运用实验探究进行《原电池》教学，本文主要内容关键词为：原电池论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
以学生发展为本，改变学生的学习方式，倡导科学探究是新课标的核心理念。为了学习国内外先进的教学观念，提高自身素质，我参加了中国教育学会十五重点科研课题“促进学生探究学习的中学化学教学策略与评价研究”课题组，为了深入进行课题研究，我在学习理论的同时，还做了多次教学课例分析。这是我给高三学生上的一节《原电池》的研究课。
一、创设情景，引入课题
在开始上课的前一周我就联系好了实验室，准备了学生可能用到的各种实验器材，并且在实验室的讲台上摆放了几只相同的试管，每只试管内都装了一枚铁钉。第一只试管内只放铁钉，第二只试管内盛放自来水并使其没过铁钉，第三只试管内的自来水只到铁钉的二分之一，第四只试管内盛放盐水，第五只试管内也放盐水并加入了几粒锌粒。
上这节课的那天，正赶上班内一个学生过生日，我当众送给他一张奇特的音乐卡。说它奇特在于它的电池部分由一枚西红柿、两根导线、一根铜丝、一根铁丝组成，当我接通电路，生日歌那美妙的音乐在教室内响起时，学生们震惊极了，立即展开了激烈的讨论。同学们的一致看法是：西红柿、导线、两根金属丝的共同作用相当于电池，而且是通过电池内部的化学反应将化学能转换成了电能。可是化学能为什么能转换成电能？化学能又是如何转换成电能的呢？学生们产生了对深入学习的极度渴望和莫大兴趣，正是探究的好时机。
二、实验引路，讨论探究
为了使学生的思考更加深入，我与学生又共同完成了一个有趣的实验：我们将锌粒放在试管内并加入稀硫酸，有大量气泡逸出液面，再用铜丝做同样的实验，却无任何明显现象，这些都与我们已知的结果相同。然后我们将锌粒放入稀硫酸再用铜丝接触锌粒，发现锌粒表面的气泡明显减少，而大量的气泡沿着铜丝逸出液面。
围绕气泡为什么会由铜丝逸出的问题，学生们展开了充分的讨论，我边巡视，边对进入误区的小组适时点拨，并参加到各组的讨论中。各组分别绘制了各种反应原理图，再由中心发言人进行分别讲解，由全班评议。同学们经过热烈讨论、分析，并且相互补充、修正本组不完善的想法，最后达成一致认识：即锌粒容易失去电子，若锌粒没有与铜丝接触，失去的电子停留在锌粒表面，溶液中的氢离子自锌粒表面获得电子形成氢气，宏观上看到气体由锌粒表面逸出，若铜丝与锌粒接触，则锌上失去的电子转移到铜丝表面，溶液中的氢离子在铜丝表面获得电子，所以气体沿铜丝逸出液面。并且，各组学生为了支持自己的观点，还分别写出了锌粒和铜丝表面所发生的化学反应：（Zn）Zn-2e[-]=Zn[2+]，（Cu）2H[+]+2e[-]=H[，2]↑。分析讨论至此，学生们已经意识到了原电池反应与氧化还原反应有关系。我将学生的研究结果记录在黑板上。有一个小组的学生遗憾地说：“真是可惜了，如果我们能将氧化还原反应过程中转移的电子导出来，每天将产生大量的电能”。他的想法立即得到了其他学生的热烈响应，继续探究的热情都很高。
三、解决问题，实验探究
我趁热打铁，立即提出新的问题：如何验证以上的分析是否正确？如果真有电子的转移就一定有电流产生，如何检测出电流呢？学生们着手进行实验设计，然后又分组进行实验探究并不断修改完善，组内分工明确，同时又能通力合作，每一个学生都想使自己所在的组第一个找到解决办法，第三组（全班49名学生分成八个实验小组）学生首先想到：如果电子由锌转移到了铜，假如将溶液换成硫酸铜那么铜将会在铜丝表面析出，实验结果发现锌粒表面有铜，而铜丝上是否真的有铜析出却看不出来。怎么办呢？他们将自己的困惑在全班发布，请求援助。第五组对他们的实验方案进行了修改补充，首先称量铜丝的质量，实验结束后再一次称量质量，若质量有所增加，则证明有铜在铜丝上析出。为了使现象更加明显，他们将实验改在烧杯内进行，经过测定发现，铜丝上确实有新的铜析出。
怎样检测出有电流呢？学生们想出了各种各样的办法，但是最先需要解决的问题是将反应装置进行改造，学生们想到用锌粒不好连接，若换成锌丝或锌板就好办多了。装置改装好后，学生们用音乐卡，小灯泡、灵敏电流计等检测出了电流的存在，所有学生此时都露出了会心的笑容。
经过上述实验同学们得到的结论是：原电池是一种将化学能转换成电能的装置，在这种装置内，氧化还原反应分开在两个电极上进行。
四、发现新疑，深入探究
课程进行至此很顺利，在实验和讨论的过程中，各组学生又产生了新的疑问，有的问题提出来经过组际交流得到了解答，最后提炼出大家共同迷惑需要解决的主要问题有三个：
问题1：原电池内的两个电极，哪一极是正极？哪一极是负极？
问题2：正极、负极与氧化还原反应之间有哪些必然的联系？
问题3：发生氧化还原反应是形成原电池的内因，形成原电池的基本条件还有哪些呢？
为了解决以上问题，同学们继续搜集材料，设计实验并记录实验过程及结果分析。首先想了一个巧妙的办法很快解决了正负极的问题，他们先用一节干电池和灵敏电流计检验电流方向与电流计指针偏转方向之间的关系：指针向正极所在方向偏转。然后再将原电池与电流计相连接，看到电流计的指针向着铜丝方向偏转，由此确定了在铜-锌原电池内铜丝作正极，锌丝作负极。并且进一步得出结论：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
我将学生的注意力集中在判断电子运动方向和电流方向上，让学生绘图说明，进行全班交流，达成三点共识：
①原电池外部是电子的流动，方向由锌指向铜；原电池内部是溶液中的正电荷的定向移动，方向由锌流向铜电极。
②依据物理上对电流方向的规定，即正电荷定向移动的方向规定为电流方向，那么，在原电池内电路电流方向由锌至铜，而外电路的电流方向是由铜到锌。
③电流的流动形成了回路，电子的运动没有形成回路。
我又指导学生查阅课件，深化对上述结论的理解。为了解答第三个问题，学生们颇费了一些周折，各组同学根据我给准备及自备的实验用品设计并动手做了一些实验（表1）。
表1 学生实验记录
实验 电流计指针
电极材料 溶液结论
方案 是否偏转
两个锌电极或
同一杯 未形成原
一 不偏转
两个铜电极稀硫酸 电池
锌电极和铜电
两杯稀 未形成原
二 不偏转
极 硫酸 电池
形在原电
三锌电极和炭棒
氯化铵 偏转
池
形成原电
四 铁丝与炭棒氯化钠 偏转
池
未形成原
五 铜丝与锌丝 乙醇 不偏转
电池
形成原电
六 锌丝与银丝氯化铵 偏转
池
未形成原
七 铜丝与银丝氯化铵不偏转
电池
根据实验结果以及小组间的分析评议，同学们得出了形成原电池的三个基本条件：①要有活泼性不同的两个电极，并且一极在溶液中能发生氧化还原反应；②要有电解质溶液；③要构成闭合回路。
学生们注意到，实验室讲台上的五只试管内的铁钉发生了变化：前四只试管内的铁钉都生锈了，而且是在盐水中的铁钉锈蚀的最为严重，第五只试管内虽然也是铁钉和盐水，但由于铁钉与锌粒接触没有生锈。学生们用原电池的形成原理及条件很快就解释了铁钉发生变化的原因。
探究至此，学生的疑团一个接着一个地解开了。在同学们回味着成功的喜悦之时，我又提出新的问题：先看几种新型高能电池的阅读材料，原电池反应给人们的生活和生产带来了方便，但同时原电池反应又使作为负极的金属受到严重腐蚀，废弃的干电池对环境会造成严重污染，如何尽可能地利用原电池反应为人类造福，防止由于原电池反应对金属的腐蚀，减少电池反应对环境的污染是摆在未来建设者面前的艰巨任务。学生们带着责任感结束了这节课的学习，无疑又对学生日后的深入探究埋下了伏笔。
这是一节新授课，用时90分钟，尽管时间长，可是从课上学生的精神面貌和课下的表现来看，学生毫无倦意、意犹未尽。整堂课学生的思维始终处在非常活跃的状态，当提到环境问题时个个神情严肃。一下课学生就围上来，捧着阅读材料询问各种与电池有关的问题，以及对环境治理的看法，学生对于自己通过探究得来的知识格外珍惜、记忆深刻，更重要的是学生意识到了探究对科学研究的重要性，自觉地将这种方法带出课堂。
这节课作为高考的重点和难点，以前我总是充分地讲，反复地练，可是结果就是不理想。在“要让学生自主学习”思想的指导下对这节课进行了重新设计和编排，尽管备课和准备材料耗费了我大量时间和精力，收效比预计的还要好，证明这种付出是值得的。这节课的实践令我吃惊地发现，学生的潜能是如此之大，身为教师的我应该认真反思自己的教学方法，网络时代的学生怎能接受传统的说理式教学，这节课无疑也为我自己进一步探索适应现代学生的教法提供了契机。