“原电池”化学评述

熊志君 李永红

(江西师范大学，江西 南昌 330022)

1 研究背景

化学史是化学历史的高度概括和总结，在教学中具有独特的地位。化学史知识不仅仅是课本上的表面内容，它还是从古至今所有科学家认识世界、改造世界、创造世界的探索历程，所以化学史从来不是静态的展示，而是一个动态的演变过程。化学史的学习不仅可以改变学生死读书的现象，还可以给学生带来新的思维，培养学生的科学方法和科学精神。随着课程教学的改革发展，各版化学教材对化学史的呈现只增不减，教师对化学史教学重要性的认识也越来越深刻，更多的教师正在尝试化学史教学，培养学生的科学探究精神。

原电池是电化学教学的重点和难点。在化学必修二中学生虽已经学习原电池的内容，但也只是浅层的学习，在内容上并不深入，在选修四中原电池的教学承接了前面的内容，同时也为后面电解池的学习打下了基础。由于原电池的内容比较抽象，故成为教学、学习的瓶颈。

2 研究框架

2.1 研究对象

在知网中查阅篇名为“原电池教学设计”的文献，时间截止到2019年12月，共有72篇文章，其中61篇期刊文章，10篇硕博士论文，在这些期刊文献中，挑选出应用到化学史进行教学的教学设计或教学片段，文章数量达10篇[1-11]。其中“《化学教育》”2篇，“《中学化学参考》”1篇，“《化学教学》”2篇，“《化学教与学》”2篇，“《教学仪器与实验》”2篇，其他1篇是高校文章。本文聚焦在“化学史”上，以“原电池教学”为例，分析化学史呈现的内容、角度、侧重点和教学效果等。

2.2 研究方法

本文主要采用内容分析法，选取知网中所有关于“原电池化学史教学”的文献进行研究。通过文献整理，对化学史呈现的内容、角度和侧重点和教学效果进行对比分析[12]。“《普通高中化学课程标准》”(2017年)中明确提出要培养学生的“科学态度与社会责任感”，化学史不仅涵盖了教学知识，更重要的是科学家坚持不懈严谨求实的探究精神以及为造福社会奉献自己的态度，运用化学史教学可以培养学生良好的科学态度与社会精神，因此化学史教学研究是有意义的。

3 “原电池”化学史教学案例分析

3.1 “原电池”化学史呈现的内容比较分析

“原电池”化学史的发展如表1，每个节点都是科学家研究的重大成果也是“原电池”发展的重要转折。

表1 “原电池”化学史发展的重要历程

根据文献分析，在课堂上教师对化学史料的呈现具有选择性。其原因有二：一是课堂时间的局限性。二是教学的个性化。化学史要根据教学目标的要求来呈现，达到最好的教学效果。所以化学史呈现的内容根据课堂的需要有不同的选择。在以下表2中总结了化学史内容选择的数量统计。

表2 “原电池”化学史呈现的内容统计

从表中数据可以看出，伏特的“伏打电池”发明历史出现的频率是最高的，“伏打电池”的发明史可以帮助学生建构最简单的原电池模型，以故事的形式呈现，学生从中认识到科学的研究过程是漫长的、艰巨的，还会遭到世人的质疑，只有坚持真理才能发现真相，这也体现出科学家伏特对原电池的巨大贡献。同时，丹尼尔电池作为“双液原电池”的典型，在教学中与伏特的“单液原电池”形成对比，教师在引导学生进行原电池改进的过程中，经常用这两种电池进行比照。而伽伐尼发现“生物电”是“电”的起点，追溯原电池历史的源头，伽伐尼的发现重要性不言而喻。

通过分析，发现教师在化学史内容呈现的选择上都比较一致，这也表示教师选择的局限性。那么，在化学教学中，教师要打开自己的思维，不能将化学史料局限于某一部分，重要的发现和科学家是重点，关于“原电池”的发展部分也要涉及到。

3.2 “原电池”化学史呈现的角度比较分析

根据教学设计的环节分布，化学史呈现的角度可以分为三种：引入、衔接和结课。以下表3中总结了在“原电池”教学中化学史引用的角度。

表3 “原电池”化学史呈现的角度统计

引入是一堂课的开始，化学史引入更具有真实感，更能引起学生的兴趣，在课堂上的应用也不在少数，在王灿[2]的教学中就以“伏打电池”引入“原电池”的教学。

衔接是指在讲课时穿插化学史或者以化学史作为主线，在研究的文献中，将化学史应用于衔接几乎是每位教师的常用手段，李振明[3]在课中根据伽伐尼的“生物电”的发现过程设计原电池进行探究，这也是教学的主线。在这部分化学史的呈现角度也分为两种，一是在所学知识点前，起引领作用，二是在所学知识点后，起确定作用。

(1)化学史呈现在所学知识点前

将化学史呈现在所学知识点前可以引导学生跟着科学家的脚步去探索历史，可以极大地学生的兴趣，调动学生的积极性。比如王灿先将“伏打电池”的发明历史展示给学生，要求学生认真阅读并思考该电池有何弊端，又该如何改进。这可以激发学生的探究兴趣。

