证模结合,提升“原电池”教学的有效性

◇ 山东 吕香平

在高中化学教学中,原电池的相关知识点相对来说难度较大,对学生的抽象思维能力及逻辑推理能力要求较高.基于高中化学证据推理与模型认知的核心素养培养要求,在进行原电池相关知识点的教学时,教师要善于从装置部件、建构模型、联系生活的教学实践上引导学生自主开展实验,理解原理,能够运用知识解决具体问题,从而真正实现证模结合,提高高中化学课堂教学的有效性.

1 抓住装置部件,自主实验

抓住装置部件进行自主实验的过程就是引导学生在已有知识的基础上结合原电池的反应原理,组合实验装置,自主进行实验,能够基于证据进行分析推理,建构模型,通过这样的方式帮助学生真正深化化学知识内容,培养和提升学生的证据推理与模型认知的核心素养.

例如,在讲述原电池原理的知识点时,教师先引导学生思考原电池形成的条件,简单来说,通过氧化还原反应产生电流的装置便是原电池,让学生结合反应原理及之前掌握的氧化还原反应知识组装实验仪器,然后自主进行实验.基本的实验过程包括把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里,这时我们可以观察到锌片表面有气泡产生;然后,插入一块铜片,继续观察,这时锌片表面继续放出气体,铜片没有发生变化;接下来用导线把锌片和铜片连接起来,并在导线中间接入一个电流计,观察到铜片上开始放出气体,指针发生了偏转,证明化学反应过程产生了电流.让学生利用实验的方式理解原电池的形成条件,自主组织和设计实验,观察分析实验现象,总结实验结论,提炼化学原理,一步步深化化学知识内容的学习和掌握.

2 建构模型,理解工作原理

在高中化学原电池知识内容的教学过程中,教师可以尝试通过建构化学模型来帮助学生认知化学物质及其反应原理,让学生通过参与模型的建构过程理解原电池的工作原理,进一步明确化学反应的内涵,培养和提高学生认识化学反应和应用化学反应的能力.

例如,在理解原电池的工作原理的过程中,实际上在设计实验以及观察实验现象的过程中,我们所看到的化学变化实质就是纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中发生了置换反应,让学生书写和理解反应的方程式Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑.实验中用导线将锌片和铜片连接起来后,发现接入的电流计指针发生了偏转,验证有电流产生,锌片和铜片分别构成了原电池的正、负极.这个过程用电极反应式具体表达为负极：Zn－2e－＝Zn2＋,正极：2H＋＋2e－＝H2↑,所以实验现象才出现铜片上有气体放出,电子定向移动引起电流计指针发生偏转.这就是整个实验过程的具体工作原理和化学反应,也就是原电池的工作原理.通过建构起学生的认知模型,让学生基于模型深刻认识化学变化过程的实质,理解原电池的工作原理,进而在学习原电池的形成条件、反应类型、电极反应、电子流向、电流方向、能量转化以及应用等相关知识点上才能正确理解,深刻掌握.

3 联系生活,解决具体问题

原电池的原理在日常生活、工农业生产以及科学研究中的应用都非常广泛.在进行教学时,教师要将抽象的化学知识与实际生活建立链接,为学生创设生活情境,引导学生利用化学知识去解释生活想象,解决具体问题,从而不断挖掘教学潜力,深化学生的化学意识.

例如,在讲到“金属的腐蚀与防护”的化学知识内容时,就是典型的原电池原理的生活化应用.教师要让学生了解电化学腐蚀的原因及其化学原理,实际上金属腐蚀就是游离态的金属单质被氧化成化合态的金属氧化物或其他化合物的过程,具体化学反应可以表示为M→Mn＋＋ne－,在这个基础上才能对金属的防腐蚀方法进行有效探讨.接着让学生联系生活,理解化学腐蚀和电化学腐蚀,运用所学知识思考在生活中进行金属防护的方法.进行金属防护的方法包括添加保护层防腐蚀以及电化学保护法等,教师要注意在讲解这些化学原理时要结合具体的生活应用,帮助学生理解抽象的化学知识,让学生真正体会能够利用化学知识理解生活现象,解决具体问题.

总之,在高中化学原电池相关知识点的教学中,教师要善于把知识内容的教学与“证据推理与模型认知”的核心素养培养要求结合起来,不断创新教学思路,改进教学方式,真正实现证模结合,促进学生深度学习,从而提升课堂教学有效性,培养学生的化学学科核心素养.