以“原電池”為例淺析從教材到教學(xué)的研究

王小傳

摘 要： 本文以高中化學(xué)課程中的“原電池”化學(xué)實(shí)驗(yàn)這一教學(xué)內(nèi)容為例，對(duì)“教材到教學(xué)”這一課題進(jìn)行研究，通過(guò)具有代表性的教學(xué)案例的闡述和分析，總結(jié)出在這一環(huán)節(jié)中教師應(yīng)當(dāng)把握教學(xué)本質(zhì)，繼而完成合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，有效推進(jìn)教學(xué)水平的提升，為化學(xué)教學(xué)乃至其他學(xué)科教學(xué)方案的確立提供例證。

關(guān)鍵詞： 原電池 教材研究 教學(xué)案例 教學(xué)方案

引言

高中化學(xué)教材中提及的“原電池”這一知識(shí)點(diǎn)為“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”的簡(jiǎn)稱，是物理和化學(xué)兩門學(xué)科的重要交集。因而，教師對(duì)“原電池”這一知識(shí)點(diǎn)的合理安排和講解不但有利于學(xué)生了解氧化還原反應(yīng)這一化學(xué)本質(zhì)，了解電池的構(gòu)造和工作原理，更能使學(xué)生將化學(xué)這一抽象學(xué)科與實(shí)際生活聯(lián)系起來(lái)。

1.原電池典型教學(xué)案例分析

對(duì)“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”這一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解時(shí)大多采用實(shí)驗(yàn)手法，即通過(guò)實(shí)際的化學(xué)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生形成知識(shí)概念。主要教學(xué)流程如下：

首先，教師以銅鋅原電池為主線，基于教材講述伽伐尼青蛙實(shí)驗(yàn)、伏打電池及丹尼爾電池的歷史由來(lái)，清楚闡明銅鋅原電池的理論概念。之后，以此為依據(jù)設(shè)計(jì)了兩個(gè)課堂實(shí)驗(yàn)：第一，用舌尖感受水果電池的電流，可以讓學(xué)生更好地理解伽伐尼青蛙實(shí)驗(yàn)。第二，完成原電池的設(shè)計(jì)，包括探究更換溶液、電極和閉合回路對(duì)原電池形成的影響，以及無(wú)銹貼片與酚酞食鹽水的反應(yīng)等。

以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的原電池知識(shí)點(diǎn)講述意在還原歷史上科學(xué)家們的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生通過(guò)親身經(jīng)歷鞏固知識(shí)，并拉近化學(xué)與學(xué)生的距離，從以往教學(xué)實(shí)際和這種教學(xué)方法的效果來(lái)看，教學(xué)方式改革是成功的。

2.基于教材知識(shí)點(diǎn)對(duì)原電池教學(xué)問(wèn)題的分析

2.1現(xiàn)有的兩種教學(xué)觀點(diǎn)

針對(duì)“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”這一知識(shí)點(diǎn)，一種觀點(diǎn)認(rèn)為電池是充分利用這一理論的典型代表，同時(shí)深入到日常生活中，但是大多數(shù)人對(duì)于電池的工作原理并不清楚，因此以教材為指導(dǎo)在教學(xué)中加入理論證實(shí)實(shí)驗(yàn)必不可少，只有如此才能讓學(xué)生建立關(guān)于原電池的概念。第二種觀點(diǎn)認(rèn)為教材中認(rèn)為“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”這一知識(shí)點(diǎn)的本質(zhì)在于講述氧化還原反應(yīng)，因此教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放在構(gòu)建學(xué)生對(duì)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能這一基本概念的理解上，實(shí)驗(yàn)雖必不可少，但必須讓氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行，以便學(xué)生觀察和分析。

2.2實(shí)際教學(xué)中遇到的問(wèn)題

教材在知識(shí)點(diǎn)的闡述上有著廣泛性和概括性特點(diǎn)，因此實(shí)際教學(xué)中教師必須對(duì)教材進(jìn)行二次梳理才能使教學(xué)順利進(jìn)行，這其中難免會(huì)遇到許多問(wèn)題。

首先，教材中對(duì)原電池這一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行闡述時(shí)涉及兩個(gè)概念，即氧化還原反應(yīng)和電子轉(zhuǎn)移。因此，在教學(xué)中必須確定二者誰(shuí)才是原電池反應(yīng)的本質(zhì)，找到教學(xué)重點(diǎn)。