(2)化学史呈现在所学知识点后

将化学史放在所学知识点之后，可以肯定学生的思维，科学家的探究过程与学生思想的一致给学生带来一定的成就感。比如黄谦[4]先做实验再呈现丹尼尔电池的原理，让学生明白自己也能改进实验，也可以像科学家一样做出新的“原电池”。

结课是指一堂课的结束，以化学史结束课堂可以给学生带来更多的思考性，科学家这样改进装置的意义是什么？科学家是如何想到这种方法的？我们应该怎样向科学家学习？这些问题值得学生在课后一探究竟，同时发散了学生的思维，促进了学生的思考。

3.3 “原电池”化学史呈现的侧重点比较分析

我们将化学史呈现的类型分为三种：化学理论、科学方法、科学精神，在所研究的文献当中化学史呈现出来的侧重点有所不同，在表4中总结出这些化学史呈现的侧重点。

表4 “原电池”化学史呈现的侧重点统计

科学理论是指“原电池”的理论知识，也是教学的重点；科学方法是指科学家通过实践认识“原电池”的方法，也就是科学家的实验方法；科学精神是指科学家在实验探究过程中表现出来的执着的探究精神，以及在不断的改进当中产生的创新、改革精神。这也是化学史传导出来的最重要的三点品质，是学生学习的重点。

根据文献分析，化学史呈现的侧重点都比较统一，化学理论是核心，学生从化学史中可以获取“原电池”发展过程中的原理变化，比如从“单液原电池”是如何发展到“双液原电池”的；科学方法是基础，科学家的探索离不开科学的研究方法，伽伐尼的“生物电”到“伏打电池”的发明就是科学方法的探究过程；科学精神是化学史的精髓，每一段化学史都离不开科学家坚持不懈的科研精神，现在的成果靠的是所有科学家的研究积累，培养学生的社会态度与责任感。

4 化学史教学的几点建议

4.1 化学史内容的呈现

初高中化学史料数量达100则以上，“原电池”相关史料就有10则多，若在课堂上全部呈现容易流于表面形式而不能深入体会科学探究的过程，所以每个化学史料的使用都是经过精心挑选的。

(1)化学史内容的选择要符合教学的目标要求。

以知识点为中心，找到相关的化学史料，然后将其中典型的史料呈现给学生。比如，在“原电池”的教学过程中，构建锌-铜原电池模型时，可以将“伏打电池”的发明史展现出来，伏特花了几年时间才做出“伏打电池堆”，试验的过程可以帮助学生建成原电池初始形态，还可以培养学生严谨求实的科学态度，以及坚持不懈的科学精神。

(2)在史料呈现的过程中要遵循学生的认知过程。

简单地以“时间-地点-人物-事件”展示出来的“资料卡片”是不完整的，科学探究的过程才是化学史的灵魂，教师要将这个过程浓缩为历史素材展示给学生，才能发挥化学史的作用。在教学时教师给出简单的化学史可以引起学生的兴趣，但学生并不能体会其中的原理，容易忘记。如果在教学时快速展示化学史，学生并不容易理解，最后还是跟不上教师的教学安排。所以在教学时，教师一定要遵循学生的认知规律，让学生深入到科学家探究的历程当中，丰富学生的情感，更好的学习化学知识。

(3)化学史的呈现要遵守客观性。

比如：“伏打电池”的发明时间是1799年还是1800年？科学家的探索过程肯定是漫长的，虽然时间相差不大，但其意义不同。科学研究的过程并不止一位科学家在单打独斗，一个时期总有很多位科学家在研究相同的问题，不能忽视他人对该研究的贡献。

4.2 化学史在教学中的应用

化学史教学在教学模式上要有改变。现代教学技术多种多样，化学史教学要跟上时代的步伐，利用现代教学技术达到更好的教学效果。单纯以文字叙述是最单调的，一般要图文并茂，如果有视频、动画等手段效果更好。“IHV教学模式”是一种新颖的化学史教学模式，以生动的故事演绎形式呈现化学史，给教学带来全新的活力。对此可以实证研究并加以改进，使之应用于化学教学。

将化学史应用到教学当中时不能局限于某一个化学史料，其涉及面一定要广泛[13]。教师在教学时，不仅要涉及到重大发现和科学家的介绍，还有社会、生活、技术等密切相关的化学知识，比如，锂电池其实在很久以前就发明出来了，只是最近几年锂电池才得到全社会的关注，特别是2019年，诺贝尔化学奖授予了锂电池的研究开发者，这表示化学与我们的生活技术息息相关。这样的化学史料让学生感受到化学就在我们身边，每一件小事都包含了化学知识。

5 结论

“饮水思源”，化学史是化学学科的源头，在化学教学过程中化学史的地位和作用越来越凸显，利用化学史培养学生的核心素养成为教师关注的焦点。正确合理的使用化学史不仅可以营造良好的学习氛围，激发学生的学习兴趣，同时还可以培养学生科学探究的能力、坚持和批判的科学精神。在将来，如何将化学史与现代技术结合，找到更好的呈现方式，改变化学史教学的模式，让学生走进化学的历史，丰富学生的学习情感，以此帮助学生更好的学习化学史，这也许是一个新的研究方向。