《銅鋅原電池原理》微課程設計

李大明

課前自主學習任務單

一、學習指南

● 1.課題名稱：

魯科版高一年級化學必修2《銅鋅原電池原理》

● 2.達成目標：

通過觀看教學視頻和完成自主學習任務單規定的任務，能理解原電池的工作原理，能判斷電池的正負極，能判斷外電路中電子的流向、電流的流向以及內電路中離子定向移動的方向，學會分析和書寫電極反應式。

● 3.學習方法建議：

根據視頻要求完成自主學習單上相應的任務。如果學習中遇到困難，可以暫停或回放，直到完成為止。如果還有疑惑或建議，請記錄在學習任務單的“困惑與建議”一欄，并在課堂上集中探討。

● 4.課堂學習形式預告：

展示自主學習成果—學生分組實驗—協作探究—完成自我檢測—教師巡視，進行個性化輔導。

二、學習任務

通過觀看教學錄像自學，完成下列學習任務：

（1）觀看實驗視頻一，將銅片、鋅片平行插入稀硫酸中，觀察產生的現象并做解釋。

（2）請用離子方程式表示鋅片上產生大量氣泡的原因，并用單線橋法表示出反應中電子轉移的方向和數目。在這個反應中能量轉化的主要形式是什么？

（3）觀看實驗視頻二， 請思考并解釋： 當插在稀硫酸中的銅片和鋅片用導線連接起來時，銅片上有什么現象？電流計指針偏轉說明了什么？在這個反應中能量轉化的形式發生了什么變化？

（4）根據實驗現象并結合動畫模擬來填空：

①負極（片），正極（片）：

②外電路電子流向：

外電路電流流向：

內電路離子移向：

③電池反應（總化學方程式）：

④動腦思考：對比電池反應與鋅和稀硫酸反應的離子方程式，你能發現什么？

三、困惑與建議

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《銅鋅原電池原理》解析

上海師范大學黎加厚教授提出了微課程設計的ADDIE模型，即分析、設計、制作、應用、評價。我在進行微課程設計時以此模型為指導，為微課程的教學性、科學性和系統性提供了保證。

● 分析

微課程的選題一般選擇教材的重點、難點和易錯點等，我選擇的課題是魯科版高中化學必修2《銅鋅原電池原理》。原電池原理是中學化學重要的基礎理論之一，也是電化學部分的核心內容。但是這一知識點很抽象，理論性很強，學生理解起來難度較大，很多學生難以在頭腦中建立起電子在電池的正、負兩極間轉移的微觀模式，所以有必要將其制作成微課程讓學生在課前進行自主學習。

依據教材的要求并且結合學生的實際認知發展情況，我明確了本節微課程要達成的目標是掌握和理解銅鋅原電池的工作原理，其中包括：能夠判斷銅鋅原電池的正、負極;能夠判斷外電路中電子的流向、電流的方向以及內電路中離子定向移動的方向;學會書寫銅鋅原電池的電極反應式。

● 設計

要使學生達成所設定的目標，需要設計好學生課前自主學習任務單（以下簡稱“任務單”）。任務單由學習指南、學習任務、困惑與建議三個組成部分。

學習指南包括課題名稱、達成目標、學習方法建議和課堂學習形式預告等四個子項。通過學習指南設計，使學生明確自主學習的主題和達成目標的要求，對學生通過什么樣的方式進行學習就可以達成學習目標提供了建議，了解了教師關于課堂學習形式的設計，學生可以明確自己在課堂上將要進行和參與哪些活動，明確課前自主學習微課程與將要進行的課堂學習之間有著密不可分的關系，從而能更加積極主動地投入到自主學習中去。

學習任務是任務單的主體部分，是學生的自主學習能否達成目標的重要保證，學習任務的要求必須具體，可操作性要強，讓學生只要完成學習任務就能達成設定的目標。根據本節微課程需要達成的學習目標，我制定了四項學習任務。

困惑與建議部分是學生在進行自主學習之后，將自己在自主學習過程中遇到的問題以及對微課程的一些建議進行記錄，留待課堂學習時與教師和同學交流。

● 制作

我制作了相應的微視頻以幫助學生順利完成任務單相關學習任務。本節微視頻時長6分51秒，使用Camtasia 8.0進行錄制和后期加工處理。整個微視頻的講解對學生都使用第二人稱“你”，這樣可以讓學生在觀看微視頻時感覺教師好像直接面對自己一樣，增加了親切感，無形中拉近了師生之間的距離。

微視頻首先展示日常生活中常見的各種各樣的電池圖片，簡要介紹化學史——伏打電池的起源，以激發學生的學習興趣，同時讓學生明確本節微課程的學習任務就是研究銅鋅原電池的工作原理。

播放實驗一視頻：將鋅片和銅片平行插入到稀硫酸中，引導學生觀察實驗現象。學生可以觀察到在鋅片上產生了大量的氣泡，而銅片上沒有氣泡產生（為了使學生更加清晰地觀察到實驗現象，在微視頻的后期制作時，我對產生相關實驗現象的局部都進行了放大處理）。實驗一視頻播放完后，字幕顯示“請暫停播放，完成學習任務單中的兩項學習任務”。此時，學生需要暫停視頻播放，并完成任務單上相應學習任務，根據學生已學過的知識，會比較容易完成任務中的問題和練習。

在此基礎上我提出問題：如何將反應釋放的能量轉化為電能呢？為了讓學生明確思考的方向，降低思考的難度，同時給予學生啟發：如果能讓鋅失去的電子不是直接傳給H+，而是通過外加導體間接傳遞，就可以發生電子的有序流動，外加導體上就能形成電流，使化學能轉化為電能（對“不直接”、“間接傳遞”、“有序流動”等重點詞進行了顏色強調和符號標注）。

繼續播放實驗二視頻：將實驗一中的銅片和鋅片分別用導線連接在電流表的正、負兩極，引導學生觀察銅片上有什么現象，電流計的指針發生了怎樣的變化？學生會觀察到銅片上竟然會有氣泡產生，同時電流計的指針發生了偏轉，這個實驗結果出乎意料，自然而然會引發其思考。同樣，實驗二視頻播放完后，學生需要暫停視頻，完成任務單學習任務3。

為進一步解釋銅片上產生氣泡的原因，我將銅鋅原電池原理的微觀過程制作成Flash動畫：電子持續從鋅片沿導線轉移到銅片上，與此同時鋅片上不斷有鋅離子進入稀硫酸溶液并移向銅片，溶液中的氫離子也不斷向銅片定向移動并在銅片上得到電子產生氫氣氣泡。模擬動畫的使用讓銅鋅原電池中電子的移動、兩極發生的變化以及在溶液中離子的移動這些抽象的微觀過程變得直觀、生動。學生通過觀看動畫并聯系物理學科的相關知識，很容易判斷出銅鋅原電池的正負極、外電路中電子的流向、電流的流向以及溶液中離子定向移動的方向，同時學會將作為負極的鋅片發生的氧化反應和在作為正極的銅片上氫離子發生的還原反應表示為電極反應的書寫方法，明確如果將二者相加并把電子約去就可得到銅鋅原電池的電池反應式，學會了以上知識學生自然就可以順利完成任務單上有關銅鋅原電池原理的學習任務4。

自此，學生從電子轉移的角度理解了化學能向電能轉化的本質，完成了思維上由抽象到具體、由現象到本質的飛躍，突破了本節微課程的重點和難點。

微視頻最后對所學內容進行了簡單小結，指出原電池是利用自發進行的氧化還原反應將化學能轉化成電能的裝置，在構成原電池前后反應的實質并沒有發生改變，只是能量的轉化方式發生了變化。同時提出對所學知識的延伸思考：如果改變銅鋅原電池的電極材料，或者更換電解質溶液，是否能形成原電池？通過問題激發學生在課堂上進行科學探究的渴望。

在完成學習任務的基礎上，我提供了幾道與學習任務難度相當的題目讓學生練手，使其有機會印證自主學習成效，獲取學習成就感。另外，我還設計了根據銅鋅原電池的工作原理，讓學生自己在家制作一個水果電池的實踐作業，培養學生學以致用、發揮自己的想象力和創造力進行動手實踐的能力。

● 應用

我制作的微課程在課前發給學生供學生在家自主學習時使用。在課堂上，首先進行自主學習成果展示的環節，學生在此環節中展示自己自主學習微課程的收獲，提出學習中遇到的困惑和對微課程的建議，然后進行小組內的合作討論。學生在回答形成原電池的一般條件時遇到了障礙，于是自然需要分組來進行合作探究。我為每個小組準備了多種不同的電極材料和電解質溶液，要求學生自己設計實驗方案，通過審核的學生可以自己動手進行實驗、觀察并記錄實驗現象，進而展開討論分析，最終總結出形成原電池的一般條件。在做實驗的過程中，有的學生可能會發現預料之外的現象，他會把疑問提出來，同學們一起來討論，當學生用自己已有的知識難以解釋問題的時候，教師應給予學生幫助。最后，學生完成課堂檢測，教師在學生中巡視并進行個性化輔導。

● 評價

在“翻轉課堂”的教學實踐中，課前學生在任務單的指導下觀看微視頻順利達成設定的學習目標，掌握了銅鋅原電池的工作原理，完成了“知識傳授”過程;在課堂上我指導學生通過討論、交流完成了“知識內化”，同時在此基礎上通過分組實驗實現了對形成原電池的一般條件的“知識探究”。學生通過這種“實踐─認識─再實踐”的親身體驗的學習過程，加深了對知識的理解，激活了學習內驅力，啟迪了思維，培養了科學精神和創新能力，真正體現了自身的主體地位。