《铜锌原电池原理》微课程设计

李大明

课前自主学习任务单

一、学习指南

● 1.课题名称：

鲁科版高一年级化学必修2《铜锌原电池原理》

● 2.达成目标：

通过观看教学视频和完成自主学习任务单规定的任务，能理解原电池的工作原理，能判断电池的正负极，能判断外电路中电子的流向、电流的流向以及内电路中离子定向移动的方向，学会分析和书写电极反应式。

● 3.学习方法建议：

根据视频要求完成自主学习单上相应的任务。如果学习中遇到困难，可以暂停或回放，直到完成为止。如果还有疑惑或建议，请记录在学习任务单的“困惑与建议”一栏，并在课堂上集中探讨。

● 4.课堂学习形式预告：

展示自主学习成果—学生分组实验—协作探究—完成自我检测—教师巡视，进行个性化辅导。

二、学习任务

通过观看教学录像自学，完成下列学习任务：

（1）观看实验视频一，将铜片、锌片平行插入稀硫酸中，观察产生的现象并做解释。

（2）请用离子方程式表示锌片上产生大量气泡的原因，并用单线桥法表示出反应中电子转移的方向和数目。在这个反应中能量转化的主要形式是什么？

（3）观看实验视频二， 请思考并解释： 当插在稀硫酸中的铜片和锌片用导线连接起来时，铜片上有什么现象？电流计指针偏转说明了什么？在这个反应中能量转化的形式发生了什么变化？

（4）根据实验现象并结合动画模拟来填空：

①负极（片），正极（片）：

②外电路电子流向：

外电路电流流向：

内电路离子移向：

③电池反应（总化学方程式）：

④动脑思考：对比电池反应与锌和稀硫酸反应的离子方程式，你能发现什么？

三、困惑与建议

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《铜锌原电池原理》解析

上海师范大学黎加厚教授提出了微课程设计的ADDIE模型，即分析、设计、制作、应用、评价。我在进行微课程设计时以此模型为指导，为微课程的教学性、科学性和系统性提供了保证。

● 分析

微课程的选题一般选择教材的重点、难点和易错点等，我选择的课题是鲁科版高中化学必修2《铜锌原电池原理》。原电池原理是中学化学重要的基础理论之一，也是电化学部分的核心内容。但是这一知识点很抽象，理论性很强，学生理解起来难度较大，很多学生难以在头脑中建立起电子在电池的正、负两极间转移的微观模式，所以有必要将其制作成微课程让学生在课前进行自主学习。

依据教材的要求并且结合学生的实际认知发展情况，我明确了本节微课程要达成的目标是掌握和理解铜锌原电池的工作原理，其中包括：能够判断铜锌原电池的正、负极;能够判断外电路中电子的流向、电流的方向以及内电路中离子定向移动的方向;学会书写铜锌原电池的电极反应式。

● 设计

要使学生达成所设定的目标，需要设计好学生课前自主学习任务单（以下简称“任务单”）。任务单由学习指南、学习任务、困惑与建议三个组成部分。

学习指南包括课题名称、达成目标、学习方法建议和课堂学习形式预告等四个子项。通过学习指南设计，使学生明确自主学习的主题和达成目标的要求，对学生通过什么样的方式进行学习就可以达成学习目标提供了建议，了解了教师关于课堂学习形式的设计，学生可以明确自己在课堂上将要进行和参与哪些活动，明确课前自主学习微课程与将要进行的课堂学习之间有着密不可分的关系，从而能更加积极主动地投入到自主学习中去。

学习任务是任务单的主体部分，是学生的自主学习能否达成目标的重要保证，学习任务的要求必须具体，可操作性要强，让学生只要完成学习任务就能达成设定的目标。根据本节微课程需要达成的学习目标，我制定了四项学习任务。

困惑与建议部分是学生在进行自主学习之后，将自己在自主学习过程中遇到的问题以及对微课程的一些建议进行记录，留待课堂学习时与教师和同学交流。

● 制作

我制作了相应的微视频以帮助学生顺利完成任务单相关学习任务。本节微视频时长6分51秒，使用Camtasia 8.0进行录制和后期加工处理。整个微视频的讲解对学生都使用第二人称“你”，这样可以让学生在观看微视频时感觉教师好像直接面对自己一样，增加了亲切感，无形中拉近了师生之间的距离。

微视频首先展示日常生活中常见的各种各样的电池图片，简要介绍化学史——伏打电池的起源，以激发学生的学习兴趣，同时让学生明确本节微课程的学习任务就是研究铜锌原电池的工作原理。

