新課程理念下的“原電池”教學設計

杜文靖，芳芳，許良

[摘 要] 電能是現代社會中應用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源[1]，所以在高中階段學習“電化學”相關知識和原理是十分必要的。作為新課程理念下的化學能與電能的第一節課內容的教學設計，主要通過小組合作、實驗探究的方式學習原電池的概念、構成條件以及基本原理，讓學生可以學以致用，理論聯系生活，增強對化學學科的興趣。同時在教學過程中充分突出學生的主體性地位，有利于培養學生的創新精神和探究意識，提高學生的實踐能力。

[關 鍵 詞] 原電池；教學設計；實驗探究

[中圖分類號] G632 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）10-0164-02

高中化學課程改革的主要目標之一就是如何培養21世紀具有創新精神和實踐能力的新一代人才[2]，因此教師應不斷修讀教育研究理論，充分貫徹新課改理念，改變傳統課堂的教師“滿堂灌”模式，將學生擺在課堂教學的主體地位，培養學生主動思考的習慣和精神。本篇教學設計建立在新課程改革理念基礎上，結合學生知識結構現狀及課程標準要求，設計的化學能與電能第一課時“電化學”的教學過程。

一、設計理念

1.貫徹化學來源于生活并服務于社會的教學理念，增強學生的學習興趣。

2.小組合作學習的方式，培養學生的團隊合作意識。

3.使用實驗教學方法，體現學生本位的教學思想，突出學生課堂中主體地位。

4.使用探究式教學方法，進一步提高學生的科學素養和動手操作能力，培養學生的創新意識。

二、學前分析

（一）課程標準

課程標準對本節課的要求為：舉例說明化學能與電能的轉化關系及其應用。

（二）教材分析

1.選自人教版高中化學必修二第二章第二節“化學能與電能”，本節課為“化學能與電能”第一節內容，主要講解原電池的概念、構成條件以及原理，本節課是“電化學”的基礎內容，也是核心內容。

2.對前面所學氧化還原反應、電解質、離子反應等知識的擴展和應用，同時也是對上節課內容化學能與熱能的繼續介紹和補充，進而讓學生進一步了解充分利用化學能的重大作用。

3.本節課既是對前面所學內容的拓展與提升，又能為以后學習化學選修1（化學與生活）中的金屬腐蝕與防護章節的學習，以及化學選修4（化學反應原理）中的電解原理等知識打下基礎。

（三）學情分析

1.學生具有一定的化學理論基礎，可以運用化學思維看待問題，具備一定的科學素養，可以理解化學反應的基本原理。但原電池有關原理對學生是新的知識，需要在理解的基礎上學會應用，因此需學生動手操作探究，更好地學習本節課內容。

2.初中物理學過有關電學的基本原理和構成，本節課建立在所學電學基礎上，學生可通過動手制作原電池繼而深刻理解原電池的構成條件和原理。

3.本節課的內容符合學生的認知發展規律，由簡入難，層層遞進，不斷深化學生對化學學科的理解，了解化學學科在生活中的實際應用。

三、教學目標

本節依據課程標準要求、學生知識能力現狀及最近發展區原則、社會發展需要制訂三維教學目標。

（一）知識與技能

1.解釋化學能與電能的轉化原理并舉例其在實際生活中的應用。

2.了解原電池的概念，總結原電池的構成條件。

3.可以設計出簡單的原電池。

（二）過程與方法

1.通過提出問題、提出假設、驗證假設、形成解釋、評價結果、表達交流的過程，練習使用科學探究的方法。

2.通過小組合作探究的過程，掌握實驗操作的基本方法。

（三）情感態度與價值觀

通過分組實驗，體驗科學探究過程，感受化學學科的魅力，體會到化學與生活息息相關，增強對化學學科的興趣。

四、教學重、難點

依據課程標準對本節課的要求，教學重點設定為“原電池的構成條件及基本原理”；受學生的思維方式及現有知識水平影響，可能無法理解原電池形成閉合電路的原理，因此本節課的難點在于“從電子轉移角度理解化學能轉化為電能的本質”。

五、教學手段及方法

本節課主要采用多媒體及板書相結合的教學手段。多媒體教學符合直觀性教學原則有利于學生更好地理解原電池反應本質；板書有利于突出本節課重點，加深學生印象。

本節課選用的教學方法為：學生實驗+小組合作探究+教師指導。化學是一門以實驗為基礎的學科，可將化學實驗的功能概括為以下三個方面：具有深刻的認識論意義，對科學的世界觀和方法論的形成具有深刻意義，對培養各種能力和養成良好的學風是一種最佳途徑[3]，因此選用實驗探究的方法。小組合作探究有助于學生形成較強的問題意識，激發學生的學習興趣和求知欲，培養創新精神，更有利于發揮學生的主體性，有效轉變師生關系。教師由傳統的主導者轉變為學生學習的學習者、合作者和指導者，激發學生學習的主動性和積極性。

