摘 要： 本文以人民教育出版社《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)2（必修）》為藍(lán)本，對(duì)比“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”教學(xué)中各環(huán)節(jié)的不同處理方式，以期尋找一個(gè)較好的教學(xué)設(shè)計(jì)。
　　關(guān)鍵詞： 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 教學(xué)設(shè)計(jì) 處理方式
　　
　　1.情境創(chuàng)設(shè)方式
　　方式1：“地球一小時(shí)”活動(dòng)視頻，展現(xiàn)活動(dòng)發(fā)起的原因、傳遞的方式等→火力發(fā)電，分析討論火力發(fā)電原理、弊端→提出三個(gè)問題：能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?shí)現(xiàn)能源的清潔、高效利用？電能的產(chǎn)生需要電流，電流如何產(chǎn)生？哪類化學(xué)反應(yīng)與電子移動(dòng)有關(guān)？→提出本節(jié)研究主題“能否將氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”。
　　方式2：正在觀看喜愛的體育比賽突然停電，想用收音機(jī)碰巧也沒有電池［１］，怎么辦→本節(jié)主題“能否利用身邊的物品制作電池［２］”→制作檸檬電池，使賀卡奏響音樂。
　　教學(xué)中兩種方式都受到了學(xué)生的歡迎。本節(jié)常規(guī)教學(xué)安排在4月初，“地球一小時(shí)”發(fā)生在每年的3月最后一個(gè)星期六，情境1體現(xiàn)了鮮明的時(shí)代特色，拉近了化學(xué)與學(xué)生的距離，從能量轉(zhuǎn)化角度處理化學(xué)電池（原電池）知識(shí)，也契合第二單元“化學(xué)反應(yīng)與能量”的主題。情境2貼近學(xué)生生活，體育比賽，檸檬電池，從一開始就吸引了全體學(xué)生的注意力，通過檸檬電池的構(gòu)造，很好地過渡到了電池共同結(jié)構(gòu)的討論。
　　二者相比，情境1高屋建瓴地提出理論主題，一切圍繞它展開，每一個(gè)問題的解決都回饋主題，強(qiáng)化本節(jié)主干知識(shí)，但通過課下與學(xué)生交流發(fā)現(xiàn)整個(gè)體系理論性偏強(qiáng)，更適用于學(xué)優(yōu)生。情境2主題設(shè)置更貼近學(xué)生，一切娓娓道來，學(xué)生最起碼不害怕這節(jié)理論課。
　　2.“火力發(fā)電”知識(shí)的呈現(xiàn)方式
　　方式1：同情境1。
　　方式2：解決了“如何利用身邊的物品制作電池［２］”的問題后，對(duì)比分析化學(xué)電池與火電中能量轉(zhuǎn)化的優(yōu)缺點(diǎn)，再引出其他新的發(fā)電方式優(yōu)缺點(diǎn)的課下討論。
　　二者相比，方式1過于強(qiáng)調(diào)火電弊端，給學(xué)生留下火電不好的印象。方式2幫助學(xué)生建立一個(gè)正確評(píng)價(jià)思想，全面正確認(rèn)識(shí)各種新舊能源。還有一節(jié)課時(shí)間畢竟有限，方式2則拓展了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的時(shí)間和地點(diǎn)。
　　3.化學(xué)電池構(gòu)成條件、工作原理的呈現(xiàn)順序
　　方式1：同課本［３］。
　　方式2：分析不同的電池（課本［３］插圖2-11、2-12、2-15）得到電池結(jié)構(gòu)的共性→利用材料自主構(gòu)建原電池，比較得出化學(xué)電池構(gòu)成條件，推理發(fā)現(xiàn)電池能產(chǎn)生電流的工作原理，最終解決本節(jié)主題。
