就是一名电池制造专家，只用身边常见的物品（番茄、铁钉等）就能启动贺卡，这种自己动手就能解决问题的成就感更能加深对原电池构成条件的理解和真实体验。
　　参考文献：
　　[1] 张紫屏.论协作式问题解决[J].教育发展研究，2016，（2）： 28 ～34．
　　[2] 胡先锦.基于“问题解决”的高中化学教学设计与实践[J].化学教育，2018，（4）： 31．
　　作者简介：但世辉，中学高级教师，湖北省襄阳市隆中名师，湖北师范大学兼职硕士生导师，襄阳市劳模创新工作室负责人。2010年以来先后有40余篇论文发表在《化学教学》、《化学教育》、《中学化学教学参考》、《中学化学》、《高中数理化》等知名期刊中，擅长中学教材研究、实验研究、试题与教法研究等方向，尤其擅长中学实验以及教具的研究：先后荣获2011年全国化学趣味实验大赛一等奖、2012年全国自制教具大赛二等奖、2015年全国第15届实验创新大赛一等奖、2016年全国自制教具大赛优胜奖并被评为全国自制教具能手。

• 【发布时间】2021/5/13 12:33:54
• 【点击频次】1564