关于实验资源整合的研究——以“化学能转化为电能”为例

成际宝曹晓香（高邮第一中学　江苏高邮　225600）



关于实验资源整合的研究——以“化学能转化为电能”为例

成际宝曹晓香
（高邮第一中学江苏高邮225600）

摘要：将课本中演示性实验、例题实验、资料卡中内容等整合成设计性实验、探究性实验、拓展性实验，最终形成层次性问题实验。在利用实验解决问题的过程中，不断激发学生的思维、不断突破学生的思维定势，从而不断产生头脑风暴与思维震荡，从而揭示了化学实验的真谛。

关键词：实验整合；头脑风暴；探究与悬疑；思维拓展

化学学科的特点是化学实验，在应试教育盛行的今天，怎么强调化学实验都不为过。其实化学实验本身并没有什么，目的是通过化学实验，产生情理之中、意料之外的现象，引发学生思考，在探索解释这些现象、解决这些问题的过程中，经过小组激烈的讨论与争论等，进而产生思维碰撞与头脑风暴，获取一种思维上的顿悟，这才是化学实验真谛所在。如苏教版化学2中“化学能转化为电能”中的实验仅仅是素材，不仅非常简单而且又平铺直叙，如缺少恰当的引导，就难以发挥实验的真正功能，因此也起不到应有的作用。如将这些实验与课本中的其它内容进行整合并加以恰当的引导，就能发挥化学实验应有的功能。

三、将演示性实验整合成设计性实验

课本上内容有时不能要学生预习（如本节课），否则学生知道了谜底，学生学习的悬疑性和学习激情就大打折扣了。本节课可先引导学生认识煤燃烧发电流程：先将煤炭燃烧放热，将化学能转化为热能，然后转化为机械能，最后转化为电能。经过多次转换，化学能到电能的转化率就非常低了。趁势一转，而我国目前缺电又很严重，很多山区目前还靠煤油灯和蜡烛照明，我们能不能直接将化学能转化为电能，既为祖国做贡献、又能解决山区的实际困难呢？将学生置身于一种责任和担当的情境中，学生的激情和责任一下子就迸发出来了。教师再因势利导到煤炭燃烧的本质，得出氧化还原反应本质是电子转移。如实验室中我们以锌与稀硫酸反应为例，设计什么样实验装置就能将化学能（锌与稀硫酸反应的化学能）转化为电能？即如何将氧化剂与还原剂之间转移的电子引出来？如何检验其中的电流？完成实验装置需要哪些材料？在强烈责任心和迫切探究真理欲望的强大动力驱使下，经过思维震荡之后，当灵敏电流计指针偏转的一瞬间，学生激情燃烧了！

也可以引用电视剧《寻秦记》中情境：古天乐用宝镜穿越时，发现宝镜没电，他找到了发电原理示意图：如用硫酸做介质，铜和另一种金属做电极。教师趁机提出系列问题：充分考虑当时的环境与条件，对另一种金属电极材料有无要求、要求的条件如何？没有另一种金属电极可以用什么代替？如何检验其中的电流？没有硫酸可以用什么代替？没有铜用什么代替？没有其它材料用什么代替？等等。

总而言之，让学生置身于情境中，融入学生自身的情感，才能激发出学生应有的责任与担当，学生才会在解决问题的过程中发挥出主动性、创造性、智慧性，从而使学生产生头脑风暴和思维顿悟。学生在体验实验成功的同时，既初步掌握了原电池的相关知识，又感觉到学有所用和学有所值。

二、将资料卡中的内容等整合成探究性实验

不少老师通过分析上述锌铜原电池，直接得出形成原电池的一般条件。不仅该结论有很强的局限性，而且又失去了一次使学生产生思维顿悟的机会。如结合资料卡中的内容整合成探究性实验，就会再次使学生产生思维震荡。如将全班设计分成三组实验（都含导线和灵敏电流计），如何将下列用品连接能形成原电池？甲组提供铁棒、铜棒、碳棒、锌棒、酒精、汽油；乙组提供两个铜棒、氯化钠溶液、硫酸铜溶液；丙组提供铁棒、碳棒、氯化钠溶液。当甲乙两组怎么连接都检不出电流，特别当他们看到丙组实验成功时，就会更加刺激甲乙两组学生的神经，加速其探究欲望和思维震荡，是缺少某种连接方案还是缺用品？小组就会查阅资料、讨论此时就成了争论，甚至还有学生比较甲乙丙三组提供的材料的差异，研判差异材料的功能，经过头脑风暴、思维顿悟自然得出原电池的形成条件，同时还得出差的材料究竟是干什么的。丙组同学虽然检出了电流而又不与常规现象（与刚刚学到的锌铜原电池的现象）相吻合，同样也会绞尽脑汁、苦苦思考，也会急于查阅资料（教师趁机引导查阅教材中的资料卡）、讨论过渡到争论，最终也会产生头脑风暴而豁然开朗，认识到金属腐蚀的方式有析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种。

总之，只有当实验过程中出现情理之中、意料之外的实验现象时，才会吸引学生的眼球、刺激学生的神经，才会激发学生探究的欲望。在探究的过程中从讨论过渡到争论，在争论的过程中产生头脑风暴、获取思维的顿悟，从而对原电池有一个更加全面的认识，实验就会达到其应有的功能和实现其应有的价值。

