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时间:2018-07-07
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1、“宏观―微观―符号”三重表征下的原电池原理教学摘要:“宏观-微观-符号”三重表征是化学学科特征的思维方式,能增进学生对化学知识的理解,优化学生的化学知识结构。文章结合物理学科最简单的电路图,用“宏观-微观-符号”的思想探析原电池原理的教学。中国9/vie 关键词:宏观;微观;符号;原电池原理 :1008-0546(2017)03-0046-02中图分类号:G632.41文献标识码:B doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.03.015 一、教学思路 宏观表征是指肉眼可观察到的现象在学生头脑中的反映,微观表征主要是指肉眼不
2、可见的微粒的组成与结构、反应机理和微粒的运动等微观属性在学生头脑中的反映,符号表征是指符号(主要有化学用语、微粒结构示意图和结构式,以及一些图形、模型等)在学生头脑中的反映[1]。通俗点说,化学学习过程,很多的就是观察了宏观现象,描述了宏观现象,尝试着从微观上进行解释,然后用相关的符号将其表达出来,从而形成内在逻辑的知识结构。 苏教版化学2专题2第三单元第一节“化学能转化为电能”,即原电池原理的教学,正是“宏观-微观-符号”三重表征的具体实例之一。以下简述相关教学片断。 二、教学过程 1.认清最简单的电路图(说明:所有图中均未画出开关)。 (1)标出电
3、源的正负极及电流方向。 (2)指明:①电荷的定向移动形成电流; ②电流方向与正电荷运动方向一致,与负电荷运动方向相反; ③外电路中电流从正极流出,流入负极;内电路中电流从负极流向正极。 设计意图:用学生熟识的物理学科知识,为下面认识原电池的正负极、电子的运动方向及溶液中的阴阳离子迁移方向做很好的铺垫。 2.演示图2的实验。 3.描述实验现象:灵敏电流计指针发生偏转,�片不断溶解,铜片表面有气泡产生,锌片表面也有气泡产生。 设计意图:实验是中学生学习化学的有效手段之一。做实验,观察实验,描述实验现象,都是学生建立宏观表征的过程。 4.认识Zn-
4、Cu-稀硫酸原电池的原理。 (1)根据实验中灵敏电流计指针的偏转方向,在图2中依次标出电流方向、正负极、电子(e-)的运动方向及溶液中H+、SO42-的迁移方向,得到图3。 设计意图:灵敏电流计指针的偏转方向,属于宏观可见的;据此正确的标出电流方向,对于学生而言又具有简单的可操作性。进一步地明确“Zn为负极、Cu为正极,e-、SO42-的迁移方向,H+的迁移方向”,都成为了顺理成章的事情。这个过程是从宏观走向微观的一步,也是帮助学生建立微观表征的过程。而最后图片3的呈现,正是符号表征的体现。(说明:由Zn产生的Zn2+及溶液中的OH-的迁移方向暂不进行标注
5、的原因是为了让板书相对简约一点。当然,这一点也可以在课中提问学生以了解学生对本节的掌握情况。) (2)比对图3与图1 指出:共同点①灵敏电流计与小灯泡都属于用电器,它们与导线共同组成外电路; ②Zn-Cu-稀硫酸原电池,相当于电源,其内部属于内电路; 不同点是物理学科更多地关注电流方向,而化学学科更多地关注本质层面的“微观的”粒子的迁移方向,而两者本身的关系又是表里如一且互相印证的。 设计意图:不难发现,两幅图片具有高度的统一对应性。这个过程,是“宏观-微观-符号”三者有机融合的过程,并且这样刻意的安排,能有效地突破判断原电池中电子、阴阳离子迁移方向
6、这一教学难点。 (3)结合实验现象和图3,书写电极反应式及电池反应式并解读其含义。 负极反应式表明了锌片逐渐溶解的过程,锌失去的电子沿着导线流入铜片,锌失去电子后变成Zn2+进入溶液并向正极(Cu)迁移。铜片表面产生的气泡,正是H+向正极(Cu)迁移并获得电子而得到的氢气。 设计意图:按照宏观表征(实验现象)和微观表征的宏观呈现(图3),收集线索,再次微观探析,最终使符号表征得以宏观呈现(电极反应式及电池反应式),促进了学生对“宏观-微观-符号”进行深度的融合,增进了学生对化学知识的理解,优化了学生的化学知识结构。 5.升华:学生解读剩余的一个实验现象
7、――锌片表面也有气泡产生 如果这个时候,学生不再只是说出:锌可以与稀硫酸反应产生氢气,而是能说出:实验所使用的锌片不可能是纯锌,而不纯的锌片浸入稀硫酸中本身已经构成了原电池,那么,原电池原理才算真正地融入了学生的化学知识结构中。 设计意图:我们不能消除一切阻力,也不能把第二个斜面做得无限长,所以伽利略的斜面实验是个“理想实验”,或者可以说成是一个模型。图2所示,也是一个模型,因为当我们真正实验的时候,我们没有纯锌、纯铜。而正是模型和实际实验的相互反馈,指引着我们探索物质世界的规律。 三、教学反思 上述的教学片断,经历了实验、宏观现象描述、模型对比、微观
8、探析和符号表征等过程,是“宏观-微观-
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