原电池教学难点突破的研究文献综述_文献综述探究式教学
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学生认知原电池的思维障碍点的研究文献综述
周 丽 萍
（广州市协和中学
广东 广州
510160）
摘要 通过中国知网查阅文献，重点阅读原电池教学难点突破和原电池教学设计的文献，对学生认知原电池的思维障碍点进行了汇总。对突破学生认知原电池的思维障碍点的教学策略，从新课引入、实验设计、微观分析工作原理以及电极方程式的书写四个方面进行了文献综述。最后给出选修4关于原电池教学设计的建议是：创设合适的教学情境，进行适当的科学探究实验，突破双液原电池的构成和工作原理这个重难点。
关键词
原电池
思维障碍点
综述
在中国知网上以“原电池”为主题进行检索，再以“中学化学”为主题进行二次检索共有63篇文献，其中11篇分析了学生认知原电池的思维障碍点，43篇涉及原电池的教学设计，4篇是原电池实验的改进与创新的研究，2篇是原电池方程式书写的研究，2篇是必修教材与选修教材关于原电池教学内容衔接的研究，1篇是关于国外教材原电池内容的编排特点的研究。笔者重点阅读了有关原电池教学难点突破和原电池教学设计的文献，现将相关文献综述如下。
1.学生认知原电池的思维障碍点
学生在认知原电池的过程中，存在的思维障碍点可以参看表1：
表1 学生认知原电池的思维障碍点汇总表
研究者 题目 研究内容
①学生对持续电流的产生需形成闭合回路这一个物理常识缺乏深刻理解，例如Cu-Zn-H2SO4这种原电池，不清楚稀硫酸的作用；
②学生对原电池内外电路的认识不清楚 廖小燕、《基于学习条件的原电池教学策略》 谢祥林[1]
李啊琴[2] 《“原电池”学习中的错误概念及其转化教学初步研究》
李淑荣[3] 《“原电池”学习困难情况调查与教学
①不能正确判断原电池的正负极； ②电极反应式书写困难
①电极判断；②电极反应式书写；③阴阳离策略研究》 子移动方向；④离子浓度变化；⑤电子电流流向；⑥金属腐蚀
宫爱美[4] 《原电池相异构想的测查与教学研究》
万英华[5] 《原电池中关于“盐桥”的探究与启示》
张文[6] 《原电池教学难点突破之我见》
①电极反应式书写与现象；②内外电路的分析；③对闭合回路的认识；④设计原电池 盐桥的作用
Cu-Zn原电池，电子为什么从Zn流向Cu 电极反应式式的书写方法
利用双线桥法分析氧化还原反应（总反应），突破电极反应式式的书写 蒋红年[7] 《电极反应式书写混乱原因及对策》 宋成艳[8] 《原电池中电极反应式书写的细节处理》
从表格可以看出学生在学习原电池的过程中，对原电池的构成条件、内外电路的分析、电极反应式的书写和原电池的设计都存在着一定的障碍点。
2.突破学生认知原电池的思维障碍点的教学策略
2.1创设情境，引入新课
学生在高一学习了单液原电池，在高二为什么要引入了双液原电池呢？张福涛[9]教师在北京师范大学王磊教授“高端备课”团队的帮助下，在他的论文《“原电池的工作原理”教学设计及课堂实录》创设了较好的情境引入新课。在回忆Cu-Zn-CuSO4原电池时，张老师设计了Zn与CuSO4 溶液反应的能量变化和能量转换：首先用温度计测量Zn粉与CuSO4 溶液反应的热量变化，发现该反应是一个放热反应；然后利用给定的药品和仪器设计Cu-Zn-CuSO4原电池进行实验，观察到的现象检流计指针发生偏转，锌片溶解，锌表面有红色固体物质附着，铜片表面出现一层红色固体物质，溶液颜色变浅。重点分析锌表面析出红色固体，导致化学能就有一部分转化为热能，该原电池的电池效率低。
刘影、张勇[10]2位教师在《实验与化学史的巧妙结合——基于化学史的教学设计：原电池发明之旅》一文中新课的引入也是颇具特色。论文以化学史为教学线索，呈现了电池的发展史，呈现了单液原电池到双液原电池的发展历程。
王萍[11]教师在《“原电池原理及其应用”多媒体教学设计》一文中提出用化学故事引入原电池的学习，可以收到意想不到的效果。文中引用了《格林太太的假牙》这个故事,利用Flash(或者Photo-shop)编制成动画。故事是这样的：在伦敦的上流社会,有一位贵族夫人格林太太,幼年时曾掉了一颗牙齿。为了显示她的富有,格林太太特意装上了一颗假牙。不料,自此以后,这位夫人整日感到精神萎靡,找遍各大医院会诊也不见效果。后来是一位化学家开出了一张处方,为她解除了痛苦。
2.2实验设计，突破难点
谢晓红、罗欣、智春忆[12]3位教师在《苏教版选修4“原电池”的工作原理教学设计》一文中的实验探究很有特色，实验探究问题的设计注重知识的逻辑顺序，学生的认知顺序和心理发展顺序。教学设计的引入是通过实验来回顾化学能是如何转变成电能，观察演示实验发现电流计指针开始偏转很大，然后偏转逐渐减小，同时发现负极锌片表面逐渐被铜覆盖，接着提出“设计什么装置可以提高电池放电效率”，在双液原电池的连通方面探究了“导线”、“水桥”和“盐桥”，突破了双液原电池的组成条件。
