小組探究，深度教學(xué)“原電池”

陳春蘭

【摘 要】高中化學(xué)中原電池的理論是一個重點，也非常具有探究性。本文將原電池的探究過程進一步深化，引入了小組探究的模式。小組探究有自主實驗、對比實驗和趣味實驗三種形式，綜合運用小組探究方法，可以深度教學(xué)原電池。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué)；小組探究；原電池

探究小組既具有合作性，又具有靈活性，可以當(dāng)作一個很好的學(xué)習(xí)單位。原電池的相關(guān)實驗、知識具有一定的復(fù)雜性，以小組的形式探究可以取得實質(zhì)上的效果。如何通過小組合作來深入探究原電池的系列知識？以下從三個方面論述，與同行的共享。

一、自主實驗，深度體驗

原電池的原理基于氧化還原反應(yīng)，這是一個重視實驗操作的環(huán)節(jié)。原電池的真正魅力在于實驗的操作，而難點也恰恰在實驗的操作上。教師應(yīng)當(dāng)積極地為學(xué)生創(chuàng)造條件，引導(dǎo)學(xué)生自主進行實驗，深度體驗原電池。

原電池中最顯著的現(xiàn)象就是放電，因此原電池可以作為一個電源，其實也就是和我們常說電池是一個功能。說到電池學(xué)生都不陌生，在日常生活中經(jīng)常見到，并且使用到。大多數(shù)人印象中的電池應(yīng)該是一個長長的粗棒，或者是厚厚的一個圓鐵片，只是將其與“電”能聯(lián)系上，卻從未與“池”聯(lián)系上，電池都是帶電的，與水都是“天生相克”，怎么會與盛水的“池”聯(lián)系到一起呢？殊不知這電池的“池”來源于發(fā)生放電反應(yīng)的原電池之中，原電池里可是有貨真價實的“電解池”，其中充滿著電解液，而生活中大多都是干電池，因此與“池”無關(guān)。在原電池的模擬實驗中，是要真正地去做電解池、放置電極的。這需要大量配置電解液，選用電極，同時要進行各項調(diào)試。我將學(xué)生分成若干小組，讓小組親自動手做實驗，體會過程。其中有一項新型氫氧原電池的實驗，在一般情況下難以成功，加之條件有限，學(xué)生也不好上手操作。成功率低加上電解液的消耗，造成實驗用的原料大量浪費。因此，我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生將實驗的難度降低，通過使用一個六孔井穴實驗板，將實驗的“陣地縮小”，確保實驗安全和可操作。只需將所需的電解液放置在多用滴管中進行精確點滴，放置兩個帶玻璃管的石墨電極，就可以做出微弱的放電反應(yīng)，成功達(dá)到實驗?zāi)康摹?/p>

原電池的實驗固然困難，不易成功，但是學(xué)習(xí)本身就是一個戰(zhàn)勝困難的過程。一個人的力量是薄弱的，但是集體的力量是強大的。復(fù)雜的原電池實驗在教師的幫助改造下，在小組合作探究中就會變得可以操作。

二、多元對比，明確性質(zhì)

原電池反應(yīng)其實是一種氧化還原反應(yīng)，在反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移形成了電流，這就是原電池的本質(zhì)。因此在原電池的體系中，物質(zhì)的活動性是一個重要的探究點，通過小組之間的分工討論、多元對比來明確原電池中反應(yīng)物的性質(zhì)。

一個原電池中通常包括兩個電極，下面以金屬電極為例進行說明。電極作為正極還是負(fù)極，與活動性是密切相關(guān)的。如果一個電極的活動性較強，那么會容易失去電子，化合價降低，它發(fā)生的反應(yīng)稱之為還原反應(yīng)。相對應(yīng)的，如果電極的活動性較弱，那么會容易得到電子，化合價升高，發(fā)生的反應(yīng)為氧化反應(yīng)。為了進一步比較金屬電極的活動性，我?guī)ьI(lǐng)學(xué)習(xí)小組進行不同電極活動性之間的對比，從而得出綜合性的結(jié)論。其中一個小組對比的是銅電極與鐵電極之間的活動性順序。在同一電解液中浸入銅電極與鐵電極，連接好電路。通過觀察實驗現(xiàn)象可知，電流在原電池外的流動方向是從銅電極流向鐵電極。根據(jù)物理學(xué)中的定義，電流從正極流向負(fù)極，我們可以得出結(jié)論：銅電極為正極，得到電子；鐵電極為負(fù)極，失去電子。在原電池中發(fā)生的得失電子反應(yīng)如下：

負(fù)極：Fe-2e=Fe2+（氧化反應(yīng)）

正極：Fe2++2e += Fe（氧化反應(yīng)）

通過兩個電極之間的對比，可以判斷出鐵比銅更容易失去電子，因此活動性更好。這是一組的對比，結(jié)合其他組鐵-鋅、銅-鋅、銅-鉑等其他對比，就可以把常見的金屬活動性比較出來了。

通過多元對比實驗，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)原電池中的細(xì)節(jié)知識，從實踐的角度認(rèn)識活動性的概念。在原電池的分析題目中，活動性的判斷是極其重要的，因此對比實驗具有深化知識的作用。

三、妙用水果，拓展視野

電池在生活中是一種產(chǎn)品，原電池可以說是一個“原型機”。在學(xué)習(xí)的過程中，原電池的形象被確定為電解池中放置電極的“造型”，但是還有一種“新穎”的原電池，那就是水果電池。

水果在生活中是很常見的，因此水果電池的實驗材料也就非常容易找到了。水果電池的實驗仍然是以小組為單位進行的，但是在任務(wù)剛提出來的時候，學(xué)生的反應(yīng)都還是很驚訝的：“水果還能做電池？”首先探究的興趣就被提升了起來，這個實驗也就有了進行下去的動力。首先我為學(xué)生講解了操作的方法，選取一些具有酸味的水果（例如檸檬、菠蘿等）作為原電池中的電解液，選用兩個活動性差異較大的金屬電極（例如銅幣和鍍鋅螺釘），將電極間隔一定距離插入水果中，這樣一個水果電池就基本完成了。在做好的“電池”兩端連接一個發(fā)光二極管，作為檢測電流形成的器件。在實驗的布置中，我沒有為大家細(xì)化水果的選用、電極距離的設(shè)置、電極正負(fù)的區(qū)別，這些內(nèi)容是需要學(xué)生親自去探究的。學(xué)生的目標(biāo)也很明確，在已知“水果”可以當(dāng)作電池的前提下，去探究哪種水果的“電力”更足，探究電極如何設(shè)置才能產(chǎn)生電流，探究電極孰正孰負(fù)。在小組探究中，有負(fù)責(zé)找材料的，有負(fù)責(zé)接電線的，有負(fù)責(zé)記錄的，總之各司其職，從一個小小的水果電池實驗上同時收獲了興趣和知識。

水果電池的制作代表著超越課本的知識和方法，體現(xiàn)了探究的真正含義。雖然水果電池不是考試中的重點，也不是應(yīng)用性很廣的知識，卻是探究性的實驗，對小組合作協(xié)調(diào)性、靈活性都是一種鍛煉。

在高中的教學(xué)中，學(xué)生進行探究性學(xué)習(xí)的時間不多，因此一旦有探究的機會就要牢牢地把握住。小組探究不是一種形式，而是一種符合實際的學(xué)習(xí)方法。原電池的學(xué)習(xí)適合引入小組探究，同時也考驗著學(xué)生們的探究能力。

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