六、教學流程

本節課設計的教學流程為：創設情境，引發思考→分組實驗探究→透析原理→總結歸納→習題檢驗→課后作業。

教學流程設計的理論依據為建構主義學習理論以及布魯納的發現學習。建構主義認為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得[4]。布魯納認為，在教學過程中，傳授知識固然重要，但更重要的是學生獲得知識的體驗，以及學生是否進行充分的智力活動，他特別主張培養學生探究問題的精神和獨立解決問題和預見未知的能力[5]。建立在兩大理論的基礎上我設計了以下教學流程，創設教學情境并讓學生自己動手探究，加深學生對本節課程的理解，并將課堂內容與實際生活相聯系，加深學生意義學習。

七、教學過程

（一）創設情境，引發思考

教師多媒體展示生活中各種各樣的用電現象，使學生認識電對我們生活的巨大作用，同時引發學生思考電的來源，引入今天有關電能的主題。教師引導學生回憶初中學習的有關電學的知識，思考電路的基本構成，即電池、用電器及閉合回路，在此基礎上，教師帶領學生進入今天的學習內容：原電池，并開始本節課的實驗探究，學生探究原電池構成的基本要素并思考原理。

（二）實驗探究過程

教師準備實驗用品：兩個燒杯、蒸餾水、硫酸銅溶液、兩根鋅片、兩根銅片、若干導線、電流表。

1.提出問題

教師提出問題：電池構成的基本要素并自己動手制作電池，用電流表檢驗電流的產生。

學生根據生活中的經驗可知：電池由正負極和正負極之間的某種材料組成，用導線連接電流表形成閉合回路可檢驗電流的產生。

2.做出假設

學生從實驗用品中選擇正負極材料和正負極之間的某種材料，根據電解質導電原理，可知正負極之間的材料應選用硫酸銅而非蒸餾水，因此提出3種構成電池的假設：C-CuSO4-Zn、C-CuSO4-C、Zn-CuSO4-Zn。按照電學基本原理，正負極連接導線形成閉合回路，同時連接電流表檢驗電流，如下圖。

3.驗證假設

學生共分為3組，依次驗證三種假設，實驗現象如下：

第一組（C-CuSO4-Zn）

學生描述：鋅片逐漸溶解；C棒上有紅色固體生成；溶液藍色變淺；鋅片上有少量紅色固體生成；電流表發生偏移。

教師提出問題：為什么會有這樣的現象？引發學生思考。

第二組（C-CuSO4-C）

學生描述：無明顯實驗現象，電流表無偏移。

教師提出問題：該實驗裝置下是否有化學反應發生？

第三組（Zn-CuSO4-Zn）

學生描述：兩個鋅片上分別有紅色固體生成，溶液藍色變淺，電流表無偏移。

教師提出問題：該裝置下是否有化學反應發生？與前組實驗的區別在哪兒？

4.表達交流

教師引導學生對實驗現象進行解釋，并總結電流產生的條件。三組實驗為對照組實驗，通過不同條件的比對，可得出電流產生的條件為：兩極材料需不同，同時學生根據已有經驗可總結出需閉合回路及電解質溶液，但第一組實驗中在碳棒上產生紅色固定與所學氧化還原知識有沖突。

（三）教師透析原電池原理

結合實驗現象以及學生的疑問，教師首先引導學生思考電流產生的原理：導線中自由電子的定向移動。接下來教師通過播放有關模擬原電池反應實質的視頻，從微觀角度解釋原電池反應的原理，并在視頻中區分原電池的正負極，根據氧化還原反應方程式分別書寫正負極反應方程式，并描述正負極的反應現象及判斷電流方向。

（四）總結歸納

請學生自己總結原電池的概念，即化學能轉變為電能的裝置，歸納原電池的構成條件，并理解原電池反應的基本原理，在充分理解的基礎上自己寫出電極反應方程式并區分正負極。

（五）課上習題檢驗及課后作業

1.下列各組材料中，不能構成原電池的是（ ）

A、兩極材料為Zn片、石墨，溶液為H2SO4溶液

B、兩極材料為Cu片、Ag片，溶液為AgNO3溶液

C、兩極材料為Zn片、Cu片，溶液為蔗糖溶液

D、兩極材料為Fe片、Cu片，溶液為稀鹽酸溶液

2.回家后利用家里的材料來代替化學用品自制生活小電池，到學校后與同學分享制作理念及感想。

八、板書設計

九、教學反思

原電池在高中化學課程中占有重要地位，既是重點，也是難點，學生在學習理解的過程中會有一些疑惑，教師需進行深入了解并分析糾錯，才能讓學生真正掌握本節課知識。在教學過程中所有的教學方法及手段都是為了幫助學生更好地理解和掌握本節課的重點及難點，因此應著重進行體驗式教學及生成性課堂，教學的重點不在于“教”，而在于“學”，應依據課堂的實際教學現狀不斷作出調整。課堂教學不僅需要扎實的專業知識和豐富的教學理論知識，更需要不斷積累教學經驗，不斷反思實際教學，才能真正做到因材施教、教書育人，徹底將新課程理念貫徹于實際教學。

參考文獻：

[1]宋心琦.化學2（必修）[M].北京：人民教育出版社，2012.

[2]靳劍輝.化學課程標準研修[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]劉志新.化學教學論[M].北京：高等教育出版社，2004.

[4]Jonassen，David. Constructivist Learning Environments[J].教育技術通訊，1999（1）.

[5]孟慶男.對接受學習式學習和發現式學習的比較研究[J].中國教育學刊，2003（2）.