在活动——建构中实现教与学的转化

《原电池的工作原理》教学案例

普宁二中 柳文龙

教学流程

一、[课前准备阶段]

1．创设问题情境，用问题呈现预习要求。

[引言、激发学习动机] 我们知道，氧化还原反应中有电子的转移或得

2e^－

失，如锌和稀硫酸反应：Zn＋ 2H^＋＝Zn^2＋＋H₂^↑；反应中锌原子所失去的电子直接被氢离子得到，电子并没有经历一个定向移动的过程，因此，没有电流的产生，那么，你能否设计一个装置使锌失去的电子流经导线之后，再传递给氢离子呢？倘若你能成功设计出来，哪将是一件很有意义的事情。（化学反应→产生电流）

[提供信息、主动搜集资料] 日常生活中，我们接触过许多化学电池，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池等等。这些电池都有其各自的特点和用途，它们制作时所用的原料和依据的原理是什么呢？请你查找相关的资料并预习课本第四章第四节《原电池原理及其应用》全部内容。特别注意原电池形成的基本条件和化学原理的表述。

2．组织问题解决，用问题引导学生预习活动。

[问题导学、自主学习] 将本节中的知识问题和实验问题编制成导学卡，分发给学生，在老师指导下，学生通过自学教材，查阅资料，按照导学内容寻找线索，把有关原电池的知识和信息进行加工处理，初步解决教师提出的问题，通过归纳、分类整合，初步了解各知识问题的内在联系。

附：[问题1]——导学

实验过程	现象或结论
①把锌片和铜片分开平行插入稀硫酸
②锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸
③用导线把锌片和铜片连接，再插入稀硫酸
④在导线中间接入一灵敏电流表
⑤用干电池判断电流的流向，确定铜、锌为何电极
⑥根据上述实验过程，你认为构成一个原电池需要什么条件？

附：[问题2]——导 思

问题	解释或结论
①锌片和铜片插入稀硫酸，为何锌片表面有气泡产生，而铜片则无现象？
②锌片上端与铜片接触，或用导线连结后插入稀硫酸中，铜片表面为何有气泡产生？
③锌片的质量和溶液中的C（H^＋）有何变化？
④写出锌片和铜片上变化的离子方程式，并指出电子得失关系。
⑤电流表的指针发生偏移，说明了什么？你怎样判断原电池的正负极？请指出电子与电流的流向。
⑥试写出原电池总的反应方程式，并从能量变化的角度分析说明该装置是什么装置？
⑦根据上述分析，你能否说出原电池的工作原理？

二、[课堂教学过程]

1．对学生预习情况进行评价反馈。

采用分组讨论形式，指导学生对预习中的问题进行互评，教师巡视，倾听，根据反馈信息及时评价。通过实物投影展示学生的问题解决过程和实验设计思路，引导学生对自己的预习活动进行反思，再通过师生交流，提出补充、完善的意见或不同的方案。

2．创设新的问题情境，把学生的思维引向纵深。

把学生的不同见解或认识上的分歧作为新的问题（因教材提供的信息不够全面，学生会在归纳原电池构成的条件上产生不同的认识，如电极材料选择、溶液的性质等），引导学生在实验探究的基础上展开新一轮的讨论，在教师的帮助下，明确产生分歧的原因。

[教师演示实验4——15] 提醒学生注意过程中所发生的变化，要求他们仔细观察现象并做好记录，把观察的结果填在导学卡上。然后指导学生做分组实验。学生做完分组实验之后，投影展示：

[问题3]——释疑

若把原来的装置改装为（1）把铜片换为锌片、铁片、石墨。（2）把锌片换为铁片、锡片、铜片、石墨。（3）电极不变，把稀硫酸改为酒精、醋酸、氯化锌、硫酸铜溶液。（4）把原来装置中的一块极板移出稀硫酸溶液或将两块极板并在一起。

[探究] 由学生根据新的问题（讨论中学生的疑问或分歧创设的）。动手实验，并记录观察结果。然后小组汇报：何种装置有电流产生，哪种装置没有电流产生。教师板书结果（以便作分析、对比和交流讨论依据）。

