杨学博 康彩凤

【摘要】通过重构“化学能与电能”教学内容，以学生为主体，开展以化学实验为主的多种探究活动，帮助学生从宏观、微观层面更好地理解原电池的原理和形成条件，以培养和发展学生的宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识、证据推理与模型认知等化学学科核心素养。

【关键词】素养为本 原电池 负极 正极 化学能与电能 构成条件

一、设计思路

《普通高中化学课程标准（2017年版）》提出，要重视开展“素养为本”的教学，倡导真实情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力。本节教材对原电池原理内容叙述篇幅很少，几乎就是对几个概念的定义，但同时又设置了大量的探究教学素材，首先，新课演示实验为探究教学创设了问题情景，当学生观察到“铜片上产生气泡”这一反常的实验现象，就会情不自禁地提出一系列问题，产生强烈的探索欲望，并提出各种各样的假设;当学生了解原电池的原理后，教材又设置了一个讨论题，让学生自己归纳“组成原电池的条件”。同时，课本后面的“家庭小实验——水果电池”，又是本课时探究教学内容的应用和延伸。所以本节教材内容富有深刻的探究教学思想内涵。因而教学上采用实验探究法。

为了更好地实施探究教学，笔者对本节教材内容作了一些处理。

1.整教材知识顺序，先学习原电池知识，课后自主学习2009年我国发电总量构成图和火力发电的有关知识，第二课时引导学生分析讨论，火力发电的利与弊，以巩固对原电池概念的再认识。

2.变教材中的教师演示实验为学生动手实验。这样不仅使学生观察到明显的现象，还能使学生直接参与知识的获得过程，获得直接的体验。

3.教材中“组成原电池的条件”这一个讨论题，考虑到我们学生的知识迁移能力和概括能力还不是很强，单纯的讨论可能会无从谈起，因此教学中设计了一系列对比实验，让学生通过实验获得直接经验，再通过对比分析，归纳出规律，最终得出组成原电池的三个必要条件。

4.在完成上述内容后，如果课堂时间允许，可以让学生自己设计一个原电池，将刚学的内容进行应用和巩固，有利于培养学生的知识迁移能力和发散思维能力。

“化学能与电能”一节，教材内容虽然简单，但笔者通过对教学内容进行结构化设计，以实验探究为线索，以学生为主体，以期有效地落实新课程标准中提出的课程目标，培养学生的化学学科核心素养，具体设计思路如下：

课前预习，学生自主学习掌握原电池的基本概念。原电池的负极，正极，与电解质溶液的关系，课堂苹果实验导入，突出生活和理论的联系，通过大量分组实验，让学生总结出原电池的构成条件。并深刻理解正极一般并不参与反应，而是导电的作用。

二、教学设计

1.教材分析。本节课内容是本章的一个重点也是高中化学的重要基础理论之一，一是对前一节课中“一种能量转化为另一种能量，能量也是守恒的;化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善。二是从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用;三是为后面选修4进一步学习原电池、电解池和金属的电化学腐蚀与防护“开路”，所以这节课起着承前启后的作用。

2.学情分析：

（1）知识基础。学生通过必修I的学习，已经了解了氧化还原反应的实质是电子的得失或偏移，通过初中物理的学习已经知道带电粒子的定向移动形成电流，知道电流的形成的基本条件：有电源，形成闭合回路。但是学生对于将一个氧化还原反应分为两个半反应在两个不同场所发生这种情况是第一次接触，因此在本节课教学中设置了“将锌粉和稀硫酸直接接触进行反应”这一演示实验，通过实验事实的直观材料去分析原电池的工作原理，降低难度，符合学生的认知规律。

（2）实验技能基础。经过一年半的高中学习训练，学生已经具备一定动手能力和实验设计能力，且由于物理课上的训练，学生也已经具备一定的电路组装能力。因此，本节课主要采用学生实验获得大量的感观材料之后加以分析的方法来进行学习。采用分组实验探究、问题探讨、分析推理和比较归纳等方法，并结合多媒体进行辅助教学。在实验+观察、讨论、推测+验证的过程中，利用导学案，学习和理解原电池的概念、原理和构成条件。

3.教学目标：

（1）知识与技能。①了解原电池的工作原理及构成条件;②能正确书写电极反应式和电池总反应方程式;③通过实验培养学生化学实验的观察操作及设计能力;综合运用有关的知识技能和方法，分析解决一些化学问题的高级技能

（2）过程与方法。①让全体学生经历探究的过程，学习科学探究方法，提高科学探究能力;②培养学生科学的思维方式和问题意识。

（3）情感态度与价值观。①体验科学探究的艰辛和喜悦;②培养学生勇于创新，积极实践等科学精神和科学态度;③学会与他人合作，主动交流。

4.教学重点：了解原电池的反应原理及构成原电池的一般条件。

5.教学难点：了解原电池的反应原理。

6.教法分析。本课主要采用了实验探究法、再结合问题探讨法、分析推理和比较归纳法等教学方法，更好地突出本课重点，突破难点，完成教学任务。同时在教学中还合理地运用多媒体等辅助手段，便于达到预期的教学效果。

