《銅鋅原電池的原理》

唐松林

背景資料：筆者所在學(xué)校申報(bào)的《完全中學(xué)提升學(xué)生核心素養(yǎng)的混合學(xué)習(xí)路徑拓展與優(yōu)化研究》，被確定為全國(guó)教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃教育部重點(diǎn)課題《深化教育個(gè)性化：發(fā)達(dá)城區(qū)提升學(xué)生核心素養(yǎng)的實(shí)踐性循證研究》第一批子課題。

混合學(xué)習(xí)（Blended Learning）是伴著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)（ElectronicLearning）效果進(jìn)行爭(zhēng)辯、反思而出現(xiàn)并流行的一種教學(xué)方式，其主要思想是把傳統(tǒng)課堂面對(duì)面學(xué)習(xí)和網(wǎng)上在線學(xué)習(xí)兩種學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，以達(dá)到降低成本、提高效益?；旌蠈W(xué)習(xí)之所以成為一種可預(yù)見(jiàn)的教育變革趨勢(shì)，并非在于“面對(duì)面學(xué)習(xí)和在線學(xué)習(xí)結(jié)合”本身，而是隨之而來(lái)的多種教學(xué)元素的結(jié)合，促使學(xué)習(xí)者更深層次地參與到教學(xué)系統(tǒng)當(dāng)中。

設(shè)計(jì)理念主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.基于網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)的特色

《原電池的原理》一課分四個(gè)環(huán)節(jié)：課前預(yù)習(xí)、課上在線反饋預(yù)習(xí)效果、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、歸納總結(jié)完成在線檢查作業(yè)。除了實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，其他三個(gè)環(huán)節(jié)都充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)云平臺(tái)和移動(dòng)設(shè)備，預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)利用了云平臺(tái)的程序教學(xué)設(shè)計(jì)理念，融入了微視頻、電池發(fā)明小故事閱讀和小練習(xí)，可以利用手機(jī)、iPad或電腦在互聯(lián)網(wǎng)完成;預(yù)習(xí)反饋練習(xí)和在線檢查作業(yè)則通過(guò)云平臺(tái)的測(cè)驗(yàn)功能達(dá)成，學(xué)生在線完成，立即反饋結(jié)果。反饋練習(xí)和作業(yè)題型豐富，富有互動(dòng)色彩，有填空、單項(xiàng)選擇、多項(xiàng)選擇、超級(jí)配對(duì)（在圖片上拖拽知識(shí)點(diǎn)匹配填空）等等。學(xué)生完成提交即批改結(jié)束，學(xué)生可回顧作業(yè)查看得分和答案，老師可直接看統(tǒng)計(jì)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)結(jié)果清楚詳細(xì)，小到選項(xiàng)的百分率，大到圖表呈現(xiàn)逐題正確率。

2.課堂活動(dòng)的豐富多樣和交互特色

課上學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)活動(dòng)和動(dòng)口表達(dá)機(jī)會(huì)多。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)有土豆電池，使學(xué)生感悟電流的產(chǎn)生，分析討論得出原電池的構(gòu)成條件;99.99%純鋅粒加入稀硫酸再插入銅絲，通過(guò)觀察清晰的現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的好奇心，為什么銅絲上會(huì)有氣泡？引導(dǎo)學(xué)生分析回答現(xiàn)象背后的本質(zhì);銅鋅原電池的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生思考電流產(chǎn)生的原因，引導(dǎo)學(xué)生分析回答原電池的原理，揭示原電池的奧秘。

3.教學(xué)技術(shù)數(shù)字化特色

無(wú)線投影技術(shù)的絕佳體驗(yàn)。我使用微軟surface Pro無(wú)線投影教學(xué)，利用無(wú)線投影網(wǎng)關(guān)和軟件，即時(shí)傳送實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)活動(dòng)畫面，學(xué)生書面練習(xí)靜態(tài)畫面。使用西沃白板演示文稿，增加演示過(guò)程中課堂的交互活動(dòng)設(shè)計(jì)，如由學(xué)生歸納原電池的原理時(shí)采用超級(jí)分類活動(dòng)，由學(xué)生參與完成，非常有趣。

附：銅鋅原電池的原理教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教學(xué)目標(biāo)

1.讓學(xué)生了解原電池的工作原理及構(gòu)成條件，并教會(huì)學(xué)生如何正確書寫電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)方程式;