[讨论归纳] 在学生的回答的基础上，引导学生对比分析、讨论，归纳出构成原电池的条件。

[板书] 在学生归纳的基础上，由学生上台写，然后集体订正（两块用导线连接的活泼性不同的金属（另一可以是非金属导体）同时浸入同一电解质溶液中）。

3．利用新知识应用于新情境，组织新的问题解决。

投影[问题4]——迁移应用 练习（课后练习本）：判断下列装置是否构成原电池装置？请说明理由。

思考：根据原电池构成的条件，回答以下问题：

（1）给你一个灵验电流表和导线，用你身上所带的钥匙，能否证明西红柿、柑、橙等果汁中是否含有电解质？

（2）给你一个干电池、电流表、导线、稀硫酸，你能否检验金属材料X、Y的活动性大小？

4．解释现象，递进整合，揭示本质，提升结果。

在学生获得足够的感性材料之后，教师积极引导学生相互交流，并辅以直观课件，让学生透过[问题2]中记录的实验现象，层层递进，分析整合，解释原因，以揭示其中的规律，寻找原电池的化学原理。

[提问] 原电池为什么会产生电流？其化学原理是什么呢？

[动画模拟] 铜——锌——稀硫酸原电池的工作原理。

要求学生一边看课件播放，一边思考[问题2]中的问题，找出合理的解释或自己下结论。

[交流汇报，及时引导] ——导结。教师根据学生的汇报，写出问题形成的思路，然后点拨并引导学生归纳、抽象出原电池的工作原理，最后由学生上台写。

[板书] Zn（－）：Zn－ 2e^－＝Zn^2＋（氧化反应）

原电池化学原理：外电路e^－ I 内电路H^＋

Cu（＋）：2H^＋＋2e^－＝H₂^↑（还原反应）

2e^－

总反应式：Zn＋ 2H^＋＝Zn^2＋＋H₂^↑

[抽象概括] 指导学生阅读教材，然后演绎原理：还原性较强的物质（发生氧化反应）失去电子（作负极），电子从负极经外电路流向正极，氧化性较强的物质（作正极），正极材料或电解质溶液中的离子、分子从外电路得到电子（发生还原反应）。

在学生理解原电池的工作原理的基础上，让学生明确从能量转换的角度看，原电池装置是一个由化学能转变为电能的装置。

5．提出新问题，使学生进入创新应用阶段。

在学生形成了较系统的知识结构的基础上，教师再进一步有目的地提出新的问题，引导学生将所学的知识或原理应用于实践中，以达到巩固拓展所学知识，发展创造能力的目的。

[问题5]——导创

[投影]练习1、分别标出下列原电池的正、负极和电子流动方向，写出电极反应式和电池反应总式。

Ag Fe

Ag Cu

稀H₂SO₄ 硝酸银

[投影]练习2、试根据　Fe＋Cu^2＋＝Cu ＋Fe^2＋ 设计一个原电池，要求画出示意图，并标出正、负极和电子流动的方向，写出电极反应式，供选用的电解质溶液有Zn片、Cu片、Fe片、石墨。

[投影]练习3、纯锌与稀H₂SO₄反应速率较慢，若在反应混合物中放入少量的铜粉或滴加几滴CuSO₄溶液，则其反应速率会加快，试解释原因。

[互动]用实物投影出示学生的解答，全体学生参与点评。

三、学生的课后学习

由于课堂时间所限，为便于学生课后学习和进一步的研究，教师可提供资料查找的途径，或定期开放实验室，使学生所学知识能得以持续的发展。如，通过课后的“研究性小课题”的调查了解，让学生进一步了解电池的构造、产生、应用和科研情况，原电池与人类生产、生活、社会、科技、环保等的密切联系。通过开放实验室为学生提供必需的物品和探究的空间，帮助学生完成“家庭小实验”，以激发学生的学习兴趣，促进思维的发展。

设计说明

[指导思想]：本案例设计坚持贯彻“以学生活动为中心”、“以自主探究为目的”，采用以培养学生化学学习能力为目的的“活动——建构”教学策略，把教与学有机地融合为一体，力求实现教与学的转化。

[设计的思路]：本节内容属于化学中的重要基础理论，由于理论都是抽象、概括的知识，学生较难理解，且由于教师教学上的原因，在以往的教学实践中不少学生习惯于机械记忆，被动地接受，课堂上往往缺乏生气和活力。学生的主体性得不到发挥，学生的学习也往往觉得枯燥乏味。

