摘要　本研究采取对比研究的方法，以“不同的教学处理”为切入点，对高中生“原电池原理及其应用”的学习进行了研究。不同的教学处理是指在教学过程中，教师向学生提供思考问题的思路不同，本研究具体为提供更为“实质”还是仅仅是“表层”的思考。在教学过程中和教学活动结束后针对相应的问题进行了测查，结果显示，采用更为“实质”的思考方式是更加有利于学生“原电池”模型的建构和相关问题的思考。

关键词　不同教学处理　原电池　实质

 

“原电池”是高中化学教学中涉及的重要的核心概念，是氧化还原反应理论的延伸与应用，在中学阶段，学生对于氧化还原反应的学习体现出了明显的层次性。在初中，学生是从得失氧的角度来理解氧化还原反应的；上了高中学生开始从化合价的升降的角度理解氧化还原反应，认识了氧化还原的本质是电子的得失；最后，学生通过对原电池和电解池的学习，更加深入地认识氧化反应和还原反应。同时，本部分知识与现实生活联系紧密，可以使学生明确电能和化学能之间的转换关系和基本的转换途径，非常有利于培养学生“用化学”的意识。本部分知识内容很抽象，学生学习的难度较大，是整个高中化学学习的一个难点。那么，采取什么样的教学处理更有利于学生建构原电池认识，更有利于解释分析与原电池相关的实际问题？本研究通过对比实验法进行了深入的教学实践。

“原电池”在学生头脑是一个陌生的科学概念，在学生头脑中很有可能存在相异构想，对于“原电池”的教学，关键是帮助学生构建起“原电池模型”。教学处理方式对学生原电池模型的建构有很大的影响，因而本研究以不同的教学方式为切入点，来探讨教学对于学生“原电池”学习的具体影响。本研究选取了高中二年级两个初始水平相同的教学班级，在两个教学班采取不同的教学处理讲解“原电池及其应用”整节知识。对于整节知识的教学处理，实验班和对比班都经历了三个环节（3课时），即实验班和对比班均首先对原电池的基本问题进行分析，使学生开始对原电池模型有初步的认识（1课时）；在此基础上加深对问题讨论的难度，在巩固基础的同时，使学生明确电极、电极反应以及电极反应和氧化还原反应的联系，进一步深化构建的原电池模型（1课时）；最后介绍原电池在生活中的应用，包括了对于实用电池和原电池腐蚀问题的讨论，应用原电池模型解释分析问题（1课时）。

实验班和对比班教学处理最大的不同体现在帮助学生构建原电池模型的方法不同。在实验班，是围绕“电流是怎么产生的”这个问题进行讨论，在教学过程中引入了“盐桥”模型，从产生电流的本质原因入手对问题进行分析，使学生明确电极反应得以发生的根本原因，从而在认识电极反应的基础上构建起原电池模型；在对比班，是围绕“构成原电池的条件”这个问题展开讨论的，从电极材料、电解质的种类入手分析问题，从而构建起原电池模型。实验班提供的是更为“实质”的知识，而对比班采取的是“表层”处理方式。对于教学中的另外两个环节，实验班和对比班的教学处理思路大体是一致的，具体如下表所示：

 

 

 

表   采用不同教学处理的“原电池”的教学设计

 三、教学效果的测查结果与分析

在教学活动进行过程中和教学活动结束后，均采用了相应的测试题对两个教学班进行了测查，实验班和对比班使用的测试题是相同的。测查一共分为2个部分：第1部分是测查学生对于基本的原电池模型的分析能力。测查的时间是学生学习完第一课时，在第二课时正式讲新课以前，给出学生的四组具体原电池模型：

 

同学判断电池的正负极，并且书写电极反应。测查的目的在于考察学生通过第一课时的学习，在不同的教学处理下建立的原电池模型在分析简单原电池问题上是否存在差异。

第2部分是测查学生应用原电池模型分析金属防腐措施的原理。测查的时间是学生学习完原电池原理及其应用整节知识以后。给出学生两种防止金属腐蚀的方法——牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法的示意图：

 

请同学分析防腐原因。测查的目的在于考察学生对于生活中与原电池原理密切相关问题的分析能力，学生是否可以顺利准确抽提出原电池模型，分析电极以及电极反应，并且进行正确描述。

 （2）测试统计结果与分析讨论

测查结果表明，实验班和对比班对于电池的正负极判断均正确率很高，正确率在85%以上，对比班的结果要略好于实验班。对比班在判断Fe︱H₂SO₄︱Cu 模型、Fe︱H₂SO₄︱C模型和Zn︱CuSO₄︱Cu 模型的正负极时正确率达到了100%。在书写电极反应的正确率上，实验班要明显好于对比班，1、2、3、4组电池的电极反应书写，正确率实验班分别比对比班高出了6.8%、12.6%、38.9%和26.8%。同时测试结果显示，实验班的同学只要判断出电池的正负极一般都可以把相应得电极反应书写正确，而对比班尽管很多同学可以判断出电池的正负极，但是当中的很多同学并不能写出相应的电极方程式。

在对比班的教学处理中，详细讨论了原电池构成的基本条件，对于电池正负极判断的时候，明确得出了“活泼物质作负极，不活泼物质作正极”，通过这个结论，对比班的同学因而可以很容易的通过比较电极物质失电子能力的差异性得出正确的结论。实验班的同学判断电池的正负极时，由于在教学处理中没有出现“活泼物质作负极，不活泼物质作正极”这样的结论，学生不可能以此直接作为判断依据。实验班学生的判断只能是依据于对整个装置的工作过程的判断，分析电流是如何产生的分析在两电极发生的变化，从电流的方向判断出正负极。