其次，教學(xué)安排是有限的，實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ揭草^為固定，如何在有限的教學(xué)安排中讓學(xué)生對(duì)原電池構(gòu)成這一教材內(nèi)容形成更全面和深刻的理解成了現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

最后，原電池實(shí)驗(yàn)是建立在抽象概念基礎(chǔ)上的，對(duì)于電子定向移動(dòng)、實(shí)驗(yàn)中硫酸鋅溶液中鋅將失去電子等現(xiàn)象無(wú)法用肉眼證實(shí)，對(duì)于理論概念不扎實(shí)的學(xué)生而言是一個(gè)理解難點(diǎn)，也是教學(xué)中的一個(gè)障礙。

3.基于教材的教學(xué)方案的確立

我們對(duì)現(xiàn)有教材中原電池涉及的知識(shí)點(diǎn)、典型教學(xué)方法及教學(xué)中的問(wèn)題有了充分了解和分析，基于此可以有針對(duì)性地制訂一套合理教學(xué)方案。

3.1教學(xué)重點(diǎn)的確認(rèn)

“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”，即原電池反應(yīng)試驗(yàn)的重點(diǎn)在于闡述當(dāng)氧化還原反應(yīng)當(dāng)中電化學(xué)鍵重組和電子處于無(wú)序運(yùn)動(dòng)時(shí)，化學(xué)能將轉(zhuǎn)化為熱能，而電子由無(wú)序轉(zhuǎn)為有序的定向運(yùn)動(dòng)時(shí)則產(chǎn)生電能。在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)結(jié)合以往遇到的問(wèn)題將重點(diǎn)放在氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的分解與結(jié)合、電子的傳遞證明及化學(xué)能轉(zhuǎn)化三個(gè)方面。

3.2基于教材的教學(xué)設(shè)計(jì)

教材中關(guān)于原電池實(shí)驗(yàn)有以下闡述：鋅粒投入盛稀硫酸的試管中，可觀察到鋅粒表面有氣泡，感受到試管外壁發(fā)熱。在氧化還原反應(yīng)中，以鋅溶液為媒介電子產(chǎn)生了轉(zhuǎn)移，但由于電子的無(wú)序運(yùn)動(dòng)，因此化學(xué)能轉(zhuǎn)化為了熱能。繼而引出使電子直接傳遞給溶液中的氫并轉(zhuǎn)移能量的問(wèn)題，并提出假設(shè)：用導(dǎo)線連接鋅和氫量溶液，意在通過(guò)導(dǎo)線完成電子的轉(zhuǎn)移。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)電子無(wú)法通過(guò)導(dǎo)線完成轉(zhuǎn)移，因此研究過(guò)后確定需將導(dǎo)線的另一端加設(shè)一導(dǎo)體才能使氫溶液獲得電子。由于導(dǎo)體的不同，其電子傳遞能力也會(huì)有所不同，因此決定選擇鋅、鐵、銅和石墨等材料分別進(jìn)行試驗(yàn)，并將導(dǎo)體浸入稀硫酸中觀察電流針的偏移情況。

實(shí)驗(yàn)中，我們將原電池的反應(yīng)分成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩種，這樣既保證了知識(shí)點(diǎn)闡述的全面性，又解決了以往教學(xué)中遇到的問(wèn)題。通過(guò)導(dǎo)線的鏈接，實(shí)現(xiàn)了電解溶液中電子的轉(zhuǎn)移，證明了電流的存在及化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的可能性，達(dá)到了教學(xué)目的。

結(jié)語(yǔ)

教材內(nèi)容為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了一個(gè)框架，同時(shí)指明了現(xiàn)階段學(xué)生必須掌握的知識(shí)點(diǎn)。要讓學(xué)生真正理解和掌握其中的知識(shí)要點(diǎn)，僅有教材是不夠的，教師需要根據(jù)教材內(nèi)容制訂合理的教學(xué)方案，詮釋教材中理論的、抽象的內(nèi)容。本文以高中化學(xué)教材中“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”這一知識(shí)點(diǎn)為例，強(qiáng)調(diào)教材與教學(xué)的聯(lián)系，并提出在理解教材和掌握教學(xué)中所遇問(wèn)題的基礎(chǔ)上構(gòu)建教學(xué)方法，這種科學(xué)方法為今后各年級(jí)和學(xué)科教學(xué)模式的構(gòu)建和發(fā)展做出了標(biāo)桿。

參考文獻(xiàn)：

[1]王磊主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：化學(xué)2（必修）[M].濟(jì)南山東科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

[2]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：化學(xué)2（必修）[M].北京人民教育出版社，2006.endprint