本案例的设计遵循从感性出发，再上升到理性和理论与实践相结合的学习原则，从感性的、直观的实验入手，用实验事实论证，问题的设置由浅入深、由易到难，符合学生认知发展的规律。教师创设问题情境（准备、感知）——组织问题解决（自学）——引导学生发现需要解决的问题（产生冲突）——提出解决问题的方案（假设）——指导学生完成问题的解决（实验、探究）——帮助学生展开讨论或重新审视（理论推导、发散思维）——引导知识整理（结论）——指导练习应用——提供反馈评价的教学过程。一步步把问题引向深入，渲染强化问题情境，激活了学生原有认知水平，使学生在活动过程中获得知识，并形成知识技能和规律，进而利用规律对知识进行迁移和运用，整个学习活动处在螺旋式上升的“活动——建构”循环中。课堂上教师与学生情意交融，氛围浓烈，学生的主体性增强，教与学得到了协调发展。

[结语]：活动——建构是指通过创设有实践性、探索性、创造性的学生主体性活动，不断建构完善学生认知结构和情意品质、以实现学生学习能力全面发展为目的的教学过程。教学中应着眼于教师和学生的双向活动，应体现教师的教是为了学生的学创造必要的外部条件、帮助学生更有效地学习，即尊重学生是学习的主体，教师应是学生学习的激发者、合作者和引导者。教学的设计应突显以学生学习能力为主线来组织教学活动，使学生通过递进整合来发展知识和能力水平。

案例评析与思考

1、体现科学认识过程，教给学生科学方法。

学生对科学方法的学习和掌握是一个由简到繁、循序渐进、不断深化的过程。由于教材中未直接给出原电池构成的条件和原电池的化学原理，但这些却都隐含于教材的知识体系之中，从学生科学认识规律出发，创设了若干问题情境、让学生在活动——建构中体验到科学的认识过程：即由“感性→（实验）→理性（通过实验现象的分析抽象出结论）→应用（运用所学知识解决问题）”的过程。并在活动过程中，使学生掌握了一些具体的科学方法，如方案设计，资料收集整理，现象的观察与记录等。

2．改革教学方法，发挥学生的主体性。

培养学生全面的科学素质，要以启发式教学为主，鼓励、启发、引导学生积极动手、动脑，培养其主动学习、独立思考的习惯，进而培养学生的创新意识和创造能力，这就必须要充分体现学生的自主性。本课例改变了以往的教师陈述——学生倾听、教师演示——学生观看、教师板书——学生笔记、教师总结——学生背颂等传统习惯，通过问题情境的创设激发学生的求知欲，改演示实验为分组实验，增强主体创造体验，培养学生自主探究的能力，通过知识和实际问题的导学、导思、导创、导结，使学生在活动——建构的学习过程中，学会递进与整合，提高分析、归纳和概括的能力。改教师以往独占讲台和一言堂的现象，让学生上台去写，上台去说，课堂上生——生、师——生积极互动，频度与效度提高，学生的主体性也得到了充分的发挥。

3．指导学生自学，培养学生学习的自主性。

在化学课堂教学过程中，指导学生自学，让学生积极主动地参与学习活动，教会学生学会学习，这是培养学生能力的重要途径。科学的学习方法有很多，本案例在指导学生掌握学习方法和自学方法的过程中，主要是让学生透过知识和问题及实验现象的观察记录，指导学生学会整理和归纳知识，形成知识体系，通过问题的分析、解决和应用，指导学生学会独立获取信息，并且将新的信息和原有的知识结合起来，形成解决问题的能力。

4．理论联系实际，培养学生的应用创新能力。

化学课堂中应利用一切可能的机会，介绍化学与日常生活、社会、生产、环境、资源等方面的联系，使学生感到化学就在生活和社会之中，培养学生用所学知识和技能的应用能力。本课例中通过Al——空气——海水制航标灯，检验果汁是否是电解质，用课件展示电池的生产和应用等，紧紧地把化学学习过程与实际联系起来，培养了学生的科技意识，有助于学生应用学科知识创新性地解决实际生活中碰到的问题，这是创新学习的具体体现。