　　人們認(rèn)識(shí)事物總是從現(xiàn)象到本質(zhì)，由表及里。當(dāng)學(xué)生們通過自主構(gòu)建原電池討論得出化學(xué)電池的構(gòu)成條件后，自然會(huì)問到為什么這種裝置能產(chǎn)生電流。教師再幫助學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。
　　4.化學(xué)電池實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)
　　4.1化學(xué)電池構(gòu)成條件的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
　　實(shí)驗(yàn)中均使用萬用表代替靈敏電流表測量電流。因?yàn)殪`敏電流表量程?。ǔＲ?—30μA），測量時(shí)指針容易滿偏，不利于學(xué)生正確操作，而萬用表可以測量0—200μA的微弱電流，靈敏度高，能直接標(biāo)示電流讀數(shù)；且萬用表有黑、紅兩個(gè)探針，若電流讀數(shù)為正，黑色探針碰觸的是電池負(fù)極，若為負(fù)值，黑色探針碰觸的是電池正極。
　　方式1：分組實(shí)驗(yàn)，鋁絲、銅絲、鉛筆芯、塑料吸管、稀鹽酸、植物油、萬用表、導(dǎo)線。［４］通過討論，學(xué)生確定三個(gè)電極兩兩組合，再分別與鹽酸、植物油組成的可能電池組合數(shù)為12，利用萬用表測量該裝置有無電流，確定電極材料的特點(diǎn)、電解質(zhì)溶液的作用，同時(shí)觀察電極表面有什么現(xiàn)象。
　　方式2：分組實(shí)驗(yàn)，鐵釘、銅鑰匙、鉛筆芯、塑料吸管、檸檬、植物油、萬用表。操作同上。
　　方式3：分組實(shí)驗(yàn)1，鐵釘、銅鑰匙、鉛筆芯、塑料吸管、檸檬，操作同上；分組實(shí)驗(yàn)2，青霉素小瓶、硫酸銅溶液、植物油、鐵絲、銅絲、萬用表，用萬用表連接青霉素小瓶的鐵絲和銅絲，測量有無電流產(chǎn)生，再顛倒小瓶，測量有無電流產(chǎn)生（圖1［５］）。
　　方式4：分組實(shí)驗(yàn)1，鐵釘、銅鑰匙、鉛筆芯、塑料吸管、檸檬、萬用表，操作同上；分組實(shí)驗(yàn)2，濾紙條、鐵釘、銅鑰匙、鉛筆芯、稀鹽酸、食鹽水、稀氫氧化鈉溶液、植物油、萬用表，用眼藥瓶分別在相同電極組合的濾紙上滴加適量稀鹽酸、食鹽水、稀氫氧化鈉溶液、植物油，用萬用表測量有無電流產(chǎn)生。（圖2）
　　其中，方式1具有開放性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人欣喜，學(xué)生在長達(dá)20分鐘的時(shí)間內(nèi)充分完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)探索，自然過渡到對(duì)鋁絲、銅絲、碳棒表面現(xiàn)象的探討，比較好地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)初衷，但實(shí)驗(yàn)整體有一定的操作難度與復(fù)雜性，在一節(jié)課里想充分討論化學(xué)電池構(gòu)成條件與工作原理難度比較大。方式2中將稀鹽酸更改為檸檬等水果，操作難度降低，實(shí)驗(yàn)速度有了比較大的提升，更好地體現(xiàn)了化學(xué)與生活的親密關(guān)系。方式3與方式4的亮點(diǎn)在與對(duì)電解質(zhì)溶液的處理方式，前者結(jié)論唯一，后者需要學(xué)生討論如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明電解質(zhì)溶液與非電解質(zhì)溶液的區(qū)別，充分驗(yàn)證各種類型電解質(zhì)溶液的相同結(jié)論。
　　我比較喜歡方式2，既具生活化，又具開放性，給學(xué)生留有足夠的探討空間。
　　4.2鋅—鹽酸—銅原電池實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
　　分組實(shí)驗(yàn)，鋅粒、粗銅絲、導(dǎo)線、稀鹽酸、表面皿、萬用表。經(jīng)學(xué)生討論得出，在表面皿中加入適量稀鹽酸，先用萬用表測量有無電流產(chǎn)生，再用導(dǎo)線接觸鋅粒與銅絲（鋅粒與粗銅絲不能接觸）（圖3），觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
