證模結(jié)合,提升“原電池”教學(xué)的有效性

◇ 山東 呂香平

在高中化學(xué)教學(xué)中,原電池的相關(guān)知識點相對來說難度較大,對學(xué)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(xué)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求,在進(jìn)行原電池相關(guān)知識點的教學(xué)時,教師要善于從裝置部件、建構(gòu)模型、聯(lián)系生活的教學(xué)實踐上引導(dǎo)學(xué)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(xiàn)證模結(jié)合,提高高中化學(xué)課堂教學(xué)的有效性.

1 抓住裝置部件,自主實驗

抓住裝置部件進(jìn)行自主實驗的過程就是引導(dǎo)學(xué)生在已有知識的基礎(chǔ)上結(jié)合原電池的反應(yīng)原理,組合實驗裝置,自主進(jìn)行實驗,能夠基于證據(jù)進(jìn)行分析推理,建構(gòu)模型,通過這樣的方式幫助學(xué)生真正深化化學(xué)知識內(nèi)容,培養(yǎng)和提升學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng).

例如,在講述原電池原理的知識點時,教師先引導(dǎo)學(xué)生思考原電池形成的條件,簡單來說,通過氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流的裝置便是原電池,讓學(xué)生結(jié)合反應(yīng)原理及之前掌握的氧化還原反應(yīng)知識組裝實驗儀器,然后自主進(jìn)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(chǎn)生;然后,插入一塊銅片,繼續(xù)觀察,這時鋅片表面繼續(xù)放出氣體,銅片沒有發(fā)生變化;接下來用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來,并在導(dǎo)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(fā)生了偏轉(zhuǎn),證明化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生了電流.讓學(xué)生利用實驗的方式理解原電池的形成條件,自主組織和設(shè)計實驗,觀察分析實驗現(xiàn)象,總結(jié)實驗結(jié)論,提煉化學(xué)原理,一步步深化化學(xué)知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)和掌握.

2 建構(gòu)模型,理解工作原理

在高中化學(xué)原電池知識內(nèi)容的教學(xué)過程中,教師可以嘗試通過建構(gòu)化學(xué)模型來幫助學(xué)生認(rèn)知化學(xué)物質(zhì)及其反應(yīng)原理,讓學(xué)生通過參與模型的建構(gòu)過程理解原電池的工作原理,進(jìn)一步明確化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)涵,培養(yǎng)和提高學(xué)生認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)和應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)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(shè)計實驗以及觀察實驗現(xiàn)象的過程中,我們所看到的化學(xué)變化實質(zhì)就是純凈的鋅片插入盛有稀硫酸的燒杯中發(fā)生了置換反應(yīng),讓學(xué)生書寫和理解反應(yīng)的方程式Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑.實驗中用導(dǎo)線將鋅片和銅片連接起來后,發(fā)現(xiàn)接入的電流計指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),驗證有電流產(chǎn)生,鋅片和銅片分別構(gòu)成了原電池的正、負(fù)極.這個過程用電極反應(yīng)式具體表達(dá)為負(fù)極：Zn－2e－＝Zn2＋,正極：2H＋＋2e－＝H2↑,所以實驗現(xiàn)象才出現(xiàn)銅片上有氣體放出,電子定向移動引起電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).這就是整個實驗過程的具體工作原理和化學(xué)反應(yīng),也就是原電池的工作原理.通過建構(gòu)起學(xué)生的認(rèn)知模型,讓學(xué)生基于模型深刻認(rèn)識化學(xué)變化過程的實質(zhì),理解原電池的工作原理,進(jìn)而在學(xué)習(xí)原電池的形成條件、反應(yīng)類型、電極反應(yīng)、電子流向、電流方向、能量轉(zhuǎn)化以及應(yīng)用等相關(guān)知識點上才能正確理解,深刻掌握.

3 聯(lián)系生活,解決具體問題

原電池的原理在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)研究中的應(yīng)用都非常廣泛.在進(jìn)行教學(xué)時,教師要將抽象的化學(xué)知識與實際生活建立鏈接,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生活情境,引導(dǎo)學(xué)生利用化學(xué)知識去解釋生活想象,解決具體問題,從而不斷挖掘教學(xué)潛力,深化學(xué)生的化學(xué)意識.

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

總之,在高中化學(xué)原電池相關(guān)知識點的教學(xué)中,教師要善于把知識內(nèi)容的教學(xué)與“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求結(jié)合起來,不斷創(chuàng)新教學(xué)思路,改進(jìn)教學(xué)方式,真正實現(xiàn)證模結(jié)合,促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí),從而提升課堂教學(xué)有效性,培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng).