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在第3屆全國高中課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流大會(huì)期間,來自河北、浙江、安徽的3位青年教師，就《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中的“原電池”的學(xué)習(xí)內(nèi)容開了三節(jié)同課異構(gòu)課。三位教師都設(shè)計(jì)了有特色的趣味性、探究性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)組織學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行討論交流和合作學(xué)習(xí)，通過實(shí)驗(yàn)的觀察、對(duì)比、分析，理解原電池的工作原理，學(xué)習(xí)怎樣正確的描述原電池工作時(shí)所發(fā)生的電極反應(yīng)和總反應(yīng)，認(rèn)識(shí)電流的產(chǎn)生過程。三節(jié)課的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)角度和具體內(nèi)容各不相同，引導(dǎo)學(xué)生討論交流的問題的角度也不盡相同，各有特色，富有創(chuàng)造性，受到聽課教師的好評(píng)。在課后的評(píng)課研討交流力活動(dòng)中，老師們還就原電池的教學(xué)進(jìn)行了討論交流。討論涉及的主要問題有：
1。在高中階段有關(guān)原電池裝置、原電池反應(yīng)、化學(xué)電源教學(xué)的核心內(nèi)容應(yīng)包括哪些基本要點(diǎn)？
（1）原電池反應(yīng)本質(zhì)上是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移發(fā)生。
（2）原電池裝置中，應(yīng)該有能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的氧化劑、還原劑。氧化劑、還原劑分別處于兩個(gè)極區(qū)，兩個(gè)極區(qū)中應(yīng)當(dāng)有作為電子載體的電極。裝置內(nèi)部可以允許離子定向移動(dòng)，能通過電流。
（3）當(dāng)用導(dǎo)線（及用電器）把裝置的兩個(gè)電極連接，即可發(fā)生原電池反應(yīng)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
（4）原電池工作時(shí)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化、還原反應(yīng)分別在裝置的兩個(gè)極區(qū)中發(fā)生氧化（或還原）反應(yīng)中失去（或得到）的電子可以通過電極送出或?qū)?，電子從?fù)極通過外電路流向正極，形成電流。
《化學(xué)2》模塊的學(xué)習(xí)，只要求利用伏打電池模型初步認(rèn)識(shí)以上各點(diǎn)?！痘瘜W(xué)反應(yīng)原理》模塊的學(xué)習(xí)，則要求利用帶能鹽橋的銅鋅原電池（丹尼爾電池）進(jìn)一步理解以上各點(diǎn)，不僅知其然，還要知其所以然。能理解并具體的分析簡(jiǎn)單的有實(shí)用價(jià)值的化學(xué)電源的工作機(jī)理。包括工作時(shí)發(fā)生的電極反應(yīng)和總反應(yīng)，電流的形成過程。
2。要不要講“原電池構(gòu)成的條件”，怎樣幫助學(xué)生正確認(rèn)識(shí)原電池裝置的構(gòu)成？
要把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，需要一定的裝置。這一裝置的最簡(jiǎn)單模型就是通常所說的原電池。課程標(biāo)準(zhǔn)和教材要求學(xué)習(xí)原電池的工作原理。要達(dá)成這一學(xué)習(xí)目標(biāo)，需要對(duì)原電池的構(gòu)成有所了解。因此，《化學(xué)2》介紹了伏打電池模型?！痘瘜W(xué)反應(yīng)原理》模塊介紹了銅鋅原電池（丹尼爾電池）模型。從這兩種模型學(xué)生可以了解構(gòu)成原電池的基本要素。一是氧化劑和還原劑，二是有兩個(gè)用導(dǎo)電材料做成的電極，作為電子的載體。用于送出或?qū)腚娮樱ㄔ诜螂姵刂袖\電極既是電極又是還原劑，可以發(fā)生氧化反應(yīng)），三是裝置內(nèi)部可以允許電流通過。有了這些要素的裝置，一旦用導(dǎo)線和用電器把兩極相連，原電池就可以工作，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化（當(dāng)然，這還不能構(gòu)成有實(shí)用價(jià)值的化學(xué)電源）。
