基于科學(xué)取向教學(xué)論的概念課型教學(xué)實踐

鄭麗瑜

科學(xué)取向教學(xué)論對教學(xué)實踐的重要貢獻(xiàn)，就是它認(rèn)識了不同類型的學(xué)習(xí)與教學(xué)策略、教學(xué)評價之間的必然聯(lián)系。根據(jù)該教學(xué)論可將現(xiàn)有中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)分為如下幾類課型：元素化合物課、概念課、原理課、基本技能課、高級技能課、復(fù)習(xí)課等。

其中，概念課的教學(xué)具有三個顯性的教學(xué)任務(wù)：

1.知道概念是什么（名稱、定義、屬性和例證分析）；

2.運用概念去辦事（分類、屬性的運用）；

3.辨明新概念與有關(guān)概念的關(guān)系，形成概念系統(tǒng)。

因此，根據(jù)概念課的顯性教學(xué)任務(wù)，我們在設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)時一般按照以下的順序。

1.獲得概念：提供盡可能充足的實驗事實或數(shù)據(jù)或經(jīng)驗，加以歸納、概括形成概念?；蛲ㄟ^復(fù)習(xí)原有概念，并分析與新概念的關(guān)系，用演繹的方法形成概念。

2.明確概念的適用范圍和條件：初步建立概念后，通過解釋、判斷正或反例、主動舉例等變式訓(xùn)練，理解概念的本質(zhì)屬性，明確其適用范圍和條件等。

3.運用概念對外辦事：通過在新的情景中運用概念進(jìn)行分類或解釋、比較新舊概念、運用概念的屬性作出推論等變式訓(xùn)練，鞏固、內(nèi)化新概念，形成概念系統(tǒng)。

本文是基于科學(xué)取向教學(xué)論的理論指導(dǎo)，對人教版必修2《原電池》的教材內(nèi)容與學(xué)生學(xué)習(xí)能力起點、教學(xué)目標(biāo)（終點）等進(jìn)行分析，通過創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生興趣；提供驗證實驗，習(xí)得原電池概念，理解原電池的工作原理；通過科學(xué)探究，總結(jié)構(gòu)成原電池形成的條件，力圖幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)原電池相關(guān)知識的過程中，培養(yǎng)運用原電池相關(guān)知識解決問題的能力。

一、教學(xué)背景分析

1.教材分析

原電池原理是中學(xué)化學(xué)重要基本理論之一，從反應(yīng)物之間電子轉(zhuǎn)移的角度看，原電池概念的形成是氧化還原反應(yīng)本質(zhì)的拓展和應(yīng)用；從思維角度看，“將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”的思想，是對火力發(fā)電的原理“化學(xué)能一熱能一機(jī)械能一電能”思維方式的反思和突破。

2.學(xué)生分析

經(jīng)過一年半化學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了金屬的活動性順序，氧化還原反應(yīng)等相關(guān)知識，學(xué)生也已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)知識和分析問題、解決問題的能力。

同時由于原電池學(xué)生第一次接觸學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)上力求激發(fā)興趣，不宜馬上拓展。

二、教學(xué)目標(biāo)分析

課標(biāo)要求：《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對于原電池的要求描述是：舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用。

1.寫圖示——明確“教什么”（表1）

2.定內(nèi)容，析途徑——確定教學(xué)方法和學(xué)習(xí)途徑

根據(jù)圖式，本節(jié)課主要學(xué)習(xí)原電池定義（命題學(xué)習(xí)）、原電池原理（宏觀一微觀一符號三重表征學(xué)習(xí)）、原電池形成條件（實驗歸納途徑學(xué)習(xí)）。

3.清序列——確定教學(xué)順序

（1）寫出主要結(jié)論和建立的邏輯過程（見表2）

（2）獲得結(jié)論的途徑

學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)歷遵循實驗歸納途徑：提出問題、假設(shè)猜測、規(guī)劃研究方案、設(shè)計實驗、執(zhí)行實驗、處理數(shù)據(jù)、獲得結(jié)論等環(huán)節(jié)。

4.教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置

科學(xué)取向教學(xué)論強調(diào)目標(biāo)的導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)教和指導(dǎo)測量和評價的作用。為此，教學(xué)目標(biāo)設(shè)置要簡明、精要，可以觀察和測量。教學(xué)目標(biāo)應(yīng)陳述預(yù)期學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果，用學(xué)生通過學(xué)習(xí)后會做什么（技能）和會說什么（知識）來陳述目標(biāo)。本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)置如下：

.

（1）了解原電池的定義：知道火力發(fā)電的原理是將化石燃料燃燒放出的能量（即化學(xué)能）先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，知道原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

（2）理解原電池的工作原理：能以銅鋅原電池（稀H：SO4作電解液）為例，從宏觀（實驗現(xiàn)象）——微觀（線路中電子、溶液中離子流動的方向分析）——符號（電極反應(yīng)式）三重表征，判斷正負(fù)極，正確規(guī)范書寫電極反應(yīng)方程式。

（3）通過探究實驗，能說出原電池形成的條件，會判斷原電池裝置圖，了解對比實驗在科學(xué)探究中的運用，學(xué)會控制實驗條件的研究方法。

5.知識類型分析（見表3）

綜上，本節(jié)課屬于概念課的范疇。以下是教學(xué)實踐過程。

2.教學(xué)流程

環(huán)節(jié)一：獲得概念

通過火力發(fā)電初步習(xí)得化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能。

[引入]展示“西紅柿”電池（激發(fā)興趣和探究欲望），沒有電，為何燈泡會亮呢？

[討論]物質(zhì)中的化學(xué)能有無可能轉(zhuǎn)化為電能呢？又是如何轉(zhuǎn)化的？今天我們一起來學(xué)習(xí)原電池。首先我們看課本第40頁，通過圖2—7，我們可以了解到我國目前發(fā)電總量構(gòu)成中，火電仍居榜首。結(jié)合圖2-8燃煤發(fā)電過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？

[提問]上述能量轉(zhuǎn)化過程有何弊端？

[小結(jié)]環(huán)境污染，轉(zhuǎn)化步驟多、損失大，有無化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置？

[師生小結(jié)]原電池的定義：我們把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池

設(shè)計意圖：以一個水果電池進(jìn)行課堂引入，馬上抓住了學(xué)生的注意力，激起學(xué)生的興趣，喚起其好奇心。后續(xù)提供了火力發(fā)電的弊端，引導(dǎo)學(xué)生選擇一種能將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)反應(yīng)，然后提出原電池概念，水到渠成。

環(huán)節(jié)二：明確概念的適用范圍和條件

提供實驗事實，理解原電池的工作原理（宏觀一微觀一符號三重表征學(xué)習(xí)）

[提問]要將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能，必須要選擇合適類型的化學(xué)反應(yīng)。電流是電子的定向移動引起的，在前面學(xué)過的哪種反應(yīng)類型有電子的轉(zhuǎn)移？

[學(xué)生回答]氧化還原反應(yīng)。

[過渡]要想使氧化還原反應(yīng)釋放的能量不通過熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，就要設(shè)計一種裝置，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個不同的區(qū)域進(jìn)行，并使其間的電子轉(zhuǎn)移，在一定條件下形成電流。

宏觀：

[演示實驗]實驗2-4：將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接（導(dǎo)線中間接入一個電流表），平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象并準(zhǔn)確記錄。

微觀：

[提問]第41頁《學(xué)與問》：根據(jù)你所了解的電學(xué)知識，你知道電子是怎樣流動的嗎？你如何判斷裝置的正、負(fù)極？

[學(xué)生回答]電子從負(fù)極流向正極，電流表指針偏向的是正極。

[教師設(shè)疑]1.銅不與稀硫酸反應(yīng)，銅片上的氣體是哪里來的？

2.氫離子轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃馑璧碾娮訌暮味鴣恚?/p>

討論結(jié)果預(yù)設(shè)：鋅失去的電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到銅片上，氫離子在銅片上得電子轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃猓?/p>

電流計指針偏轉(zhuǎn)說明導(dǎo)線中有電子流過，證明氫離子得到的電子確實是鋅片失去，通過導(dǎo)線傳遞到銅片上的。

設(shè)計意圖：我們發(fā)現(xiàn)電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明產(chǎn)生了電流，通過實驗，引導(dǎo)學(xué)生從三重表征學(xué)習(xí)原電池的工作原理，過程中從實驗現(xiàn)象中設(shè)計疑問，讓學(xué)生更深刻理解原電池工作原理。

環(huán)節(jié)三：明確概念的適用范圍和條件

通過實驗探究，總結(jié)原電池形成的條件（實驗歸納途徑學(xué)習(xí)）

提出問題：

[過渡]原電池的發(fā)明實現(xiàn)了化學(xué)能和電能的直接轉(zhuǎn)化，怎么判斷一個類似的裝置能否組成原電池？（能否有電流產(chǎn)生）