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，進(jìn)一步鞏固化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作及規(guī)范;通過(guò)對(duì)原電池裝置的優(yōu)化過(guò)程，進(jìn)一步理解科學(xué)探究的意義;

3.培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新，積極實(shí)踐的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，同時(shí)讓他們學(xué)會(huì)與他人合作，主動(dòng)交流。

二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

1.重點(diǎn)。原電池的構(gòu)成條件及銅鋅原電池的工作原理。

2.難點(diǎn)。銅鋅原電池的工作原理。

三、教學(xué)用品

銅絲、高純度鋅粒、試管、稀硫酸、銅鋅原電池學(xué)生實(shí)驗(yàn)裝置（套裝）、靈敏電流表。希沃白板課件、ipad、AirServer、希沃授課助手、互聯(lián)網(wǎng)。

四、教學(xué)流程

教學(xué)流程 教學(xué)內(nèi)容 評(píng)價(jià)反饋 備注

課前預(yù)習(xí) 基于民立中學(xué)教學(xué)云平臺(tái)制作的原電池程序教學(xué)預(yù)習(xí)課件：

1、發(fā)明電池的故事;2、趣味實(shí)驗(yàn)視頻：土豆電池

觀看后體會(huì)：要構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的電池（原電池）要素有哪些？（多選）

?用電器?電解質(zhì)溶液?不同的金屬電極?導(dǎo)線

3、銅鋅原電池的實(shí)驗(yàn)視頻

提示觀看時(shí)注意：（1）氫氣在什么金屬電極上產(chǎn)生？

銅片 鋅片

（2）原電池的正極是什么金屬？

銅片 鋅片

4、銅鋅原電池原理動(dòng)畫

在斷路時(shí)，沒(méi)有構(gòu)成原電池。閉合開(kāi)關(guān)后，構(gòu)成了原電池，仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，電子從鋅片流到了銅片。

原理：

鋅片（負(fù)極）電極反應(yīng)：Zn-2e→Zn2+

銅片（正極）電極反應(yīng)：2H++2e→H2↑

總反應(yīng)化學(xué)方程式：Zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑

離子方程式：

Zn+2H+→Zn2++H2↑

電子從什么電極流出？

?正極?鋅片?負(fù)極?銅片

銅鋅原電池的鋅片發(fā)生_____反應(yīng)

氧化 還原 學(xué)生閱讀后，發(fā)表自己的感受，“電池的發(fā)明給你的啟示是什么？”云平臺(tái)服務(wù)器留存數(shù)據(jù)，教師可登錄查看和評(píng)分。

服務(wù)器自動(dòng)反饋學(xué)生作答的正誤結(jié)果，給予更多的嘗試機(jī)會(huì)。通過(guò)教師本人制作土豆電池，點(diǎn)亮彩色的二極管燈泡，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

服務(wù)器自動(dòng)反饋結(jié)果。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)錄像，觀看清晰的現(xiàn)象，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的直觀性和學(xué)生的好奇心。

為深入學(xué)習(xí)設(shè)置懸疑“不是說(shuō)，活潑的鋅片能置換出氫氣的嗎？，不活潑的銅片上怎么會(huì)產(chǎn)生氣泡呢？”

重難點(diǎn)的理解有困難，為課堂的探究討論留下空間。

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)畫模擬原電池的工作原理，揭示抽象的內(nèi)在本質(zhì)，幫助學(xué)生化解難點(diǎn)。

根據(jù)學(xué)生回答問(wèn)題的反饋統(tǒng)計(jì)，課堂針對(duì)性教學(xué)設(shè)計(jì)，突破重難點(diǎn)更有策略。 電池的發(fā)明給我們的啟示：

質(zhì)疑是萌發(fā)創(chuàng)新思想的前提，是創(chuàng)造的起點(diǎn)。

創(chuàng)造發(fā)明的真諦在于求異，不求異就不能標(biāo)新。

知識(shí)是有限的，想象力是無(wú)限的?！?/p>

實(shí)驗(yàn)視頻由本人設(shè)計(jì)、拍攝和后期制作。

實(shí)驗(yàn)視頻由本人設(shè)計(jì)、拍攝和后期制作。

課堂活動(dòng) 1、學(xué)生交流電池發(fā)明帶給自己的啟示。

2、討論原電池的構(gòu)成要素（構(gòu)成條件）

教師引導(dǎo)學(xué)生歸納

板書

3、學(xué)生活動(dòng)：組裝銅鋅原電池（實(shí)驗(yàn)套裝）完成實(shí)驗(yàn)和記錄，交流心得，提出質(zhì)疑或問(wèn)題。