7.学法指导。根据学生的知识结构、心理特点和教学内容的实验需要，采用分组实验探究、问题探讨、分析推理和比较归纳等方法，并结合多媒体进行辅助教学。在实验+观察+讨论+推测+验证的过程中，学习和理解原電池的概念、原理和构成条件。通过本节课的学习，使学生养成善于观察、善于思考的习惯，并学会运用观察、比较、归纳等方法去分析、解决问题，达到学以致用的目的。

8.教学过程：

【新课引入】上节课我们学习了化学能与热能可以相互转化，那化学能与电能能否相互转化呢？动手实验：

①南孚电池可以使灵敏电流计指针发生偏转

②在一个苹果上一边插入锌片，另一边插入铜片，分别用导线连接到灵敏电流计的负极，正极上，电流计指针发生偏转。对比发现，苹果插上锌片，铜片就和南孚电池有了同样的效果。神奇吧！这是为什么呢？学习了这节课，我们就能够解释这神奇的现象了。

设计意图：通过直观对比引起学生极大的兴趣，提高学生的课堂积极性，引发学生主动思考。

板书：第二节 化学能与电能

PPT展示图片：世界手机销量前五的国产手机华为，ViVO，OPPO的手机电池，纽扣电池，电动车蓄电池。这些生活必需品的工作原理是什么？它们是如何产生电能的呢？我们来探究一下。

【生】Zn失去电子变成Zn2+，氢离子得到电子生成H2。

通过对比实验1和实验4，我们发现，都发生了锌与稀硫酸的氧化还原反应，但实验4有电流产生。我们把实验4这种装置叫原电池。

设计意图：一步一个脚印，环环相扣，锻炼学生稳重求进的学习态度，进而养成循序渐进的良好习惯。

板书：原电池的概念

将化学能转化为电能的装置

【师】我们还发现，要将化学能直接转化为电能，必须将氧化反应和还原反应在两个区域进行，同时架设桥梁，使电子从还原剂区域转移到氧化区域发生定向移动，形成电流。

为了帮助大家进一步理解原电池的工作原理，我们通过一个FLASH动画来模拟一下铜锌原电池的 工作原理，请同学们认真观察。

【生1】锌失去电子，被氧化，氢离子得到电子，被还原。

【生2】氢离子向Cu极移动，硫酸根向Zn极移动，形成闭合回路

【生3】Cu极做载体，起导电的作用。

板书：原电池的工作原理

负极：电子流出，较活泼，（锌片）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）

正极：电子流入，较不活泼，（铜片）：2H++2e-=H2↑（还原反应）

总反应方程式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑

总结：负极失去电子，发生氧化反应，电子沿导线到达正极，电解质溶液中的阳离子移向正极获得电子，发生还原反应，与此同时，溶液中的阳离子向负极移动，这样一来，就形成了外电路中电子的定向移动，内电路中阴阳离子的定向移动，内外电路形成闭合回路，产生电流。

【过渡】既然我们已经了解原电池的工作原理，那么：哪些条件是构成原电池的必要条件呢？我们仍然通过对比实验获得结果。

给学习小组分别设计如下实验，讨论分析并利用导学案完成相关知识归纳。学生总结，老师板书（表略）。

设计意图：高一学生的实验能力较差，基本实验操作仍需大量练习。通过分组实验，培养学生良好的实验习惯，同时促进学生间的协作能力。践行“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的教育理念。

板书：原电池的构成条件

①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极

②两极相连形成闭合回路，且电极材料均插入电解质溶液中

③负极和电解质溶液之间必须有自发的氧化还原反应。

学以致用：格林太太是位漂亮、开朗、乐观的父女。当她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的——这是她富有的标志;另一颗是不锈钢的——这是一次车祸后留下的痕迹。令她百思不得其解的是自从车祸后，格林太太经常头疼、夜间失眠、心情烦躁……医生绞尽脑汁，格林太太的病情仍未好转……

9.教学后记与反思。从学科特点来说，本节课以实验事实设疑，让学生从直观、生动的实验中发现问题，进一步引导学生进行推理和分析，再通过实验验证分析的结果。这样得出的结论学生才能真正理解和牢固掌握。

从学生心理特点来说，这节课中重视由学生自己动手操作，动眼观看，动脑思考，亲身体验得出结论，满足学生对新鲜事物有强烈的好奇心和探索欲望。

从学生实际思维和分析能力来说，学生的抽象思维和探索能力毕竟还处于初级阶段，尚不成熟，这就决定了他们还不能成为完全独立的探索主体，探索活动需要在教师的组织引导下，有目的有计划地进行。因此，本节课的部分实验是由教师预先设计的，但同样起到了实验探究应有的作用。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.2.

課题项目：《深度学习视野下的高中化学必修2单元教学设计与应用》GHB（2018）3176课题系列论文。