原电池工作原理的探究性教学实践.docx

原电池工作原理的探究性教学实践*作者：管凌云 张婷来源：《化学教学》2021年第02期 ????????摘要： 介绍以原电池工作原理为问题情景进行探究性教学的过程。教学中模拟历史上记载的一些曾经发生的电池案例问题，引导学生利用假设、推理、实验验证等问题解决方式进行探究学习，而后呈现化学史知识，让学生体验科学发展的过程和规律，在探索中提升学生的创造性思维，促进化学学科核心素养的发展。 ????????关键词： 原电池原理; 探究性学习; 实验探究; 化学史 ????????文章编号： 1005-6629（2021）02-0038-05 ????????中图分类号： G633.8 ????????文献标识码： B ???????? ????????1 教学背景 ???????? “原电池的工作原理”是苏教版选修4《化学反应原理》专题一“化学能与电能的转化”第一节的内容。学生在必修模块的学习中已经认识了铜锌原电池的工作原理和形成条件，本节课在必修的基础上重点介绍双液原电池模型，进一步了解化学电源的工作原理，帮助学生认识电池的重要意义。 ???????? 《普通高中化学课程标准（2017年版）》提出，教学中应创设真实情境，组织学生开展基于能量利用需求选择反应、设计装置等活动，提升科学探究与创新意识等化学学科核心素养。真实、具体的问题情境是学生化学核心素养形成和发展的重要平台，为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会。因此，教师在教学中应重视创设真实且富有价值的问题情境，促进学生化学学科核心素养的形成和发展[1]。 ???????? 探究性学习是指学生通过自主地参与获得知识的过程，加深对知识的体验，掌握研究自然所必须的探究能力，同时，形成认识自然的基础——科学概念，进而培养探索未知世界的积极态度。教师可在教学过程中创设类似科学研究的真实问题情境，引导学生主动参 ????????与、积极思考与探索，最终解决问题。在历史的回顾中发现，在偶然性中蕴含着必然的规律，学生的认知发展规律与科学发展脉络有很多相似性。因此，在探究性学习过程中，将化学史融入化学教学中，让学生体会科学家们的探究历程，一步步获得新知识，帮助学生从已有认知水平发展到更高级的认知水平。高二学生对电压、电容、电流强度、电阻、供电效率等内容已有初步了解，为探究电池性能提供了必需的知识储备。 ???????? 本文以“原电池的工作原理”的教学过程为例，谈谈如何利用真实的问题情境进行探究性学习。 ???????? 2 教学流程 ???????? 2.1 真实的电池应用问题，引起学生对探究的好奇和兴趣 ???????? [教师]汽车是我们生活中重要的出行工具，但是随着环境的污染和石油资源的紧张，传统燃油车的弊端已逐步显现。面对环境和资源的压力，全球许多国家已经给出了禁售燃油车的时间表。种种迹象表明，燃油车将退出历史舞台，取而代之的将是电动汽车等新能源交通工具。因此，化学工作者们在提高电池性能、增大能量转化效率方面，必将大有作为。电池的基本原理在同学们高一的时候已经学习过了，今天这堂课我们还将进一步深入学习。 ???????? 设计意图： 本环节能让学生意识到电池在现实生产生活中的重要性，引起学生对本节课学习内容的好奇和兴趣，激发学生的探究欲望。 ???????? 2.2 真实的电池效率问题，在探究中推动学生的创造性思维 ???????? [问题提出]我们已经知道，可以将一个自发进行的氧化还原反应通过原电池装置，把化学能转化为电能，现在请大家把Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑设计成原电池，并分析其工作原理。 ???????? [学生]上讲台画装置图并说明工作原理。 ???????? [教师]这样的电池是否实用呢？你认为电池可以成为实用电池，电池性能方面需要满足哪些要求？ ???????? [学生]稳定的电流、满足用电器电压要求、电容要大（用的时间要长）、能量转化效率要高（如电池不用的时候不能漏电）。 ???????? [教师]我们通过实验检测一下这种原电池的电流是否稳定？通过一些实验现象，判断这个原电池的供电效率怎么样？ ???????? [学生实验1]见表1。 ????????1. 用实验盒里的材料组装成Zn/稀硫酸/Cu原電池，观察实验现象 ????????2. 用电流传感器测量该原电池电流强度 ???????? ????????学生4人一小组进行实验，讨论后进行汇报，教师补充。 ???????? [小结]（1）观察到锌片的表面产生大量气泡，这是负极锌与硫酸直接发生反应，而且锌也会含有杂质，和硫酸形成微小原电池，自放电很严重，导致供电效率低。 ????????（2）组装成的原电池中电流不稳，数值逐渐下降（见图1）。由于在铜极上聚集了许多气泡，把铜电极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就