證模結合,提升“原電池”教學的有效性

◇ 山東 呂香平

在高中化學教學中,原電池的相關知識點相對來說難度較大,對學生的抽象思維能力及邏輯推理能力要求較高.基于高中化學證據推理與模型認知的核心素養培養要求,在進行原電池相關知識點的教學時,教師要善于從裝置部件、建構模型、聯系生活的教學實踐上引導學生自主開展實驗,理解原理,能夠運用知識解決具體問題,從而真正實現證模結合,提高高中化學課堂教學的有效性.

1 抓住裝置部件,自主實驗

抓住裝置部件進行自主實驗的過程就是引導學生在已有知識的基礎上結合原電池的反應原理,組合實驗裝置,自主進行實驗,能夠基于證據進行分析推理,建構模型,通過這樣的方式幫助學生真正深化化學知識內容,培養和提升學生的證據推理與模型認知的核心素養.

例如,在講述原電池原理的知識點時,教師先引導學生思考原電池形成的條件,簡單來說,通過氧化還原反應產生電流的裝置便是原電池,讓學生結合反應原理及之前掌握的氧化還原反應知識組裝實驗儀器,然后自主進行實驗.基本的實驗過程包括把一塊純凈的鋅片插入盛有稀硫酸的燒杯里,這時我們可以觀察到鋅片表面有氣泡產生;然后,插入一塊銅片,繼續觀察,這時鋅片表面繼續放出氣體,銅片沒有發生變化;接下來用導線把鋅片和銅片連接起來,并在導線中間接入一個電流計,觀察到銅片上開始放出氣體,指針發生了偏轉,證明化學反應過程產生了電流.讓學生利用實驗的方式理解原電池的形成條件,自主組織和設計實驗,觀察分析實驗現象,總結實驗結論,提煉化學原理,一步步深化化學知識內容的學習和掌握.

2 建構模型,理解工作原理

在高中化學原電池知識內容的教學過程中,教師可以嘗試通過建構化學模型來幫助學生認知化學物質及其反應原理,讓學生通過參與模型的建構過程理解原電池的工作原理,進一步明確化學反應的內涵,培養和提高學生認識化學反應和應用化學反應的能力.

例如,在理解原電池的工作原理的過程中,實際上在設計實驗以及觀察實驗現象的過程中,我們所看到的化學變化實質就是純凈的鋅片插入盛有稀硫酸的燒杯中發生了置換反應,讓學生書寫和理解反應的方程式Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑.實驗中用導線將鋅片和銅片連接起來后,發現接入的電流計指針發生了偏轉,驗證有電流產生,鋅片和銅片分別構成了原電池的正、負極.這個過程用電極反應式具體表達為負極：Zn－2e－＝Zn2＋,正極：2H＋＋2e－＝H2↑,所以實驗現象才出現銅片上有氣體放出,電子定向移動引起電流計指針發生偏轉.這就是整個實驗過程的具體工作原理和化學反應,也就是原電池的工作原理.通過建構起學生的認知模型,讓學生基于模型深刻認識化學變化過程的實質,理解原電池的工作原理,進而在學習原電池的形成條件、反應類型、電極反應、電子流向、電流方向、能量轉化以及應用等相關知識點上才能正確理解,深刻掌握.

3 聯系生活,解決具體問題

原電池的原理在日常生活、工農業生產以及科學研究中的應用都非常廣泛.在進行教學時,教師要將抽象的化學知識與實際生活建立鏈接,為學生創設生活情境,引導學生利用化學知識去解釋生活想象,解決具體問題,從而不斷挖掘教學潛力,深化學生的化學意識.

例如,在講到“金屬的腐蝕與防護”的化學知識內容時,就是典型的原電池原理的生活化應用.教師要讓學生了解電化學腐蝕的原因及其化學原理,實際上金屬腐蝕就是游離態的金屬單質被氧化成化合態的金屬氧化物或其他化合物的過程,具體化學反應可以表示為M→Mn＋＋ne－,在這個基礎上才能對金屬的防腐蝕方法進行有效探討.接著讓學生聯系生活,理解化學腐蝕和電化學腐蝕,運用所學知識思考在生活中進行金屬防護的方法.進行金屬防護的方法包括添加保護層防腐蝕以及電化學保護法等,教師要注意在講解這些化學原理時要結合具體的生活應用,幫助學生理解抽象的化學知識,讓學生真正體會能夠利用化學知識理解生活現象,解決具體問題.

總之,在高中化學原電池相關知識點的教學中,教師要善于把知識內容的教學與“證據推理與模型認知”的核心素養培養要求結合起來,不斷創新教學思路,改進教學方式,真正實現證模結合,促進學生深度學習,從而提升課堂教學有效性,培養學生的化學學科核心素養.