猜想、設(shè)計方案并實驗：

[學(xué)生活動]第41頁“科學(xué)探究”，學(xué)生自行從給定的實驗用品中選擇組成原電池，畫出電池裝置示意圖。根據(jù)小組畫出的示意圖進(jìn)行實驗，討論哪些裝置可以形成原電池。（使學(xué)生學(xué)會控制實驗條件的方法，探究原電池的組成條件）

實驗用品：鋅片、銅片、鐵片、石墨電極各兩套，導(dǎo)線、金屬夾、靈敏電流表、稀硫酸、酒精溶液、燒杯。

[講解]根據(jù)學(xué)生可能的實驗結(jié)果cu-zn、Cu-Fe、Cu-C、Cu-Cu、Zn-Fe、Zn-C、Zn-Zn、Fe-c、Fe-Fe、C-C等可能組合進(jìn)行分析，得出可形成原電池的裝置。

思考討論與處理數(shù)據(jù)：

[思考與交流]通過以上實驗，原電池應(yīng)由哪幾部分構(gòu)成，各起什么作用？構(gòu)成一個原電池需要哪些條件？（教師還可以根據(jù)學(xué)生提出的實際情況進(jìn)行更深的探討，在探究中點燃學(xué)生思維的火花。）

得出結(jié)論：[小結(jié)]組成原電池的條件：應(yīng)由有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極；電解質(zhì)溶液提供離子移動；導(dǎo)線，使兩極相連形成閉合電路。相對活潑的金屬做負(fù)極。

[教師強調(diào)]構(gòu)成原電池的條件：兩極一液成回路。

設(shè)計意圖：這是課本的科學(xué)探究，按照實驗歸納學(xué)習(xí)的途徑，通過讓學(xué)生自主設(shè)計原電池裝置，分析歸納總結(jié)出原電池形成的條件，培養(yǎng)學(xué)生思考和探究的思維能力。此環(huán)節(jié)可以按照學(xué)生的水平層次，教師可進(jìn)行改進(jìn)。

環(huán)節(jié)四：運用概念對外辦事

運用原電池原理解決問題

1.下列各裝置中能組成原電池的是（ ）

2.“西紅柿”電池中燈泡為何亮了？

3.故事：在倫敦的上流社會，有一位貴族夫人格林太太，她有一口整齊潔白的牙齒。但其中鑲有兩顆假牙：一顆是黃金的一這是格林太太富有的象征；另一顆是不銹鋼的（這是一次車禍留下的痕跡）。

令人百思不解的是：打從車禍以后，格林太太經(jīng)常頭疼，夜間失眠，心情煩躁……盡管一些國際上知名的專家教授絞盡腦汁但格林太太的病癥未能有絲毫的減輕，而且日趨嚴(yán)重……她的病真的就沒治了嗎？

后來是一位化學(xué)家解除了她的痛苦。通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你能知道是怎么一回事嗎？

設(shè)計意圖：通過對原電池的學(xué)習(xí)，運用所學(xué)知識解決生活中的問題，學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的價值，生活處處是化學(xué)。

[課堂小結(jié)]

四、教學(xué)實踐反思

本教學(xué)實踐研究，在科學(xué)取向教學(xué)論的指導(dǎo)下，通過理論與實踐結(jié)合，以“原電池”的教學(xué)實踐為例，總結(jié)出中學(xué)化學(xué)概念課型的一般教學(xué)規(guī)范。同時，課堂教學(xué)有差異性，科學(xué)取向教學(xué)論是個“理念”，它必將要求教師在根據(jù)實際的學(xué)情和教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行調(diào)整，吃透教材和課標(biāo)，確定好教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)行符合學(xué)生認(rèn)知水平的教學(xué)設(shè)計，實施有效教學(xué)。

筆者向部分學(xué)生了解了上課后的感受與收獲，大部分學(xué)生都提到一點，就是這些原來感覺復(fù)雜的概念，現(xiàn)在變得簡單且易懂?？茖W(xué)取向教學(xué)論指導(dǎo)下的概念課課型通過獲得概念、明確概念和運用概念這三步，幫助學(xué)生更好地去掌握概念。在教學(xué)設(shè)計中，既要能夠有效解決問題，也要能夠讓學(xué)生容易掌握，關(guān)鍵在于如何去設(shè)計解決問題的操作步驟。