《铜锌原电池的原理》

唐松林

背景资料：笔者所在学校申报的《完全中学提升学生核心素养的混合学习路径拓展与优化研究》，被确定为全国教育科学“十三五”规划教育部重点课题《深化教育个性化：发达城区提升学生核心素养的实践性循证研究》第一批子课题。

混合学习（Blended Learning）是伴着人们对网络学习（ElectronicLearning）效果进行争辩、反思而出现并流行的一种教学方式，其主要思想是把传统课堂面对面学习和网上在线学习两种学习优势结合起来，以达到降低成本、提高效益。混合学习之所以成为一种可预见的教育变革趋势，并非在于“面对面学习和在线学习结合”本身，而是随之而来的多种教学元素的结合，促使学习者更深层次地参与到教学系统当中。

设计理念主要体现在以下几个方面：

1.基于网络和移动的特色

《原电池的原理》一课分四个环节：课前预习、课上在线反馈预习效果、开展实验活动、归纳总结完成在线检查作业。除了实验活动，其他三个环节都充分利用网络教学云平台和移动设备，预习环节利用了云平台的程序教学设计理念，融入了微视频、电池发明小故事阅读和小练习，可以利用手机、iPad或电脑在互联网完成;预习反馈练习和在线检查作业则通过云平台的测验功能达成，学生在线完成，立即反馈结果。反馈练习和作业题型丰富，富有互动色彩，有填空、单项选择、多项选择、超级配对（在图片上拖拽知识点匹配填空）等等。学生完成提交即批改结束，学生可回顾作业查看得分和答案，老师可直接看统计结果，统计结果清楚详细，小到选项的百分率，大到图表呈现逐题正确率。

2.课堂活动的丰富多样和交互特色

课上学生动手实验活动和动口表达机会多。实验活动有土豆电池，使学生感悟电流的产生，分析讨论得出原电池的构成条件;99.99%纯锌粒加入稀硫酸再插入铜丝，通过观察清晰的现象，激发学生的好奇心，为什么铜丝上会有气泡？引导学生分析回答现象背后的本质;铜锌原电池的实验活动，进一步激发学生思考电流产生的原因，引导学生分析回答原电池的原理，揭示原电池的奥秘。

3.教学技术数字化特色

无线投影技术的绝佳体验。我使用微软surface Pro无线投影教学，利用无线投影网关和软件，即时传送实时动态活动画面，学生书面练习静态画面。使用西沃白板演示文稿，增加演示过程中课堂的交互活动设计，如由学生归纳原电池的原理时采用超级分类活动，由学生参与完成，非常有趣。

附：铜锌原电池的原理教学设计

一、教学目标

1.让学生了解原电池的工作原理及构成条件，并教会学生如何正确书写电极反应式和电池总反应方程式;

2.通过实验探究活动，进一步巩固化学实验的基本操作及规范;通过对原电池装置的优化过程，进一步理解科学探究的意义;

