“化学电源”教学实录与反思

在探究情境中掌握“主导”与“主体”的平衡
——“化学电源”教学实录与反思
杨明华
重庆市求精中学校邮编：400015
[摘要]本课以人教版〃化学〃选修4〃第四章第二节“化学电源”为蓝本，结合电池技术的发展历史以及常见电池的产品特性，以“提升电池综合性能”为切入点，创设题为“探究提升电池综合性能的一般途径”的研究情景，设计出一堂既贴近生活、融汇知识又展示方法、培养情感的探究课。

通过精心设计的课堂活动框架，有效实现了“教师为主导，学生为主体”的角色平衡。

为满足课堂探究教学笔者还专门设计并制作了一套新型验器材“原电池原理实验套装”，取得了满意效果。

关键词：探究主导主体实验套装
一．教材分析
1.教材的地位及其作用
高中化学电化学板块历来是教学重点和难点，新课标教材基本都分为两个阶段进行教学一是必修部分，只介绍原电池的基本工作原理，初略介绍的常见化学电源，二是选修部分，探讨了原电池的改进模型“带盐桥的原电池”，也从电极反应、电极材料、电池结构方面，相对深入的介绍了常见化学电源。

人教版·化学·选修4《化学反应原理》第四章第二节“化学电源”处在整个原电池原理教学的最后阶段，实际上是对之前教材内容的概括和应用，是将化学原理应用于产品设计和技术改进的典型案例。

这一节的教学内容，看似松散，实则是从电池的发展历史，性能改进，技术创新，绿色理念等角度精心攫取了最典型的案例介绍给读者。

是一处不可多得的培养学生探究能力，提升学生科学素养，树立学生辩证观念的好素材。

2.教学目标
知识与技能目标：
（1）复习原电池和电解池的工作原理。

（2）掌握构成原电池的条件,会进行简单的原电池设计。

（3）通过实验与分析，了解简单原电池的缺点和改进方法。

（4）知道原电池输出电能的能力与氧化还原反应、装置设计的合理性及电极所处的环境等有关。

过程与方法目标：
（1）通过实验探究原电池装置的构成要素。

（2）经过对简单原电池装置的优化改良过程，了解科学探究的步骤，学习科学探究的基本方法，提高科学探究的能力，进一步理解科学探究的意义。

（3）通过探究与活动培养学生的观察能力、分析思维能力和小组合作的能力。

（4）使学生在探究与活动中，学会运用观察、分析、实验、推理、归纳等多种手段获取信息，并运用比较等方法对信息进行加工。

情感态度与价值观目标：
（1）在小组合作实验、学习、讨论过程中，体验并享受合作探究带来的快乐，感受化学世界的奇妙。

（2）增强联系实际学习化学并将化学知识应用于生活的意识。

（3）树立绿色化学理念，培养环保意识。

3.教学重点
（1）常见化学电源的反应原理、材料和基本结构。

（2）提升电池技术性能的基本思路和常见方法。

二．学情分析
学生已学习了氧化还原反应规律和原电池的工作原理，通过对具体电池反应的观察、分析的训练，具有一定的观察能力和思维能力。

学生对课本介绍的几种常见化学电源都有基本的了解，包括：反应原理，电极材料，电池基本结构。

学生对废旧电池引起的环境问题略有了解。

教学的难点在于，要引导学生从几种常见电池的发展历史、性能特点、结构特点中归纳提炼出提升电池性能的一般途径，是一个更高层次思维能力挑战。

三．教法分析
本节内容适合采用问题分析、演示讲解、合作探究、实作体验、归纳总结等教学方法，课堂进展的关键在于，教师要能引导学生在课堂之初就建立起本堂课的活动框架，使师生都能在一个彼此默契的活动路线中实现“教师为主导，学生为主体”的角色平衡。

四．教学程序
1.教学环节设计
五．板书设计
六．教学反思
1.教学理念的反思
开放式教学，渊源于科恩1969年创建的以题目为中心的“课堂讨论模型”和“开放课堂模型”——人本主义的教学理论模型；同时，还渊源于斯皮罗1992年创建的“随机通达教学”和“情景性教学”——建构主义的教学模式。

这些教学理论模型强调：学习是学习者主动建构的内部心理表征过程，教师的角色是思想的“催化剂”与“助产士”。

教师不应把主要精力局限于所教的内容上，而应注意学习者的心态（即情感与动机）变化。

本设计以开放式教学为指导思想，辅助以图片展示、讨论、分析、归纳等手段，使学生体验到科学探究的基本方法，加深了对知识与技术的辩证认识，引导学生从不同角度思考问题，在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强分析问题、解决问题的能力。

在深入分析教材结构和知识内容的基础上，合理节选教学内容，适当拓展知识范围，并精心设计课堂活动框架，有效实现了“教师主导，学生主体”的角色平衡。

在教师和学生的活动设计上始终关注教师的“引导到位”和学生的“互动参与”。

各个环节的教学活动遵循如下的平衡关系：
2．教学内容的反思
学生在必修化学2中对于化学电源的原理和应用，已有了初步的了解，本课在电池的选材标准，性能指标，结构特点，以及反应原理方面，均有所拓展和加深。