猜想（可能鋅粒不純，自身也構(gòu)成了無(wú)數(shù)個(gè)小的原電池）

驗(yàn)證（用老師提供的高純鋅粒設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)）

得出結(jié)論：（純鋅和稀硫酸反應(yīng)很慢，含有雜質(zhì)的鋅，能構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率）

板書結(jié)論

4、白板動(dòng)畫揭示銅鋅原電池的工作原理

利用希沃白板放大鏡和黑板擦等工具，揭示電子流向和正負(fù)極的反應(yīng)原理。

由學(xué)生組織語(yǔ)言表述，歸納正負(fù)極的反應(yīng)原理。

板書原電池的工作原理 鼓勵(lì)學(xué)生善于觀察，敢于質(zhì)疑。

鋅片也有氣泡，和老師的實(shí)驗(yàn)錄像現(xiàn)象不同。這是什么原因？

學(xué)生的猜想可能性不確定，因此要注意適當(dāng)引導(dǎo)和解釋。

及時(shí)鼓勵(lì)、表?yè)P(yáng)和啟發(fā)。

感謝學(xué)生的積極參與。 土豆汁液中溶有無(wú)機(jī)鹽，即為電解質(zhì)溶液。

準(zhǔn)備驗(yàn)證活動(dòng)材料：

高純鋅粒，銅絲，試管，稀硫酸。

白板動(dòng)畫的制作能清楚呈現(xiàn)原電池的原理。動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)正負(fù)極的得失電子情形，以及離子的定向遷移。

課堂在線練習(xí) 1、發(fā)明原電池的科學(xué)家是

A.伽伐尼B.愛(ài)因斯坦

C.伏打D.阿伏伽德羅

2、原電池是把轉(zhuǎn)化為的裝置。

電能化學(xué)能

3、

圖一裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片____（有/無(wú)），銅片____（有/無(wú)），是否構(gòu)成了原電池_____（是/否）。

圖二裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片____（有/無(wú)），銅片____（有/無(wú)），是否構(gòu)成了原電池_____（是/否）。

4、【多選】構(gòu)成原電池的必要條件是

?A.導(dǎo)線（形成閉合回路）?B.電解質(zhì)溶液?C.不同的金屬電極?D.氧化還原反應(yīng)?E.蛙腿?F.電流計(jì)?G.手術(shù)刀

5、銅鋅原電池的原理

（選詞填空）

圍繞教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)5道預(yù)習(xí)檢測(cè)，檢測(cè)學(xué)生預(yù)習(xí)的掌握情況。為課堂的教學(xué)的問(wèn)題談?wù)撝黝}收集材料和證據(jù)。 通過(guò)云平臺(tái)在線檢測(cè)完成，自動(dòng)批改和統(tǒng)計(jì)。

利用靈活的答題方式改變學(xué)生的訓(xùn)練方式，簡(jiǎn)單高效鞏固所學(xué)知識(shí)。

實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)練習(xí)結(jié)果，分析回顧學(xué)生典型練習(xí)。

分組競(jìng)爭(zhēng)（白板知識(shí)競(jìng)賽游戲活動(dòng)） 5、課堂分組競(jìng)爭(zhēng)：銅鋅原電池的工作原理游戲活動(dòng)。

兩位同學(xué)代表，學(xué)生分組可以幫助本組代表，但是要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)點(diǎn)擊正確的答案，時(shí)間終止統(tǒng)計(jì)得分，得分高的一方獲勝，可以重復(fù)游戲，隨機(jī)次序出現(xiàn)。 激勵(lì)同學(xué)參與競(jìng)爭(zhēng)。

評(píng)價(jià)表現(xiàn)出色的學(xué)生

能力拓展 6、判斷原電池正負(fù)極的依據(jù)。

學(xué)生猜想

設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單原電池和解釋驗(yàn)證的方法原理。

板書簡(jiǎn)單電池的設(shè)計(jì)與原理 評(píng)價(jià)學(xué)生的猜想和設(shè)計(jì)方法和原理 根據(jù)實(shí)際時(shí)間安排取舍。

結(jié)束語(yǔ) 7、展望電池的未來(lái)

說(shuō)說(shuō)自己的心愿 感受科技帶給人們的便捷和人們對(duì)于科技進(jìn)步的期盼。