上述结果反映出通过第一课时的不同教学处理后，学生分析问题的方法产生了差异。实验班的同学把分析问题的焦点是集中于“电流的产生”，分析电极可能发生变化从而得出相应的其他结论，而对比班的同学分析问题的焦点集中于“原电池的构成”，分析电极本身在性质上存在的差异，在书写电极方程式的时候，需要原电池构成条件之一——氧化还原反应的支持，如果学生不能明确分析出整个装置总体上发生了哪些变化，学生对于电极反应的书写则存在较大障碍。第3小题分析Zn︱CuSO₄︱Cu 模型可以非常明显的体现这个问题，对比班学生可以根据金属活动性的差异判断出Zn为负极，Cu为正极，但是学生无法找到发生的总反应（在第一课时中，教师是以H₂SO₄作为电解液分析问题的），因而会有100%的学生判断正确正负极，却只有45.7%的同学能书写出电极反应，下降54.3个百分点。

通过对于上述结果的分析，可以看出在教学过程中引入“盐桥”模型，教师带领学生分析“电流是怎么产生的”从问题本质入手分析问题，使学生构建出的原电池模型不仅可以准确对于电极进行正确判断，同时可以顺利书写出电极反应；采用分析“原电池的构成条件”，分析宏观外在属性的教学处理构建出的原电池模型在分析简单原电池模型的问题时，对于正负极可以正确判断而对于电极反应的分析能力则有所欠缺，因而在帮助学生构建原电池模型时，采用分析“电流是怎么产生的”这种从问题本质原因入手分析问题的教学处理要优于分析“原电池的构成条件”，分析宏观外在属性的教学处理。

测查结果表明，学生对于“牺牲阳极阴极保护法”的电化学防腐原理的分析结果要好于对“外加电流阴极保护法”保护法原理分析。对于“牺牲阳极阴极保护法”的分析，实验班和对比班的正确率分别比分析“外加电流阴极保护法”的正确率高出了51.7%和36.1%；不管是分析“牺牲阳极阴极保护法”还是分析“外加电流阴极保护法”的保护原理，实验班的结果均要好于对比班，正确率实验班分别比对比班高出了22.8%和7.2%。

对于“牺牲阳极阴极保护法”的分析结果，实验班和对比班都远远好于对于分析“外加电流阴极保护法”的结果。原因可能是由于题目本身造成的。“牺牲阳极阴极保护法”是对于原电池原理的直接应用，是通过原电池的电极反应达到保护相应金属的目的；而“外加电流阴极保护法”是通过加入外电源，抑制原电池反应的发生达到保护相应金属的目的。由于在教学过程中考虑的问题根本不涉及外加电源，因而会对学生的分析会造成极大的障碍，学生往往会觉得分析无从下手，分析不到问题的关键所在。

对于两种金属防腐原理的分析，实验班的结果仍然是好于对比班，这说明通过关于“原电池原理及其应用”的学习，学生建构的电化学模型仍然会影响学生对于实际原电池问题的分析。实验班的同学关注的是电流形成的整个过程，对原电池的工作，学生头脑里面形成的是连续的，动态的过程，明确每一环节的作用以及外显特征，了解本质的特征；而对比班同学关注原电池的构成条件，整个原电池的工作过程在头脑中是被割裂的，不连续的，仅仅了解外在的表现。在对于实际问题的分析中，实验班的同学可以分析实际问题的本质，从而解决实际问题；而对比班的同学由于不知如何挖掘问题的本质，容易被表面的特征所迷惑。因而，测试的结果，实验班要好于对比班。

对于生活中与原电池原理工作相关的问题分析能力，实验班要好于对比班。这种差异的产生是由于实验班的同学与对比班的同学在头脑中所构建的原电池模型的差异所致。实验班同学通过讨论原电池电流产生的原因所构建的原电池模型是更为实质的，更加有助于学生对于实际问题的分析。

对于“原电池原理及其应用”的相关问题的讨论，采用更为实质的教学处理方式，即围绕“电流是怎么产生的”来对相关问题进行讨论要由于采用表面的教学处理方式，即围绕“原电池的构成条件”来对相关问题进行讨论。同时，在实验班的教学过程中，为了分析电流是如何产生的，引入了“盐桥”模型，即帮助学生分析了在电极表面发生的变化，又使学生更加明确了原电池反应中“半反应”、“电极反应”的含义，明确了原电池反应的实质。“盐桥”模型的引入，并没有使实验班的同学感觉到抽象难懂，反而更加有利于学生对于原电池模型的建构。因而，在高中讨论“原电池”问题的时候，采用合理的教学方式将“盐桥”模型引入中学课堂是应该而且可取的。

通过对于“原电池原理及其应用”的相关问题讨论，说明对于化学核心概念的教学，采用更为实质的知识处理比采用表层的知识处理更有利于学生对核心概念的建构。给予学生本质的知识，可以帮助学生了解在化学核心概念下所潜藏的化学原理及其产生的根本原因，学生可以对化学核心概念掌握的更加深入，了解其中可能所包含的化学微观变化过程；而仅仅采用表层的知识处理方式，这虽然有利于学生了解核心概念潜藏的化学原理的表层内容，但是由于学生不理解实质，对相应问题的分析往往缺乏深度，对于一些实际问题往往会感觉棘手。因而，在化学核心概念教学中，应该尽可能采取更为实质的知识处理。

 

 

 

[1]相佃国.新课程 新理念 新方法——三次执教“原电池”的实践与思考.化学教育，2005（10）

[2]邹正.概念层次教学中的思维能力培养.化学教育，1999（7-8）