所以本课的主要内容是：①了解几种常见的化学电源在社会生活中的应用；②讨论电池性能的主要指标及影响因素；③通过控制变量的研究方法认识改进电池性能的基本思路；④通过了解生活中的原电池[即传统干电池(锌锰电池) 、蓄电池和燃料电池]的结构与性能，进一步理解原电池的概念和原理；⑤通过引入新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化学原理和化学技术在电池的改进与创新中的作用，提升学生的科学素养与创新精神；⑥了解化学电源的发展现状与废旧电池环境污染形势，增强环保意识。

3.教学思路的反思
“开放式的教学”并不是放任教学活动的随意发展，而是要在教学活动中尊重学生的兴趣和感受，从学生的认知角度来设计教学活动。

因此，要把培养学生对化学的热爱和学习兴趣放在突出的地位，让学生自主地参与知识的获取过程，发现问题、提出问题、探究问题、讨论交流、思考实践。

在此过程中学习化学，热爱化学，思考化学，和谐地落实三维目标。

这节课的知识与技能目标固然重要，而更重要的应该侧重于落实过程与方法、情感态度和价值观目标。

为了落实三维目标，我采取的教学思路是：围绕化学电池的发展线索（即按“原电池→盐桥湿电池→干电池→充电电池→燃料电池”的发展线索），导出大家熟悉的各种电池的产生和革新过程，分析或展示其反应原理、电极材料、结构特征、技术特色，并配合实验探究，实践制作。

既增强了学生的分析、综合、动手能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。

培养学生“在实践中不断改进创新”的发展观和创新意识。

最后还安排了对废旧电池环境污染问题的讨论环节，提出“提升电池产品综合性能”的方向。

树立了学生辩证认识科学与技术的观念。

4.教学方法的反思
精心设计问题，引领学生创新。

整堂课每个教学环节，我都采取用问题去引导学生认识各类化学电池的特点及其改进创新的过程。

提供新颖科技信息，认识科技创新。

化学电池的研究日新月异，教科书中提供了“锌银电池”“锂电池”“微型燃料电池”等阅读资料，目的是帮助学生了解电池工业发展的现状和前景，激发学生开展科学研究的兴趣。

为此，我查阅了大量的有关化学电池的研制及应用的资料，筛选出汽车，飞机，航天机械等使用的新型电池的信息，向学生渗透科技创新、可持续发展、环境保护等观念。

发挥学生的主体作用，促进学生的全面发展。

以学生为主体，学生能做的，老师就不要代替。

本课给学生尽可能多的讨论、实践、创新的机会。

学生参与讨论和实践，很快就能发现各种电池的优缺点，并积极探索改进措施，分享自己改进电池的经验，教学收益丰富，效果明显。

创新实验器材，突破探究障碍。

为了在一节课上完成如下实验任务：演示原电池的基本
原理，探究多物态（片状、粉末状、气体）电极反应物的原电池反应，演示带盐桥原电池的工作原理，初步探究改进电池性能的基本途径，笔者专门设计制作了新的实验装置：“原电池原理实验套装”，它能解决如下技术问题：①能方便的安装、更换片状金属电极，②能方便的观察电极反应的现象，③减少电解质溶液的使用量到1mL以内，④能方便的添加电解质溶液，⑤能用同样的装置实现电极间的盐桥连接。

⑥能随时切换精确测定电池的短路电流或者空载电压，⑦能方便的改变电解质种类或者浓度，⑧能灵活改变电极之间的距离，⑨能放置粉末状药品作为电极反应物，⑩能容纳或吸附气体物质作为电极反应物。

○11能在较低电压和较强电流时（约0.6V，50mA）带动小型用电设备工作，增加实验趣味性。

装置原型如图：
为了满足相关实验的开展还准备了若干附件，如：盐桥板，粉末电极盒
上述实验套装，操作简便，演示内容丰富，适合在原电池实验教学中推广使用，笔者亲自动手设计组装，配置了一个教学班的分组实验器材，用于课程教学和学生科技创新实验活动，效果理想。

主要参考文献
[1]化学课程教材研究中心普通高中化学课程标准 [M] 人民教育出版社 2004
[2]化学课程教材研究中心普通高中课程标准实验教科书（化学1-2，选修1-6）[M] 人民教育出版社 2004
[3]王金良,马扣祥.化学电源科普知识[J].电池工业,2000,(4)
[4]夏熙.中国化学电源五十年(1)-锌/二氧化锰[J].电池,1999,(5)
[5]肖晓军,高剑南.几种发展中的化学电源简介[J].知识介绍,1999,(7)
[6]曹云平.锂离子蓄电池的进展[J].化工纵横,2000,(11)
[7]夏熙.纳米微粒作为电池活性材料的前景[J].电池,1998,(6)。