不同版本必修教材中“化学能与电能”内容的比较

赵玉峰　陈冬梅

化学能与电能的转化与我们的日常生活生产的联系非常紧密，化学能与电能的转化是化学学科重要的原理性知识。笔者对比现行人教版、苏教版和鲁科版三种必修教材，寻找内容和理念的异同，使教学更优化。

1.课程标准的教学要求

根据表1分析，必修教材对于化学能与电能的转化要求有四个特征：①要求不高，仅限于认知性学习目标的水平的“举例”、“说明”和体验性学习目标的水平的“认识”等；②内容浅，包括化学能转化为电能的实例及应用、电能转化为化学能的实例和应用、新型电池的重要性，不要求深究相互转化的原理；③重视体验，课程标准提出三点活动与探究建议，有查阅资料，有实验，有调查，形式多样，体验课堂上探究的乐趣，也感受化学对生活、生产的意义；④紧密联系生活生产，能源与材料、信息被称为现代社会繁荣和发展的三大支柱，课程标准规定的内容标准和活动与探究建议均与现实的生产和生活紧密联系，特别是制作简易电池是用生活中的材料制作。

2.化学能与电能内容所属专题体系比较

本内容在不同的教材中均安排在化学2专题2（第二章）部分，不同教材对该专题的知识安排有其独特性见表2。

不同教材中本专题的知识点及呈现顺序不同，人教版和苏教版只是顺序不同，而鲁科版则有较大的体系差异。如鲁科版教材将化学键知识放在专题2，而不是按照课程标准要求的放在专题1；鲁科版教材将电化学知识放在“化学反应的利用”一节，而“化学反应的利用”一节包含“利用化学反应制备新物质”和“化学反应为人类提供能源”两部分内容，人教版和苏教版教材将利用化学反应制备新物质的内容分散在元素化合物知识中。

3.化学能与电能知识及其呈现比较

对比不同教材，关于化学能与电能知识及其呈现见表3。

对比不同版本教材，均重点通过锌、硫酸、铜原电池的实验探究，认识化学能可以转化为电能，初步认识原电池反应的原理，但也有明显的内容和设计理念的差异。

3.1原电池的实验探究及分析过程不同

3.1.1人教版和鲁科版教材均直接用导线将锌片和铜片相连，并接上电流计，插入稀硫酸中，观察现象；苏教版则安排了递进对比实验如下：

实验1：把一块锌片和一块铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察实验现象。

实验2：把一块锌片和一块铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察实验现象。

实验3：用导线把试验2中的锌片和铜片连接起来，观察实验现象。

实验4：在实验3的导线中间连接一个灵敏电流计，观察实验现象。

苏教版实验设计采用对比法，利用前后现象差异，特别是锌片上产生气泡还是铜片上产生气泡的实验矛盾激发学生的认知冲突，有利于进一步深思其原理，但实验流程貌似比较冗长。建议教师在课堂上借鉴苏教版中的实验流程，删除实验1，而采用实验2、实验3、实验4的流程。

3.1.2教材中关于原电池反应（工作）原理的插图也不同，人教版没有原理（工作）图，苏教版和鲁科版中的反应原理（工作）图给出的信息量不同。苏教版和鲁教版插图均表示了原电池反应中的电极反应和电子的转移，不同点在于：①鲁科版教材插图中锌电极上画了个缺口，表示锌片逐渐反应溶解，苏教版没有，鲁科版更形象；②鲁科版教材插图比苏教版的多了离子的定向移动方向，虽然课程标准中没有相关要求，但对于学生电化学知识的整体建构比较有益（见表4）。建议教师在课堂上给学生展示鲁科版教材中插图并稍作讲解，为化学反应原理中相关知识点提前做铺垫。

3.1.3教材中关于原电池中电子流入流出的原因表述不同。人教版和鲁科版说明了金属锌和铜的活动性不容，锌更容易失去电子，被氧化为Zn2+进入溶液，而苏教版教材则没有说明为什么锌失去电子而铜不失去电子。基于知识的建构及迁移角度考虑，教学中应该说明金属的活动性差异导致的得失电子的电极材料或离子不同。

3.2水果电池实验活动安排位置及功能不同

不同教材均安排了水果电池的设计，提高学习兴趣，只是鲁科版将水果电池的设计放在“习题与活动”中。水果电池设计的活动目的不同，人教版教材通过水果电池让学生思考“化学电池应由哪几部分构成，各起什么作用”；苏教版教材让学生“制作简易电池，并测试是否有电流产生”，感受化学能转化为电能；鲁科版虽将水果电池放在“习题与活动”中，但要求观察“所用金属不同时电流计示数的变化”，这样的要求更能体现科学活动的意义之一即发现新问题，促进学生新的思考。建议教师在课堂上安排水果电池实验活动，综合人教版和鲁科版教材中水果电池实验活动的功能，不仅仅感受电流的产生、增强趣味性，更要发挥实验对原电池构造知识的探究功能，可以引导学生发现新问题，增强探究动力，提升科学素养。

3.3关于化学电源的介绍不同

人教版和苏教版教材中用较多篇幅介绍了多种化学电源的结构及反应原理，学生很好地了解到化学电源在日常生活及高科技领域的重要应用，苏教版教材还安排了燃料电池的活动与探究实验，而鲁科版只用一小段说明化学电源的应用和化学电源的研究趋势。建议在课堂教学中要切合课程标准，多举实例，特别是充电电池和新型燃料电池的应用，课堂上重点突出各种电池的能量转化形式，对其结构或反应原理留给学生课后阅读了解。

3.4关于电能转化为化学能的介绍不同

苏教版教材介绍电能转化为化学能即电解原理及其应用，而另两种教材则没有提及电解原理，人教版教材只在介绍充电电池时提及由电能转化为化学能，再由化学能转化为电能的能量转化形式，鲁科版教材虽提及充电电池，但并没有提及能量转化形式。课程标准要求“举例说明化学能与电能的转化关系及其应用”，要包含电能转化为化学能。从这个意义上讲，苏教版教材内容体系相对更全面，电解反应在物质制备过程中有重要意义，学生已有的元素化合物知识结构中已经有具体的电解反应事实，教学中不可忽略这些具体的电解反应事实，虽然不要求了解具体的反应原理，但要求知道电解过程中的能量变化即电能转化为化学能。

不同版本的教材内容体系和理念不同，在教学中要切合课程标准，吸取不同教材的优点，最大限度地促进学生知识的建构和科学素养的提升，全面实现新课程三维目标。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[M].人民教育出版社，2003.