程英、殷亮[13]2位教师在《实验抛锚式教学模式在原电池教学中的研究与实践》一文中探究原电池的工作原理时设计了3个实验，并利用温度计测量溶液的温度，从溶液温度变化探究能量的转化效率。实验探究情境引发学生的认知冲突，再抛锚，抛出5个思考问题，协作学习，评价反思完成整节课。
2.3微观分析工作原理
杨德红[14]教师在《以“电子转移”统领原电池教学设计》一文中，对于原电池为什么导线连接后电子会从 Zn片转移到 Cu 片上，设计了想象与类比的情境：让学生看一幅水流瀑布图进行理解。水流→动能：动能来自势能转化（高处→低处），同理：电子流动→动能：动能来自电子的势能（活泼金属→相对不活泼金属）。学生得出电子的势能不同：Zn ＞H ＞ Cu，电子从高势能向低势能移动。然后教师总结：金属活泼性差异越大，电子势能差越大（此时电压越大），电子转移趋势越大。因此电流方向：铜→ G →锌，故铜为正极，锌为负极。电子从 Zn 片转移到 Cu 片上，溶液中 H+移动到 Cu片上获得电子成为 H2，Zn 失去电子成为 Zn2+从负极进入溶液，使 SO42-向负极移动而形成闭合回路。这就是铜锌硫酸原电池的工作原理。
张文[6]教师在《原电池教学难点突破之我见》一文中探究铜锌原电池工作原理提出问题Cu怎样从Zn处获得电子呢？他从学生已有的生活经验出发，创设了一个问题情景，设问:今有水位相同的两桶水A和B，中间用一根连通管相接，学生都知道不能形成水流。那么，要形成持续的水流，可采取哪些措施？组织学生讨论后，师生共同总结:使A、B保持水位差。Cu怎样从Zn处获得电子呢？用导线把Zn和Cu直接连在一起。(可借鉴问题情境中连通器构成，导线相当于连通管)。因此在总结原电池构成的条件时，构成条件之一是两种活动性不同的金属材料(或一种金属一种能导电的非金属)作电极(相当于连通器中A、B间存在水位差)。
2.4原电池电极方程式的书写
蒋红年[7]教师在《电极反应式书写混乱原因及对策》一文中对原电池电极方程式书写给出了较好的方法，通常是先“列物质，标得失”，即分析总反应中的氧化反应和还原反应及分析有关元素的化合价变化，判断出正极和负极或阴极和阳极参与反应的物质，再“选离子，配电荷”，即根据溶液的实际情况“判断介质是否参与反应”。根据总反应式等于正负电极反应式相加，最终得出总反应方程式。
宋成艳[8]教师在《原电池中电极反应式书写的细节处理》一文中提出利用双线桥法分析氧化还原反应（总反应），写出正、负极的反应物，转移电子数及对应的产物，再结合电解质介质，利用电荷守恒书写完整的电极反应式。
3.笔者的笔者的思考与建议
通过对文献资料的综述，笔者建议在高二选修4学习原电池时，教师要创设合适的教学情境，让学生知道为什么要引入双液原电池，设计适当的科学探究任务，探究双液原电池的构成以及工作原理，抓住电子的流向认识原电池的内外电路，突破学习难点。
参考文献：
[1]廖小燕，谢祥林.基于学习条件的原电池教学策略.化学教育[J]，2012(8):35-37.[2]李啊琴.“原电池”学习中的错误概念及其转化教学初步研究[D].2007:21-22.[3]李淑荣.“原电池”学习困难情况调查与教学策略研究[D].2010:8-9.[4]宫爱美.原电池相异构想的测查与教学研究[D].2013:16.[5]万英华.原电池中关于“盐桥”的探究与启示.课堂内外[J]，2013(7)：88.[6]张文.原电池教学难点突破之我见.中学化学教学参考[J]，2014(4)：18.[7]蒋红年.电极反应式书写混乱原因及对策.化学教育[J]，2014(5)：73-75.[8]宋成艳.原电池中电极反应式书写的细节处理.案例展示[J]，2013(11)：121.[9]张福涛.“原电池的工作原理”教学设计及课堂实录.化学教育[J]，2014(17):13-17.[10]刘影，张勇.实验与化学史的巧妙结合——基于化学史的教学设计：原电池发明之旅.教学仪器与实验[J]，2012(11):26-28.[11]王萍.“原电池原理及其应用”多媒体教学设计.中学化学教学参考[J].2003（7）：27-29.[12]谢晓红，罗欣，智春忆.苏教版选修4“原电池”的工作原理教学设计.中学化学教学参考[J]，2012(12)：24-26.[13]程英、殷亮.实验抛锚式教学模式在原电池教学中的研究与实践.中学化学教学参考[J]，2014(6)：40-42.[14]杨德红.以“电子转移”统领原电池教学设计.化学教学[J].2014(6):38-40.
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