《銅鋅原電池的原理》

唐松林

背景資料：筆者所在學校申報的《完全中學提升學生核心素養的混合學習路徑拓展與優化研究》，被確定為全國教育科學“十三五”規劃教育部重點課題《深化教育個性化：發達城區提升學生核心素養的實踐性循證研究》第一批子課題。

混合學習（Blended Learning）是伴著人們對網絡學習（ElectronicLearning）效果進行爭辯、反思而出現并流行的一種教學方式，其主要思想是把傳統課堂面對面學習和網上在線學習兩種學習優勢結合起來，以達到降低成本、提高效益。混合學習之所以成為一種可預見的教育變革趨勢，并非在于“面對面學習和在線學習結合”本身，而是隨之而來的多種教學元素的結合，促使學習者更深層次地參與到教學系統當中。

設計理念主要體現在以下幾個方面：

1.基于網絡和移動的特色

《原電池的原理》一課分四個環節：課前預習、課上在線反饋預習效果、開展實驗活動、歸納總結完成在線檢查作業。除了實驗活動，其他三個環節都充分利用網絡教學云平臺和移動設備，預習環節利用了云平臺的程序教學設計理念，融入了微視頻、電池發明小故事閱讀和小練習，可以利用手機、iPad或電腦在互聯網完成;預習反饋練習和在線檢查作業則通過云平臺的測驗功能達成，學生在線完成，立即反饋結果。反饋練習和作業題型豐富，富有互動色彩，有填空、單項選擇、多項選擇、超級配對（在圖片上拖拽知識點匹配填空）等等。學生完成提交即批改結束，學生可回顧作業查看得分和答案，老師可直接看統計結果，統計結果清楚詳細，小到選項的百分率，大到圖表呈現逐題正確率。

2.課堂活動的豐富多樣和交互特色

課上學生動手實驗活動和動口表達機會多。實驗活動有土豆電池，使學生感悟電流的產生，分析討論得出原電池的構成條件;99.99%純鋅粒加入稀硫酸再插入銅絲，通過觀察清晰的現象，激發學生的好奇心，為什么銅絲上會有氣泡？引導學生分析回答現象背后的本質;銅鋅原電池的實驗活動，進一步激發學生思考電流產生的原因，引導學生分析回答原電池的原理，揭示原電池的奧秘。

3.教學技術數字化特色

無線投影技術的絕佳體驗。我使用微軟surface Pro無線投影教學，利用無線投影網關和軟件，即時傳送實時動態活動畫面，學生書面練習靜態畫面。使用西沃白板演示文稿，增加演示過程中課堂的交互活動設計，如由學生歸納原電池的原理時采用超級分類活動，由學生參與完成，非常有趣。

附：銅鋅原電池的原理教學設計

一、教學目標

1.讓學生了解原電池的工作原理及構成條件，并教會學生如何正確書寫電極反應式和電池總反應方程式;

2.通過實驗探究活動，進一步鞏固化學實驗的基本操作及規范;通過對原電池裝置的優化過程，進一步理解科學探究的意義;