三、将例题实验整合成拓展性实验

不少老师在举例判断某些装置能否形成原电池时，经常举如图所示装置。只要学生简单回答“是”还是“不是”，即一带而过；稍好一点的，用灵敏电流计检验一下电路中有无电流。但只是该实验的表面功能，没有挖掘出其应有的功能。如果再往下挖掘一下，即如何将其改进为原电池呢？关键就在于如何改进！不仅激发了学生的层层涟漪，还会收到意想不到的功效。

例如有不少学生提出用一根导线将两烧杯溶液相连就可构成原电池。我建议他们用导线相连后再用电流计检测，结果没有电流产生。趁机提问学生：为何不行？经过一系列的探索、讨论、争论，经过思维激荡后，得出电子不能从溶液中经过，否则溶液不能呈现电中性等。

又有不少学生提出将铜棒、锌棒插入到同一个烧杯中，很多学生认为这肯定行，我反问一句：“这肯定不行吗”？学生回答：“这不就是刚才的锌铜原电池，为何不行”？这时我将刚才的锌铜原电池实验装置拿给学生看。刚才灵敏电流计的指针明明偏转的好好的、大大的，此时怎么不见偏转了呢？学生一片惊愕，既突破了学生的思维定势，又吸引了学生的眼球，故作停顿后，告诉学生这个装置短期内是可以形成原电池的，长时间肯定是不行的，即传统的锌铜原电池具有强大的理论意义，但不具有实际应用价值。

有学生提出来，将两个烧杯打个洞，用玻璃导管连接起来，就形成了原电池。我提示学生，这跟（2）不是一样了吗？此时我话锋一转，我们千方百计想将二者连接起来，确实也必须连接起来，即溶液的作用是什么？学生一致得出形成离子回路。此时我再取出来一个盐桥，朝两个烧杯中一插，哇塞！电流计指针偏转了！学生的眼球一下子就被吸引住了，一下子群情激奋了，真是山重水复疑无路，柳暗花明又一村！我告诉学生这就是100多年前具有实际应用价值的丹尼尔电池。然后再对盐桥功能做简单说明，关于盐桥的知识等到高二选修化学时进一步学习。由于盐桥使用时很不方便，现在一般在原电池装置内内置一个选择透过性膜（使某个或某些离子通过），将装置分成两部分，类似于丹尼尔电池装置，这样使原电池结构更加紧凑、实用。

将例题或习题实验整合成拓展性实验之后，学生的思维就会不断围绕如何改进装置而激荡，在思维激荡的过程中，不断吸引住学生的眼球，不断开拓学生的眼界，不断突破思维定势。在思维激荡过程中，既学习到了新知识、拓展了学生的视野，又为后面的学习打下伏笔。

四、将教材内容调整并整合为真设计性实验

氢气与氧气燃料电池是下节课的分组实验，有实验设计之名，无实验设计之实。如果提前到这里，真正进行实验设计，又会收到无法预计的效果。将氢气与氧气反应生成水设计成原电池并进行实验，这会突破学生的思维定势，挑战学生的思维极限。尽管学生有了形成原电池的一般条件的知识，但对于燃料电池的知识仍然是陌生的。学生必然会为两个电极的选择、电解质溶液的选择、如何制取氢气与氧气、氢气与氧气哪个在正极上反应和哪个在负极上反应、氢气与氧气如何吸附在电极上、装置如何搭建、如何检验电流、在探索解决这些问题的过程中，学生必然会产生一系列思维震荡、头脑风暴。如在争论的过程中必然会辨析负极材料与负极反应的差异、正极

正材料与正极反应的差异、介质功能及其是否参与反应等等，等到实验成功之后，学生就会激荡在成功的喜悦之中。很多同学还意犹未尽，指出此时溶液中的离子仍然是混合的，电流是暂时的，该原电池不具有实际应用价值，应加一个选择透过性膜等等！我趁机表扬学生，比课本中的实验装置更完美！对于这些问题以及相应的其它问题，我们明天继续探讨解决。

对氢气、氧气原电池经过内容调整与整合之后，学生就会全面掌握真实原电池各部分的作用与功能，就会克服锌铜原电池的局限性和片面性，就会克服我们在平时教学中和很多公开课中出现的错误，如原电池的负极比正极活泼、负极材料与负极参与反应混为一谈、原电池一定要有电解质溶液且必须参加电极反应、一定是负极被氧化等。同时氢气、氧气燃料电池，也是化学能转化为电能的最佳小结。

总之，只有设置高质量的系列层次问题，并将学生置身于情境之中，学生才会有所担当而积极思考。在寻找解决问题的实验方案过程中，不断挑战学生思维极限、不断突破学生的思维定势，学生的思维始终在不断高速运转与震荡，不断产生头脑风暴、获取了思维上的顿悟。学生经过不断否定之否定之后，就会形成更加正确、全面、科学的观念，这就是化学实验的真谛所在。

参考文献

［1］王祖浩.普通高中课程标准实验教科书：化学2（第6版）［M］.南京：江苏教育出版社，2012：40-42

［2］成际宝.浅谈县级教师赛课中课堂教学的缺失与建议［J］.化学教育，2014，（9）：40-43

［3］成际宝.县级教师赛课中的知识缺失［J］.化学教育，2014，（17）：18-19

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.006

文章编号：1008-0546（2016）03-0014-02

中图分类号：G633.8

文献标识码：B