3.培养学生勇于创新，积极实践的科学精神和科学态度，同时让他们学会与他人合作，主动交流。

二、教学重点和难点

1.重点。原电池的构成条件及铜锌原电池的工作原理。

2.难点。铜锌原电池的工作原理。

三、教学用品

铜丝、高纯度锌粒、试管、稀硫酸、铜锌原电池學生实验装置（套装）、灵敏电流表。希沃白板课件、ipad、AirServer、希沃授课助手、互联网。

四、教学流程

教学流程 教学内容 评价反馈 备注

课前预习 基于民立中学教学云平台制作的原电池程序教学预习课件：

1、发明电池的故事;2、趣味实验视频：土豆电池

观看后体会：要构成一个简单的电池（原电池）要素有哪些？（多选）

☐用电器☒电解质溶液☒不同的金属电极☒导线

3、铜锌原电池的实验视频

提示观看时注意：（1）氢气在什么金属电极上产生？

铜片 锌片

（2）原电池的正极是什么金属？

铜片 锌片

4、铜锌原电池原理动画

在断路时，没有构成原电池。闭合开关后，构成了原电池，仔细观察可以发现，电子从锌片流到了铜片。

原理：

锌片（负极）电极反应：Zn-2e→Zn2+

铜片（正极）电极反应：2H++2e→H2↑

总反应化学方程式：Zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑

离子方程式：

Zn+2H+→Zn2++H2↑

电子从什么电极流出？

☐正极☒锌片☒负极☐铜片

铜锌原电池的锌片发生_____反应

氧化 还原 学生阅读后，发表自己的感受，“电池的发明给你的启示是什么？”云平台服务器留存数据，教师可登录查看和评分。

服务器自动反馈学生作答的正误结果，给予更多的尝试机会。通过教师本人制作土豆电池，点亮彩色的二极管灯泡，激发学生学习兴趣。

服务器自动反馈结果。

通过实验录像，观看清晰的现象，增强实验的直观性和学生的好奇心。

为深入学习设置悬疑“不是说，活泼的锌片能置换出氢气的吗？，不活泼的铜片上怎么会产生气泡呢？”

重难点的理解有困难，为课堂的探究讨论留下空间。

通过网络资源动画模拟原电池的工作原理，揭示抽象的内在本质，帮助学生化解难点。

根据学生回答问题的反馈统计，课堂针对性教学设计，突破重难点更有策略。 电池的发明给我们的启示：

质疑是萌发创新思想的前提，是创造的起点。

创造发明的真谛在于求异，不求异就不能标新。

知识是有限的，想象力是无限的。……

实验视频由本人设计、拍摄和后期制作。

实验视频由本人设计、拍摄和后期制作。

课堂活动 1、学生交流电池发明带给自己的启示。

2、讨论原电池的构成要素（构成条件）

教师引导学生归纳

板书

3、学生活动：组装铜锌原电池（实验套装）完成实验和记录，交流心得，提出质疑或问题。

猜想（可能锌粒不纯，自身也构成了无数个小的原电池）

验证（用老师提供的高纯锌粒设计实验）

得出结论：（纯锌和稀硫酸反应很慢，含有杂质的锌，能构成原电池，加快反应速率）

板书结论

4、白板动画揭示铜锌原电池的工作原理

利用希沃白板放大镜和黑板擦等工具，揭示电子流向和正负极的反应原理。

由学生组织语言表述，归纳正负极的反应原理。

板书原电池的工作原理 鼓励学生善于观察，敢于质疑。

锌片也有气泡，和老师的实验录像现象不同。这是什么原因？

学生的猜想可能性不确定，因此要注意适当引导和解释。

及时鼓励、表扬和启发。

感谢学生的积极参与。 土豆汁液中溶有无机盐，即为电解质溶液。

准备验证活动材料：

高纯锌粒，铜丝，试管，稀硫酸。

白板动画的制作能清楚呈现原电池的原理。动态呈现正负极的得失电子情形，以及离子的定向迁移。

课堂在线练习 1、发明原电池的科学家是

A.伽伐尼B.爱因斯坦

C.伏打D.阿伏伽德罗

2、原电池是把转化为的装置。

电能化学能

3、

图一装置实验现象：锌片____（有/无），铜片____（有/无），是否构成了原电池_____（是/否）。

圖二装置实验现象：锌片____（有/无），铜片____（有/无），是否构成了原电池_____（是/否）。

4、【多选】构成原电池的必要条件是

☒A.导线（形成闭合回路）☒B.电解质溶液☒C.不同的金属电极☒D.氧化还原反应☐E.蛙腿☐F.电流计☐G.手术刀

5、铜锌原电池的原理

（选词填空）

围绕教学目标设计5道预习检测，检测学生预习的掌握情况。为课堂的教学的问题谈论主题收集材料和证据。 通过云平台在线检测完成，自动批改和统计。

利用灵活的答题方式改变学生的训练方式，简单高效巩固所学知识。

实时统计练习结果，分析回顾学生典型练习。

分组竞争（白板知识竞赛游戏活动） 5、课堂分组竞争：铜锌原电池的工作原理游戏活动。

两位同学代表，学生分组可以帮助本组代表，但是要在规定时间内点击正确的答案，时间终止统计得分，得分高的一方获胜，可以重复游戏，随机次序出现。 激励同学参与竞争。

评价表现出色的学生

能力拓展 6、判断原电池正负极的依据。

学生猜想

设计简单原电池和解释验证的方法原理。

板书简单电池的设计与原理 评价学生的猜想和设计方法和原理 根据实际时间安排取舍。

结束语 7、展望电池的未来

说说自己的心愿 感受科技带给人们的便捷和人们对于科技进步的期盼。