不同版本必修教材中“化學能與電能”內容的比較

趙玉峰　陳冬梅

化學能與電能的轉化與我們的日常生活生產的聯系非常緊密，化學能與電能的轉化是化學學科重要的原理性知識。筆者對比現行人教版、蘇教版和魯科版三種必修教材，尋找內容和理念的異同，使教學更優化。

1.課程標準的教學要求

根據表1分析，必修教材對于化學能與電能的轉化要求有四個特征：①要求不高，僅限于認知性學習目標的水平的“舉例”、“說明”和體驗性學習目標的水平的“認識”等；②內容淺，包括化學能轉化為電能的實例及應用、電能轉化為化學能的實例和應用、新型電池的重要性，不要求深究相互轉化的原理；③重視體驗，課程標準提出三點活動與探究建議，有查閱資料，有實驗，有調查，形式多樣，體驗課堂上探究的樂趣，也感受化學對生活、生產的意義；④緊密聯系生活生產，能源與材料、信息被稱為現代社會繁榮和發展的三大支柱，課程標準規定的內容標準和活動與探究建議均與現實的生產和生活緊密聯系，特別是制作簡易電池是用生活中的材料制作。

2.化學能與電能內容所屬專題體系比較

本內容在不同的教材中均安排在化學2專題2（第二章）部分，不同教材對該專題的知識安排有其獨特性見表2。

不同教材中本專題的知識點及呈現順序不同，人教版和蘇教版只是順序不同，而魯科版則有較大的體系差異。如魯科版教材將化學鍵知識放在專題2，而不是按照課程標準要求的放在專題1；魯科版教材將電化學知識放在“化學反應的利用”一節，而“化學反應的利用”一節包含“利用化學反應制備新物質”和“化學反應為人類提供能源”兩部分內容，人教版和蘇教版教材將利用化學反應制備新物質的內容分散在元素化合物知識中。

3.化學能與電能知識及其呈現比較

對比不同教材，關于化學能與電能知識及其呈現見表3。

對比不同版本教材，均重點通過鋅、硫酸、銅原電池的實驗探究，認識化學能可以轉化為電能，初步認識原電池反應的原理，但也有明顯的內容和設計理念的差異。

3.1原電池的實驗探究及分析過程不同

3.1.1人教版和魯科版教材均直接用導線將鋅片和銅片相連，并接上電流計，插入稀硫酸中，觀察現象；蘇教版則安排了遞進對比實驗如下：

實驗1：把一塊鋅片和一塊銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯里，觀察實驗現象。

實驗2：把一塊鋅片和一塊銅片同時插入盛有稀硫酸的燒杯里，觀察實驗現象。

實驗3：用導線把試驗2中的鋅片和銅片連接起來，觀察實驗現象。

實驗4：在實驗3的導線中間連接一個靈敏電流計，觀察實驗現象。

蘇教版實驗設計采用對比法，利用前后現象差異，特別是鋅片上產生氣泡還是銅片上產生氣泡的實驗矛盾激發學生的認知沖突，有利于進一步深思其原理，但實驗流程貌似比較冗長。建議教師在課堂上借鑒蘇教版中的實驗流程，刪除實驗1，而采用實驗2、實驗3、實驗4的流程。

3.1.2教材中關于原電池反應（工作）原理的插圖也不同，人教版沒有原理（工作）圖，蘇教版和魯科版中的反應原理（工作）圖給出的信息量不同。蘇教版和魯教版插圖均表示了原電池反應中的電極反應和電子的轉移，不同點在于：①魯科版教材插圖中鋅電極上畫了個缺口，表示鋅片逐漸反應溶解，蘇教版沒有，魯科版更形象；②魯科版教材插圖比蘇教版的多了離子的定向移動方向，雖然課程標準中沒有相關要求，但對于學生電化學知識的整體建構比較有益（見表4）。建議教師在課堂上給學生展示魯科版教材中插圖并稍作講解，為化學反應原理中相關知識點提前做鋪墊。

3.1.3教材中關于原電池中電子流入流出的原因表述不同。人教版和魯科版說明了金屬鋅和銅的活動性不容，鋅更容易失去電子，被氧化為Zn2+進入溶液，而蘇教版教材則沒有說明為什么鋅失去電子而銅不失去電子。基于知識的建構及遷移角度考慮，教學中應該說明金屬的活動性差異導致的得失電子的電極材料或離子不同。

3.2水果電池實驗活動安排位置及功能不同

不同教材均安排了水果電池的設計，提高學習興趣，只是魯科版將水果電池的設計放在“習題與活動”中。水果電池設計的活動目的不同，人教版教材通過水果電池讓學生思考“化學電池應由哪幾部分構成，各起什么作用”；蘇教版教材讓學生“制作簡易電池，并測試是否有電流產生”，感受化學能轉化為電能；魯科版雖將水果電池放在“習題與活動”中，但要求觀察“所用金屬不同時電流計示數的變化”，這樣的要求更能體現科學活動的意義之一即發現新問題，促進學生新的思考。建議教師在課堂上安排水果電池實驗活動，綜合人教版和魯科版教材中水果電池實驗活動的功能，不僅僅感受電流的產生、增強趣味性，更要發揮實驗對原電池構造知識的探究功能，可以引導學生發現新問題，增強探究動力，提升科學素養。

3.3關于化學電源的介紹不同

人教版和蘇教版教材中用較多篇幅介紹了多種化學電源的結構及反應原理，學生很好地了解到化學電源在日常生活及高科技領域的重要應用，蘇教版教材還安排了燃料電池的活動與探究實驗，而魯科版只用一小段說明化學電源的應用和化學電源的研究趨勢。建議在課堂教學中要切合課程標準，多舉實例，特別是充電電池和新型燃料電池的應用，課堂上重點突出各種電池的能量轉化形式，對其結構或反應原理留給學生課后閱讀了解。

3.4關于電能轉化為化學能的介紹不同

蘇教版教材介紹電能轉化為化學能即電解原理及其應用，而另兩種教材則沒有提及電解原理，人教版教材只在介紹充電電池時提及由電能轉化為化學能，再由化學能轉化為電能的能量轉化形式，魯科版教材雖提及充電電池，但并沒有提及能量轉化形式。課程標準要求“舉例說明化學能與電能的轉化關系及其應用”，要包含電能轉化為化學能。從這個意義上講，蘇教版教材內容體系相對更全面，電解反應在物質制備過程中有重要意義，學生已有的元素化合物知識結構中已經有具體的電解反應事實，教學中不可忽略這些具體的電解反應事實，雖然不要求了解具體的反應原理，但要求知道電解過程中的能量變化即電能轉化為化學能。

不同版本的教材內容體系和理念不同，在教學中要切合課程標準，吸取不同教材的優點，最大限度地促進學生知識的建構和科學素養的提升，全面實現新課程三維目標。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）[M].人民教育出版社，2003.