播放实验一视频：将锌片和铜片平行插入到稀硫酸中，引导学生观察实验现象。学生可以观察到在锌片上产生了大量的气泡，而铜片上没有气泡产生（为了使学生更加清晰地观察到实验现象，在微视频的后期制作时，我对产生相关实验现象的局部都进行了放大处理）。实验一视频播放完后，字幕显示“请暂停播放，完成学习任务单中的两项学习任务”。此时，学生需要暂停视频播放，并完成任务单上相应学习任务，根据学生已学过的知识，会比较容易完成任务中的问题和练习。

在此基础上我提出问题：如何将反应释放的能量转化为电能呢？为了让学生明确思考的方向，降低思考的难度，同时给予学生启发：如果能让锌失去的电子不是直接传给H+，而是通过外加导体间接传递，就可以发生电子的有序流动，外加导体上就能形成电流，使化学能转化为电能（对“不直接”、“间接传递”、“有序流动”等重点词进行了颜色强调和符号标注）。

继续播放实验二视频：将实验一中的铜片和锌片分别用导线连接在电流表的正、负两极，引导学生观察铜片上有什么现象，电流计的指针发生了怎样的变化？学生会观察到铜片上竟然会有气泡产生，同时电流计的指针发生了偏转，这个实验结果出乎意料，自然而然会引发其思考。同样，实验二视频播放完后，学生需要暂停视频，完成任务单学习任务3。

为进一步解释铜片上产生气泡的原因，我将铜锌原电池原理的微观过程制作成Flash动画：电子持续从锌片沿导线转移到铜片上，与此同时锌片上不断有锌离子进入稀硫酸溶液并移向铜片，溶液中的氢离子也不断向铜片定向移动并在铜片上得到电子产生氢气气泡。模拟动画的使用让铜锌原电池中电子的移动、两极发生的变化以及在溶液中离子的移动这些抽象的微观过程变得直观、生动。学生通过观看动画并联系物理学科的相关知识，很容易判断出铜锌原电池的正负极、外电路中电子的流向、电流的流向以及溶液中离子定向移动的方向，同时学会将作为负极的锌片发生的氧化反应和在作为正极的铜片上氢离子发生的还原反应表示为电极反应的书写方法，明确如果将二者相加并把电子约去就可得到铜锌原电池的电池反应式，学会了以上知识学生自然就可以顺利完成任务单上有关铜锌原电池原理的学习任务4。

自此，学生从电子转移的角度理解了化学能向电能转化的本质，完成了思维上由抽象到具体、由现象到本质的飞跃，突破了本节微课程的重点和难点。

微视频最后对所学内容进行了简单小结，指出原电池是利用自发进行的氧化还原反应将化学能转化成电能的装置，在构成原电池前后反应的实质并没有发生改变，只是能量的转化方式发生了变化。同时提出对所学知识的延伸思考：如果改变铜锌原电池的电极材料，或者更换电解质溶液，是否能形成原电池？通过问题激发学生在课堂上进行科学探究的渴望。

在完成学习任务的基础上，我提供了几道与学习任务难度相当的题目让学生练手，使其有机会印证自主学习成效，获取学习成就感。另外，我还设计了根据铜锌原电池的工作原理，让学生自己在家制作一个水果电池的实践作业，培养学生学以致用、发挥自己的想象力和创造力进行动手实践的能力。

● 应用

我制作的微课程在课前发给学生供学生在家自主学习时使用。在课堂上，首先进行自主学习成果展示的环节，学生在此环节中展示自己自主学习微课程的收获，提出学习中遇到的困惑和对微课程的建议，然后进行小组内的合作讨论。学生在回答形成原电池的一般条件时遇到了障碍，于是自然需要分组来进行合作探究。我为每个小组准备了多种不同的电极材料和电解质溶液，要求学生自己设计实验方案，通过审核的学生可以自己动手进行实验、观察并记录实验现象，进而展开讨论分析，最终总结出形成原电池的一般条件。在做实验的过程中，有的学生可能会发现预料之外的现象，他会把疑问提出来，同学们一起来讨论，当学生用自己已有的知识难以解释问题的时候，教师应给予学生帮助。最后，学生完成课堂检测，教师在学生中巡视并进行个性化辅导。

● 评价

在“翻转课堂”的教学实践中，课前学生在任务单的指导下观看微视频顺利达成设定的学习目标，掌握了铜锌原电池的工作原理，完成了“知识传授”过程;在课堂上我指导学生通过讨论、交流完成了“知识内化”，同时在此基础上通过分组实验实现了对形成原电池的一般条件的“知识探究”。学生通过这种“实践─认识─再实践”的亲身体验的学习过程，加深了对知识的理解，激活了学习内驱力，启迪了思维，培养了科学精神和创新能力，真正体现了自身的主体地位。