　　5.幾個(gè)值得探討的問題
　　5.1化學(xué)電池構(gòu)成條件中電極材料的選擇
　　電極材料的選擇上，我沒有選擇相同金屬電極的組合，原因是在檸檬、稀鹽酸等酸性較強(qiáng)的電解質(zhì)溶液中兩個(gè)相同的金屬電極也能產(chǎn)生微弱電流，因?yàn)閮蓚€(gè)完全相同的金屬是不存在的。當(dāng)然，我在這次優(yōu)質(zhì)課中也見過在蘋果中插入兩個(gè)鋅板靈敏電流表指針沒有偏轉(zhuǎn)，可能是因?yàn)樘O果汁中電解質(zhì)濃度較低電流強(qiáng)度不大的緣故。
　　5.2化學(xué)電池工作原理的分析方法
　　通常習(xí)慣在分析時(shí)回避鋅極表面的氣泡，通過分析銅極表面的“氣泡”是氫氣（可以從溶液中各元素化合價(jià)升降的可能性分析）銅不可能失去電子給氫離子（有人更進(jìn)一步分析銅極附近溶液不變藍(lán)可說明銅沒有失去電子），電子從何而來呢，只能是來自于鋅，從導(dǎo)線中有電流證明推測，并根據(jù)電子流動(dòng)方向驗(yàn)證。也有老師從氫離子得電子的難易程度分析為什么電子會(huì)沿導(dǎo)線從鋅到銅，進(jìn)一步幫助學(xué)生理解這個(gè)過程。
　　在整節(jié)課的設(shè)計(jì)中我們一直利用萬用表確定電池的正負(fù)極，同時(shí)確定導(dǎo)線中電子的流向。在組內(nèi)老師的幫助下，我最終確定了先得出鋅上的氣泡是氫離子直接在鋅表面得到電子，提出問題：鋅失去的電子是否被氫離子全部得到呢→你有什么實(shí)驗(yàn)結(jié)果能證明你的猜測（電路中有電子從鋅流向銅）→鋅失去的電子分作兩份，一份由氫離子在鋅表面直接得到，另一份也由氫離子得到，不過是改在銅表面得到（圖4）。
　　這種分析明確了原電池能量利用率相對(duì)較低的一個(gè)原因，選修模塊4《化學(xué)反應(yīng)原理》中引入“鹽橋”的設(shè)計(jì)也很容易理解，減少副反應(yīng)，提高電子轉(zhuǎn)移的百分比（我驗(yàn)證得到加入鹽橋后可使賀卡奏響音樂，而單純原電池則不能）。
　　而“化學(xué)電池是如何使氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移形成定向移動(dòng)的呢”這個(gè)問題僅止步于課本提出的解決方法“化學(xué)電池將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行……”。而課下仍然有許多學(xué)生提到的是什么動(dòng)力使電子發(fā)生定向移動(dòng)，《化學(xué)概念與應(yīng)用》［１］中就明確提出電極電勢差（電壓）的概念，個(gè)人也認(rèn)為完全可以在講課中簡單提及，所以在課下作業(yè)欄中點(diǎn)明概念，以備學(xué)生檢索。
　　5.3興趣實(shí)驗(yàn)度的把握
　　制作什么電池能使收音機(jī)響起來，是一個(gè)大問題?！度の犊茖W(xué)館》［２］中介紹了幾種鋁—鹽水—木炭電池，串聯(lián)后均可以使收音機(jī)正常工作（圖5）。我最終選擇了類似于干電池造型的第一幅圖例，將紙更換為紗布就可以重復(fù)多次使用。
　　也有老師提出實(shí)驗(yàn)中鋁與碳，以及前面化學(xué)電池構(gòu)成條件實(shí)驗(yàn)中的銅與碳原電池原理超出本節(jié)所學(xué)，能用嗎？我認(rèn)為，銅碳原電池得到的電池正負(fù)極結(jié)論與本節(jié)課的結(jié)論一致，鋁碳電池作為興趣拓展也有它存在的必要性，原理可在課下作業(yè)欄中簡單介紹“空氣電池”，引導(dǎo)感興趣的學(xué)生去解決自己的疑問。
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　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請(qǐng)以PDF格式閱讀”