3.培養學生勇于創新，積極實踐的科學精神和科學態度，同時讓他們學會與他人合作，主動交流。

二、教學重點和難點

1.重點。原電池的構成條件及銅鋅原電池的工作原理。

2.難點。銅鋅原電池的工作原理。

三、教學用品

銅絲、高純度鋅粒、試管、稀硫酸、銅鋅原電池學生實驗裝置（套裝）、靈敏電流表。希沃白板課件、ipad、AirServer、希沃授課助手、互聯網。

四、教學流程

教學流程 教學內容 評價反饋 備注

課前預習 基于民立中學教學云平臺制作的原電池程序教學預習課件：

1、發明電池的故事;2、趣味實驗視頻：土豆電池

觀看后體會：要構成一個簡單的電池（原電池）要素有哪些？（多選）

?用電器?電解質溶液?不同的金屬電極?導線

3、銅鋅原電池的實驗視頻

提示觀看時注意：（1）氫氣在什么金屬電極上產生？

銅片 鋅片

（2）原電池的正極是什么金屬？

銅片 鋅片

4、銅鋅原電池原理動畫

在斷路時，沒有構成原電池。閉合開關后，構成了原電池，仔細觀察可以發現，電子從鋅片流到了銅片。

原理：

鋅片（負極）電極反應：Zn-2e→Zn2+

銅片（正極）電極反應：2H++2e→H2↑

總反應化學方程式：Zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑

離子方程式：

Zn+2H+→Zn2++H2↑

電子從什么電極流出？

?正極?鋅片?負極?銅片

銅鋅原電池的鋅片發生_____反應

氧化 還原 學生閱讀后，發表自己的感受，“電池的發明給你的啟示是什么？”云平臺服務器留存數據，教師可登錄查看和評分。

服務器自動反饋學生作答的正誤結果，給予更多的嘗試機會。通過教師本人制作土豆電池，點亮彩色的二極管燈泡，激發學生學習興趣。

服務器自動反饋結果。

通過實驗錄像，觀看清晰的現象，增強實驗的直觀性和學生的好奇心。

為深入學習設置懸疑“不是說，活潑的鋅片能置換出氫氣的嗎？，不活潑的銅片上怎么會產生氣泡呢？”

重難點的理解有困難，為課堂的探究討論留下空間。

通過網絡資源動畫模擬原電池的工作原理，揭示抽象的內在本質，幫助學生化解難點。

根據學生回答問題的反饋統計，課堂針對性教學設計，突破重難點更有策略。 電池的發明給我們的啟示：

質疑是萌發創新思想的前提，是創造的起點。

創造發明的真諦在于求異，不求異就不能標新。

知識是有限的，想象力是無限的。……

實驗視頻由本人設計、拍攝和后期制作。

實驗視頻由本人設計、拍攝和后期制作。

課堂活動 1、學生交流電池發明帶給自己的啟示。

2、討論原電池的構成要素（構成條件）

教師引導學生歸納

板書

3、學生活動：組裝銅鋅原電池（實驗套裝）完成實驗和記錄，交流心得，提出質疑或問題。

猜想（可能鋅粒不純，自身也構成了無數個小的原電池）

驗證（用老師提供的高純鋅粒設計實驗）

得出結論：（純鋅和稀硫酸反應很慢，含有雜質的鋅，能構成原電池，加快反應速率）

板書結論

4、白板動畫揭示銅鋅原電池的工作原理

利用希沃白板放大鏡和黑板擦等工具，揭示電子流向和正負極的反應原理。

由學生組織語言表述，歸納正負極的反應原理。

板書原電池的工作原理 鼓勵學生善于觀察，敢于質疑。

鋅片也有氣泡，和老師的實驗錄像現象不同。這是什么原因？

學生的猜想可能性不確定，因此要注意適當引導和解釋。

及時鼓勵、表揚和啟發。

感謝學生的積極參與。 土豆汁液中溶有無機鹽，即為電解質溶液。

準備驗證活動材料：

高純鋅粒，銅絲，試管，稀硫酸。

白板動畫的制作能清楚呈現原電池的原理。動態呈現正負極的得失電子情形，以及離子的定向遷移。

課堂在線練習 1、發明原電池的科學家是

A.伽伐尼B.愛因斯坦

C.伏打D.阿伏伽德羅

2、原電池是把轉化為的裝置。

電能化學能

3、

圖一裝置實驗現象：鋅片____（有/無），銅片____（有/無），是否構成了原電池_____（是/否）。

圖二裝置實驗現象：鋅片____（有/無），銅片____（有/無），是否構成了原電池_____（是/否）。

4、【多選】構成原電池的必要條件是

?A.導線（形成閉合回路）?B.電解質溶液?C.不同的金屬電極?D.氧化還原反應?E.蛙腿?F.電流計?G.手術刀

5、銅鋅原電池的原理

（選詞填空）

圍繞教學目標設計5道預習檢測，檢測學生預習的掌握情況。為課堂的教學的問題談論主題收集材料和證據。 通過云平臺在線檢測完成，自動批改和統計。

利用靈活的答題方式改變學生的訓練方式，簡單高效鞏固所學知識。

實時統計練習結果，分析回顧學生典型練習。

分組競爭（白板知識競賽游戲活動） 5、課堂分組競爭：銅鋅原電池的工作原理游戲活動。

兩位同學代表，學生分組可以幫助本組代表，但是要在規定時間內點擊正確的答案，時間終止統計得分，得分高的一方獲勝，可以重復游戲，隨機次序出現。 激勵同學參與競爭。

評價表現出色的學生

能力拓展 6、判斷原電池正負極的依據。

學生猜想

設計簡單原電池和解釋驗證的方法原理。

板書簡單電池的設計與原理 評價學生的猜想和設計方法和原理 根據實際時間安排取舍。

結束語 7、展望電池的未來

說說自己的心愿 感受科技帶給人們的便捷和人們對于科技進步的期盼。