趙玉峰　陳冬梅

化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化與我們的日常生活生產(chǎn)的聯(lián)系非常緊密，化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化是化學(xué)學(xué)科重要的原理性知識(shí)。筆者對(duì)比現(xiàn)行人教版、蘇教版和魯科版三種必修教材，尋找內(nèi)容和理念的異同，使教學(xué)更優(yōu)化。

1.課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)要求

根據(jù)表1分析，必修教材對(duì)于化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化要求有四個(gè)特征：①要求不高，僅限于認(rèn)知性學(xué)習(xí)目標(biāo)的水平的“舉例”、“說明”和體驗(yàn)性學(xué)習(xí)目標(biāo)的水平的“認(rèn)識(shí)”等；②內(nèi)容淺，包括化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)例及應(yīng)用、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的實(shí)例和應(yīng)用、新型電池的重要性，不要求深究相互轉(zhuǎn)化的原理；③重視體驗(yàn)，課程標(biāo)準(zhǔn)提出三點(diǎn)活動(dòng)與探究建議，有查閱資料，有實(shí)驗(yàn)，有調(diào)查，形式多樣，體驗(yàn)課堂上探究的樂趣，也感受化學(xué)對(duì)生活、生產(chǎn)的意義；④緊密聯(lián)系生活生產(chǎn)，能源與材料、信息被稱為現(xiàn)代社會(huì)繁榮和發(fā)展的三大支柱，課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和活動(dòng)與探究建議均與現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)和生活緊密聯(lián)系，特別是制作簡(jiǎn)易電池是用生活中的材料制作。

2.化學(xué)能與電能內(nèi)容所屬專題體系比較

本內(nèi)容在不同的教材中均安排在化學(xué)2專題2（第二章）部分，不同教材對(duì)該專題的知識(shí)安排有其獨(dú)特性見表2。

不同教材中本專題的知識(shí)點(diǎn)及呈現(xiàn)順序不同，人教版和蘇教版只是順序不同，而魯科版則有較大的體系差異。如魯科版教材將化學(xué)鍵知識(shí)放在專題2，而不是按照課程標(biāo)準(zhǔn)要求的放在專題1；魯科版教材將電化學(xué)知識(shí)放在“化學(xué)反應(yīng)的利用”一節(jié)，而“化學(xué)反應(yīng)的利用”一節(jié)包含“利用化學(xué)反應(yīng)制備新物質(zhì)”和“化學(xué)反應(yīng)為人類提供能源”兩部分內(nèi)容，人教版和蘇教版教材將利用化學(xué)反應(yīng)制備新物質(zhì)的內(nèi)容分散在元素化合物知識(shí)中。

3.化學(xué)能與電能知識(shí)及其呈現(xiàn)比較

對(duì)比不同教材，關(guān)于化學(xué)能與電能知識(shí)及其呈現(xiàn)見表3。

對(duì)比不同版本教材，均重點(diǎn)通過鋅、硫酸、銅原電池的實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，初步認(rèn)識(shí)原電池反應(yīng)的原理，但也有明顯的內(nèi)容和設(shè)計(jì)理念的差異。

3.1原電池的實(shí)驗(yàn)探究及分析過程不同

3.1.1人教版和魯科版教材均直接用導(dǎo)線將鋅片和銅片相連，并接上電流計(jì)，插入稀硫酸中，觀察現(xiàn)象；蘇教版則安排了遞進(jìn)對(duì)比實(shí)驗(yàn)如下：

實(shí)驗(yàn)1：把一塊鋅片和一塊銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯里，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)2：把一塊鋅片和一塊銅片同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯里，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)3：用導(dǎo)線把試驗(yàn)2中的鋅片和銅片連接起來，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)4：在實(shí)驗(yàn)3的導(dǎo)線中間連接一個(gè)靈敏電流計(jì)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

蘇教版實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用對(duì)比法，利用前后現(xiàn)象差異，特別是鋅片上產(chǎn)生氣泡還是銅片上產(chǎn)生氣泡的實(shí)驗(yàn)矛盾激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，有利于進(jìn)一步深思其原理，但實(shí)驗(yàn)流程貌似比較冗長(zhǎng)。建議教師在課堂上借鑒蘇教版中的實(shí)驗(yàn)流程，刪除實(shí)驗(yàn)1，而采用實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)3、實(shí)驗(yàn)4的流程。

