摘要：本文对大纲化学教材（即全日制普通高级中学教科书《化学》必修加选修）第二册第四章第四节《原电池的原理及其应用》进行了教材分析，同时详细分析了学生已有经验以及在概念掌握不同阶段中学生对原电池概念应该掌握的具体内容，针对大纲化学教材对学生概念掌握的深刻性上存在的缺陷，参考“新世纪版”（山东科技出版社）《化学反应原理》（选修）第一章第三节《化学能转化为电能---电池》，在新课程的教学理念指导下，采用基于探究的教学模式进行教学设计，旨在利用新课程的教学理念、教学内容优化现行课堂设计。通过教学实践证明，在化学概念教学中，利用新课程的教学理念、教学内容不会违背大纲教材的教学要求，相反有利于学生更深刻更透彻地掌握化学概念，有利于激发学生学习化学概念的兴趣，另外也有利于培养学生的探究意识、思考意识和合作意识。

关键词：新课程  教学理念  教学设计  教学模式  概念掌握  概念转变 

步入新世纪，基础教育目标发生了变化，即以提高学生的科学素养为宗旨，随之在我国掀起了基础教育改革的浪潮。一些地方和学校进入课改实验区，开始使用新课程，开始在新课程的教学理念指引下进行教学，而没有进入课改实验区的地方和学校将如何应对形式的变化呢？本人以概念教学为切入点，将大纲化学教材（即全日制普通高级中学教科书《化学》必修加选修）与“新世纪版”化学教材（山东科技出版社选修）进行对比分析发现：从内容的编排顺序看，大纲化学教材是按照知识的逻辑顺序进行编排的，“新世纪版”化学教材则兼顾了知识的逻辑顺序和学生的思维发展顺序；从内容的选择上看，大纲化学教材注重知识基础，“新世纪版”化学教材则在此基础上对概念的实质作了较深层次地挖掘。因此，可以将大纲化学教材与“新世纪版”化学教材结合起来，各取所长，利用新课程的教学内容优化现行概念教学。另外，传统的化学概念教学以讲授式为主，采用讲解、示范等方式，着重于知识传授，这与新课程倡导的教学理念不相吻合。新课程所倡导的教学是建构主义的教学，可以概括为：以学生为中心，利用情景、协作、对话等学习环境要素，充分发挥学生的主动性、积极性和创新精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的，在整个教学中教师起组织者、指挥者、帮助者和促进者的作用。^［1］传统的化学概念教学仅关注了教师教的方面，忽视了学生的学的方面，使相当一部分学生虽然获得了概念知识，却没有真正掌握概念的本质与内核。^［2］因此，没有进入课改实验区的地方和学校可以在新课程的教学理念指导下进行概念教学。本人以大纲化学教材第二册第四章第四节《原电池的原理及其应用》为例，将大纲化学教材与“新世纪版”化学教材进行有机地结合，利用新课程的教学内容和教学理念，探索能够激发学生学习兴趣并有助于学生掌握概念本质的概念教学模式，从而优化现行化学概念教学。

1 教学设计

大纲化学教材第二册第四章第四节《原电池的原理及其应用》的教学目标包括以下三方面的内容。

1．知识技能目标：

（1）．使学生建构原电池概念，理解原电池原理和组成条件，使学生了解铁的电化学腐蚀的知识。

（2）．探察学生的原有概念，创设条件促使学生实现概念转变。

2．能力和方法目标：

通过设计、解释、评价实验方案，培养学生观察能力、动手操作能力、表达能力和评价能力。

3．情感态度目标：

通过对方案的探讨和进行实验验证，培养学生的科学探究意识、合作意识和等。

大纲化学教材中的《原电池的原理及其应用》一节大体上可以分为三部分，第一部分是原电池的组成和化学原理；第二部分是化学电源；第三部分是金属的电化学腐蚀。教材的第二、第三部分实际上都是原电池原理的应用，恰好从正反两个方面来加深对原电池原理的认识。这样，由实践到理论，再用理论指导实践，是符合学生的认识规律的，教学中，应充分利用教材的这种编排顺序。大纲化学教材中的第二部分化学电源本来可以作为原电池原理的应用以加深学生对原电池原理的理解，而教材只是常识性介绍，对原电池原理挖掘不够，这样使学生对原电池的理解深度大打折扣，本节课将“新世纪版”教材中第一章第三节《化学能转化为电能---电池》中的燃料电池加进来作为原电池的变式模型，以加深学生对原电池原理的认识。另外，大纲化学教材中的原电池模型仅提供了铜锌稀硫酸原电池模型，这个模型容易使学生在理解原电池构成条件时人为地确定一些潜在的限制条件，产生对原电池的个人概念，为了使学生对概念理解更加本质化，本节课将“新世纪版”教材中盐桥原电池模型增加进来，这一模型有利于转变学生的原有概念，建构更为科学的概念，有效地达成知识技能目标。

剖析学生在掌握原电池概念的各个阶段学生应该获得的经验，可以使知识技能目标更为具体化。本人认为，概念掌握包括概念建立、概念理解、概念应用三个阶段。原电池概念建立阶段即原电池模型中各要素之间的联系，即概括电极、电解液、导线之间的联系，获得原电池是由电极、电解液、导线构成的；概念理解阶段即概括已有经验与新经验的联系，获得原电池概念与电池的归属关系、原电池与导电的关系、原电池与氧化还原反应的关系等。概念应用阶段即概括原电池概念与具体原电池及其具体问题的联系，即获得哪些装置是原电池，用原电池的概念解决相关问题。其中最重要的是概念理解阶段。因此在概念教学的各个阶段中教师应创设条件使学生圆满地进行有关联系的概括。

本人在新课程的教学理念的指引下，按照概念掌握的三个阶段构建了以下旨在使学生有效地对概念知识进行意义建构的基于探究的教学模式。

该模式的教学流程：（见下图）

图：原电池概念掌握教学流程

该流程是由四个阶段构成的。

（1）．创设情景，初步建构概念

首先教师提供最简单的铜锌稀硫酸原电池模型，引发学生普遍关心的问题：满足什么条件能够组装出一个产生电能的装置？

第一个阶段的目的之一：通过驱动性的问题情境，创设支持探究的外部环境，启动学生的假设检验的内部心理机制，促使他们有意识地对情境中具体客观事物之间的联系进行概括，让学生自己概括模型中各要素之间的联系；从而初步建构概念。

目的之二：在学习概念之前，学生头脑中已经有电池、电池能导电、氧化还原反应、氧化还原反应有电子转移等已有经验。通过驱动性的问题情境，促使学生主动寻找对问题的合理解释，从而引发这些已有经验，并概括新旧经验之间的联系，形成假设。

（2）．活动探究，建构或重新建构概念  

第二个阶段是围绕着问题展开讨论，对第一阶段形成的假设进行交流，然后设计实验方案，并进行实验验证。在此基础上，逐步提出更深层次的问题：原电池为什么会产生电流？电流产生的动力是什么？电势差是怎样产生的？何时产生的？然后围绕问题逐个进行活动探究。学生借助于实验、交流、讨论以及寻找事实依据的过程，检验假设，建构或重新建构概念。在这一阶段是核心阶段。其中，交流、讨论为检验假设提供了参照系，实验、事实为检验假设提供了证据。交流、讨论包括小组交流讨论和全班交流讨论。在小组讨论交流中，学生将自己对问题的解释，对所概括的联系形成的新的假设向同伴阐述，如果获得同伴的理解，则能够建构概念，如果没有获得同伴的理解，引起讨论和争辩，会对初建概念产生怀疑，将促使他们重新建构概念或者对原有概念产生怀疑，促使他们进行概念转变。因此，小组讨论争辩为概念转变提供了有利的外部条件，同时学生获得了同伴对概念的其他角度的思考，从而使学生对概念有更全面的认识。在全班交流讨论中，教师与学生对小组中的共性的问题做重点讨论，使学生不断清晰自己的认识，不断审视调整并建构概念或进行概念转变。

通过小组讨论交流获得的种种假设，需要通过事实进行检验。尤其是引起讨论和争辩的假设，更需要有事实依据。如果事实与他们的假设相符，学生可以建构概念，如果事实与他们的假设相左，制造出大相径庭的事件，让学生暴露在矛盾的境地，从而促使学生进行概念转变。

（3）．总结评价，整合精致概念

这一阶段引导学生总结原电池的概念、组成条件、原理，并将三者进行整合，形成以下知识网络（见图1）

图1：原电池的概念知识网络图

使学生对其建构的概念进行整合精致，进一步理解概念。

这一阶段主要通过类比、转换、解释关键词等方式进行。

（4）．迁移应用，发展概念

这一阶段通过提供铁-碳（稀硫酸）原电池、铁-碳（氯化钠溶液）原电池、铜锌与盐桥（硫酸铜溶液）原电池、氢气-氧气（氢氧化钠溶液）原电池等原电池模型的变式，要求学生判断它们是否是原电池，并写出电极反应方程式。四种原电池模型作为概念易于理解的替代物，是按照学生概括联系的难度次序依次提出的。一方面有助于知识的落实，另一方面让学生概括原电池概念与具体原电池的联系，学生面对不同的原电池模型，逐渐放弃人为的限定条件，学生不断进行假设检验，不断调整原有经验，逐步进行概念转变，逼近概念的本质，从而促使学生发展概念。这一教学模式突出了学生的主动建构，充分调动学生的积极性和主动性，给学生提供充分活动与思考的空间，有利于三个方面的教学目标的同时实现。