對(duì)原電池構(gòu)成的這種初淺的了解，目的在于幫助理解原電池的工作原理。高中化學(xué)教學(xué)無論是〈化學(xué)2〉或〈化學(xué)反應(yīng)原理〉模塊的學(xué)習(xí)，都不要求把這種了解提升到“原電池構(gòu)成條件”的認(rèn)識(shí)上，因?yàn)檫@個(gè)問題比較復(fù)雜，更不能要求學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)用的化學(xué)電源構(gòu)成的條件。
一些教輔、教參、老師依據(jù)伏打電池模型，抽象、歸納出下列“原電池構(gòu)成條件”：（1）有兩種金屬活動(dòng)性不同的金屬做電極，其中一種要能在電解質(zhì)溶液中發(fā)生氧化；（2）兩電極必須浸泡在電解質(zhì)溶液中；（3）兩電極之間有導(dǎo)線連接，形成閉合回路；（4）能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。
這些條件是依據(jù)伏打電池、銅鋅原電池模型歸納、抽象出來的，是通過不完全歸納得到的結(jié)論。符合上述條件的裝置可以發(fā)生原電池反應(yīng)，工作時(shí)，可以把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。但并非所有原電池裝置都要符合這些“構(gòu)成條件”。燃料電池、濃差電池、溫差電池都 不需要用兩種金屬活動(dòng)性不同的金屬做電極。2010年重慶高考試題介紹的全釩液流電池（我在4月6日的的博文中做過介紹）也是一例。如果學(xué)生，囿于“要用兩種金屬活動(dòng)性不同的金屬做電極”才能構(gòu)成原電池，那在理解上述電池的工作原理十就會(huì)發(fā)生困難。因此，按這種理解講解原電池的構(gòu)成條件不僅不必要，也不科學(xué)。
一些老師認(rèn)為伏打電池模型和銅鋅原電池模型的區(qū)別僅僅是鹽橋的有無，沒能理解為什么要用帶鹽橋的銅鋅原電池模型來分析原電池的工作原理，而用很多時(shí)間補(bǔ)充講解鹽橋的作用，偏離了教學(xué)要求，學(xué)生也難以理解。
此外，一些老師在教學(xué)中對(duì)一些問題的分析講解不夠嚴(yán)謹(jǐn)，可能引起學(xué)生的誤解。例如，把發(fā)生原電池反應(yīng)的條件和構(gòu)成原電池裝置的要素混為一談。如，強(qiáng)調(diào)“用導(dǎo)線把兩極連接起來”是原電池構(gòu)成的條件。實(shí)際上從工廠制造出來的化學(xué)電池（如干電池）并沒有把兩極用導(dǎo)線連接起來。只有要它工作時(shí)，才用導(dǎo)線、用電器來連接兩個(gè)電極。又如，一些老師認(rèn)為能發(fā)生原電池反應(yīng)的都可以把化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能。鋼鐵發(fā)生電化腐蝕，其表面發(fā)生了許多微電池反應(yīng)，但并不能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。用犧牲陽極的陰極保護(hù)法，是利用原電池反應(yīng)保護(hù)某種金屬不被腐蝕，也不可能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
3。為什么在《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊要介紹銅鋅原電池？
《化學(xué)2》的學(xué)習(xí)，只要求學(xué)生知道利用原電池裝置可以把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，知道原電池工作時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)。利用伏打電池模型（指把鋅片和銅片插入硫酸溶液組成的最簡(jiǎn)單的電池模型）做演示、分析就可以達(dá)成這一學(xué)習(xí)要求。伏打電池工作時(shí)，鋅的電子向氫離子的轉(zhuǎn)移，既能在鋅極上直接進(jìn)行（由于存在超電勢(shì)，氫氣在鋅上析出比在銅上難）也可以通過外電路到達(dá)銅極轉(zhuǎn)移給氫離子，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率低，而且工作不久，鋅極周圍鋅離子濃度增大，銅極周圍硫酸根離子濃度相對(duì)增大，銅極上覆蓋著一薄層氫氣的膜，使原電池難以繼續(xù)正常工作。因此，在《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊的學(xué)習(xí)中，要說清原電池的工作原理，就必須運(yùn)用銅鋅原電池（丹尼爾電池）模型。在這種裝置中，氧化和還原反應(yīng)分開，分別在兩個(gè)半電池中發(fā)生，用鹽橋連接兩個(gè)半電池，溝通兩個(gè)半電池的電路，保持兩個(gè)半電池中溶液呈電中性，保障兩個(gè)半電池中電子能持續(xù)通過外電路轉(zhuǎn)移，使裝置持續(xù)產(chǎn)生比較穩(wěn)定的電流。至于鹽橋能消除液接電勢(shì)的作用，學(xué)生知識(shí)不夠，難以理解，不必做介紹。