3.1.2教材中關(guān)于原電池反應(yīng)（工作）原理的插圖也不同，人教版沒有原理（工作）圖，蘇教版和魯科版中的反應(yīng)原理（工作）圖給出的信息量不同。蘇教版和魯教版插圖均表示了原電池反應(yīng)中的電極反應(yīng)和電子的轉(zhuǎn)移，不同點(diǎn)在于：①魯科版教材插圖中鋅電極上畫了個(gè)缺口，表示鋅片逐漸反應(yīng)溶解，蘇教版沒有，魯科版更形象；②魯科版教材插圖比蘇教版的多了離子的定向移動(dòng)方向，雖然課程標(biāo)準(zhǔn)中沒有相關(guān)要求，但對(duì)于學(xué)生電化學(xué)知識(shí)的整體建構(gòu)比較有益（見表4）。建議教師在課堂上給學(xué)生展示魯科版教材中插圖并稍作講解，為化學(xué)反應(yīng)原理中相關(guān)知識(shí)點(diǎn)提前做鋪墊。

3.1.3教材中關(guān)于原電池中電子流入流出的原因表述不同。人教版和魯科版說明了金屬鋅和銅的活動(dòng)性不容，鋅更容易失去電子，被氧化為Zn2+進(jìn)入溶液，而蘇教版教材則沒有說明為什么鋅失去電子而銅不失去電子?；谥R(shí)的建構(gòu)及遷移角度考慮，教學(xué)中應(yīng)該說明金屬的活動(dòng)性差異導(dǎo)致的得失電子的電極材料或離子不同。

3.2水果電池實(shí)驗(yàn)活動(dòng)安排位置及功能不同

不同教材均安排了水果電池的設(shè)計(jì)，提高學(xué)習(xí)興趣，只是魯科版將水果電池的設(shè)計(jì)放在“習(xí)題與活動(dòng)”中。水果電池設(shè)計(jì)的活動(dòng)目的不同，人教版教材通過水果電池讓學(xué)生思考“化學(xué)電池應(yīng)由哪幾部分構(gòu)成，各起什么作用”；蘇教版教材讓學(xué)生“制作簡(jiǎn)易電池，并測(cè)試是否有電流產(chǎn)生”，感受化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；魯科版雖將水果電池放在“習(xí)題與活動(dòng)”中，但要求觀察“所用金屬不同時(shí)電流計(jì)示數(shù)的變化”，這樣的要求更能體現(xiàn)科學(xué)活動(dòng)的意義之一即發(fā)現(xiàn)新問題，促進(jìn)學(xué)生新的思考。建議教師在課堂上安排水果電池實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，綜合人教版和魯科版教材中水果電池實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的功能，不僅僅感受電流的產(chǎn)生、增強(qiáng)趣味性，更要發(fā)揮實(shí)驗(yàn)對(duì)原電池構(gòu)造知識(shí)的探究功能，可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問題，增強(qiáng)探究動(dòng)力，提升科學(xué)素養(yǎng)。

3.3關(guān)于化學(xué)電源的介紹不同

人教版和蘇教版教材中用較多篇幅介紹了多種化學(xué)電源的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)原理，學(xué)生很好地了解到化學(xué)電源在日常生活及高科技領(lǐng)域的重要應(yīng)用，蘇教版教材還安排了燃料電池的活動(dòng)與探究實(shí)驗(yàn)，而魯科版只用一小段說明化學(xué)電源的應(yīng)用和化學(xué)電源的研究趨勢(shì)。建議在課堂教學(xué)中要切合課程標(biāo)準(zhǔn)，多舉實(shí)例，特別是充電電池和新型燃料電池的應(yīng)用，課堂上重點(diǎn)突出各種電池的能量轉(zhuǎn)化形式，對(duì)其結(jié)構(gòu)或反應(yīng)原理留給學(xué)生課后閱讀了解。

3.4關(guān)于電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的介紹不同

蘇教版教材介紹電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能即電解原理及其應(yīng)用，而另兩種教材則沒有提及電解原理，人教版教材只在介紹充電電池時(shí)提及由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，再由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化形式，魯科版教材雖提及充電電池，但并沒有提及能量轉(zhuǎn)化形式。課程標(biāo)準(zhǔn)要求“舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用”，要包含電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。從這個(gè)意義上講，蘇教版教材內(nèi)容體系相對(duì)更全面，電解反應(yīng)在物質(zhì)制備過程中有重要意義，學(xué)生已有的元素化合物知識(shí)結(jié)構(gòu)中已經(jīng)有具體的電解反應(yīng)事實(shí)，教學(xué)中不可忽略這些具體的電解反應(yīng)事實(shí)，雖然不要求了解具體的反應(yīng)原理，但要求知道電解過程中的能量變化即電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

不同版本的教材內(nèi)容體系和理念不同，在教學(xué)中要切合課程標(biāo)準(zhǔn)，吸取不同教材的優(yōu)點(diǎn)，最大限度地促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的建構(gòu)和科學(xué)素養(yǎng)的提升，全面實(shí)現(xiàn)新課程三維目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[M].人民教育出版社，2003.