2 课堂实录

教学案例：氧化还原反应
教学环节	教师活动	学生活动	课堂实况
创设情景初步建构概念	教师演示一个有趣的门铃实验，引发学生普遍关心的问题：满足什么条件能够组装出一个产生电能的装置？并使学生初步建构原电池概念。	倾听，思考，联系已有的经验	学生对原电池的构成条件达成的共识的是：1、有电极、2、电解质溶液3、电路闭合。 从学生的交流中发现的学生的原有概念： 1、原电池的两个电极中必须有一个电极活泼且能和电解质溶液反应 2、原电池中的溶液必须与电极接触 3、原电池的两个电极材料活泼性一定不同
活动探究建构或重新建构概念	请同学设计实验，用锌片、铜片、碳棒、铁钉、稀硫酸、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、检流计组装原电池。	小组成员选择方案进行实验	学生提出的设计方案有1：四个电极，三种溶液，共有18中组合方式，依次去试； 2：先使溶液不变，依次改变电极，看有无电流；再使电极不变，依次改变溶液，看有无电流； 3：挑与溶液反应的一个电极，再找一个活泼性弱于它的电极组成电池。
	全班交流实验现象	学生交流实验现象，重点交流与预测不同的实验现象。	铜锌插入氯化钠溶液、铜铜插入氯化钠溶液都产生了电流，这与学生的原有概念发生冲突，这是实现概念转变的最好时机。
	教师提问：为什么会产生电流？电流产生的动力是什么？电势差是怎样产生的？何时产生的？	三、四个同学提出自己的观点，同学们讨论分析，得出几种观点，然后小组内讨论，达成一致的认识。	学生的观点： 1．锌与稀硫酸反应时失去电子，沿导线转移给铜。2．金属就好象浸泡在电子的海洋里，两种金属活泼性不同，失去的电子数目不同，从而产生电势差。3．学生2的想法有一定道理，但如果他说法正确，则内电路不闭合也能产生电流
	教师抓住时机演示实验1：铜片和锌片分别插入两个盛有硫酸铜溶液的烧杯，用导线连接，观察指针是否偏转。实验2：铜锌与盐桥插入两个盛有硫酸铜溶液的烧杯，用导线连接观察指针是否偏转。	观看实验并思考	学生观点：1．不用盐桥，电子流过来之后两极电势相等，不会有电流。2．不用盐桥，使铜片一极溶液负电性增强，会排斥电子，阻止电子流过锌片一极正电性增强，会阻止电子流出，电流不畅。3．用盐桥则可以产生稳定而持续的电流是因为氢离子获得电子，始终保持电势差。4．原电池产生持续电流的关键是原电池内能够发生氧化还原反应。
总结评价精致整合概念	总结原电池的概念、组成条件、原理，并将三者进行整合，形成知识网络	总结思考
迁移应用发展概念	铁-碳（硫酸）是原电池吗？为什么？铁-碳（氯化钠溶液）是原电池吗？为什么？氢气-氧气（氢氧化钠溶液）是原电池吗？为什么？试写该电极反应式和电池反应式。你对原电池的认识有什么新的突破？	分析、思考、总结、归纳，深化、提升认识	学生对原电池新的认识： 1．原电池的电极材料可以相同也可以不同。 2．原电池的电极必须不同。 3．电极不仅仅指电极材料，应该包括电极材料的周围环境。

    本次课是成功的，可以从以下三个方面体现出来：

1、学生在课堂上充分地交流，踊跃地发言，积极地动手实验，学生思维活跃，课堂气氛热烈，从学生讨论中看出，学生对于概念本质的认识不断深化。

2、本人采用对比实验法测查所用教学模式的教学效果，即选择各方面情况相当的两个班，一个班作为实验班，采用以上的基于探究的教学模式进行教学，另一个班作为对比班，采用常规教学模式进行教学。课后对学生概念实质的掌握情况进行测试，两班的学生在分析任一装置能否产生电流时能够抓住氧化还原反应这个核心，从两极是否有电势差角度分析的学生人数统计如下：

关于“原电池”概念本质的认知测试结果比较

项目 班级	人数	所占比例
实验班	30	63.8%
对比班	20	44.4%

实验班中能够抓住概念的本质去分析问题的学生人数比对比班多，可见，利用新课程的教学内容和教学理念，选择与之相适应的基于探究的教学模式进行概念教学，不仅没有违背大纲教材的教学要求，相反有利于学生更深刻更透彻地掌握化学概念，有利于激发学生学习化学概念的兴趣，另外也有利于培养学生的探究意识、思考意识和合作意识。

参考文献：

［1］    王磊等编著．初中化学新课程的教学设计与实践[M]．北京：高等教育出版社，2003，8：4

［2］    王磊等编译．科学学习心理学[M]．海口：海南出版社，2000，1：43-57

［3］    全日制普通高级中学教科书《化学》（必修加选修）第二册第四章第四节《原电池的原理及其应用》

“新世纪版”（山东科技出版社）《化学反应原理》（选修）第一章第三节《化学能转化为电能---电池》