基于科學取向教學論的概念課型教學實踐

鄭麗瑜

科學取向教學論對教學實踐的重要貢獻，就是它認識了不同類型的學習與教學策略、教學評價之間的必然聯系。根據該教學論可將現有中學化學課堂教學分為如下幾類課型：元素化合物課、概念課、原理課、基本技能課、高級技能課、復習課等。

其中，概念課的教學具有三個顯性的教學任務：

1.知道概念是什么（名稱、定義、屬性和例證分析）；

2.運用概念去辦事（分類、屬性的運用）；

3.辨明新概念與有關概念的關系，形成概念系統。

因此，根據概念課的顯性教學任務，我們在設計教學環節時一般按照以下的順序。

1.獲得概念：提供盡可能充足的實驗事實或數據或經驗，加以歸納、概括形成概念。或通過復習原有概念，并分析與新概念的關系，用演繹的方法形成概念。

2.明確概念的適用范圍和條件：初步建立概念后，通過解釋、判斷正或反例、主動舉例等變式訓練，理解概念的本質屬性，明確其適用范圍和條件等。

3.運用概念對外辦事：通過在新的情景中運用概念進行分類或解釋、比較新舊概念、運用概念的屬性作出推論等變式訓練，鞏固、內化新概念，形成概念系統。

本文是基于科學取向教學論的理論指導，對人教版必修2《原電池》的教材內容與學生學習能力起點、教學目標（終點）等進行分析，通過創設情境，激發學生興趣；提供驗證實驗，習得原電池概念，理解原電池的工作原理；通過科學探究，總結構成原電池形成的條件，力圖幫助學生在學習原電池相關知識的過程中，培養運用原電池相關知識解決問題的能力。

一、教學背景分析

1.教材分析

原電池原理是中學化學重要基本理論之一，從反應物之間電子轉移的角度看，原電池概念的形成是氧化還原反應本質的拓展和應用；從思維角度看，“將化學能直接轉化為電能”的思想，是對火力發電的原理“化學能一熱能一機械能一電能”思維方式的反思和突破。

2.學生分析

經過一年半化學的學習，學生已經掌握了金屬的活動性順序，氧化還原反應等相關知識，學生也已經具備了一定的基礎知識和分析問題、解決問題的能力。

同時由于原電池學生第一次接觸學習，學習上力求激發興趣，不宜馬上拓展。

二、教學目標分析

課標要求：《化學課程標準》對于原電池的要求描述是：舉例說明化學能與電能的轉化關系及其應用。

1.寫圖示——明確“教什么”（表1）

2.定內容，析途徑——確定教學方法和學習途徑

根據圖式，本節課主要學習原電池定義（命題學習）、原電池原理（宏觀一微觀一符號三重表征學習）、原電池形成條件（實驗歸納途徑學習）。

3.清序列——確定教學順序

（1）寫出主要結論和建立的邏輯過程（見表2）

（2）獲得結論的途徑

學生學習經歷遵循實驗歸納途徑：提出問題、假設猜測、規劃研究方案、設計實驗、執行實驗、處理數據、獲得結論等環節。

4.教學目標的設置

科學取向教學論強調目標的導學、導教和指導測量和評價的作用。為此，教學目標設置要簡明、精要，可以觀察和測量。教學目標應陳述預期學生學習的結果，用學生通過學習后會做什么（技能）和會說什么（知識）來陳述目標。本節課的教學目標設置如下：

.

（1）了解原電池的定義：知道火力發電的原理是將化石燃料燃燒放出的能量（即化學能）先轉變為機械能再轉變為電能，知道原電池是化學能轉化為電能的裝置。

（2）理解原電池的工作原理：能以銅鋅原電池（稀H：SO4作電解液）為例，從宏觀（實驗現象）——微觀（線路中電子、溶液中離子流動的方向分析）——符號（電極反應式）三重表征，判斷正負極，正確規范書寫電極反應方程式。

（3）通過探究實驗，能說出原電池形成的條件，會判斷原電池裝置圖，了解對比實驗在科學探究中的運用，學會控制實驗條件的研究方法。

5.知識類型分析（見表3）

綜上，本節課屬于概念課的范疇。以下是教學實踐過程。

2.教學流程

環節一：獲得概念

通過火力發電初步習得化學能可以轉化為電能。

[引入]展示“西紅柿”電池（激發興趣和探究欲望），沒有電，為何燈泡會亮呢？

[討論]物質中的化學能有無可能轉化為電能呢？又是如何轉化的？今天我們一起來學習原電池。首先我們看課本第40頁，通過圖2—7，我們可以了解到我國目前發電總量構成中，火電仍居榜首。結合圖2-8燃煤發電過程中能量是如何轉化的？

[提問]上述能量轉化過程有何弊端？

[小結]環境污染，轉化步驟多、損失大，有無化學能直接轉化為電能的裝置？

[師生小結]原電池的定義：我們把化學能轉化為電能的裝置叫做原電池

設計意圖：以一個水果電池進行課堂引入，馬上抓住了學生的注意力，激起學生的興趣，喚起其好奇心。后續提供了火力發電的弊端，引導學生選擇一種能將化學能直接轉化為電能的化學反應，然后提出原電池概念，水到渠成。

環節二：明確概念的適用范圍和條件

提供實驗事實，理解原電池的工作原理（宏觀一微觀一符號三重表征學習）

[提問]要將化學能直接轉化成電能，必須要選擇合適類型的化學反應。電流是電子的定向移動引起的，在前面學過的哪種反應類型有電子的轉移？

[學生回答]氧化還原反應。

[過渡]要想使氧化還原反應釋放的能量不通過熱能直接轉變為電能，就要設計一種裝置，使氧化反應和還原反應分別在兩個不同的區域進行，并使其間的電子轉移，在一定條件下形成電流。

宏觀：

[演示實驗]實驗2-4：將鋅片和銅片用導線連接（導線中間接入一個電流表），平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現象并準確記錄。

微觀：

[提問]第41頁《學與問》：根據你所了解的電學知識，你知道電子是怎樣流動的嗎？你如何判斷裝置的正、負極？

[學生回答]電子從負極流向正極，電流表指針偏向的是正極。

[教師設疑]1.銅不與稀硫酸反應，銅片上的氣體是哪里來的？

2.氫離子轉變為氫氣所需的電子從何而來？

討論結果預設：鋅失去的電子通過導線轉移到銅片上，氫離子在銅片上得電子轉變為氫氣；

電流計指針偏轉說明導線中有電子流過，證明氫離子得到的電子確實是鋅片失去，通過導線傳遞到銅片上的。

設計意圖：我們發現電流表的指針發生偏轉，說明產生了電流，通過實驗，引導學生從三重表征學習原電池的工作原理，過程中從實驗現象中設計疑問，讓學生更深刻理解原電池工作原理。

環節三：明確概念的適用范圍和條件

通過實驗探究，總結原電池形成的條件（實驗歸納途徑學習）

提出問題：

[過渡]原電池的發明實現了化學能和電能的直接轉化，怎么判斷一個類似的裝置能否組成原電池？（能否有電流產生）

猜想、設計方案并實驗：

[學生活動]第41頁“科學探究”，學生自行從給定的實驗用品中選擇組成原電池，畫出電池裝置示意圖。根據小組畫出的示意圖進行實驗，討論哪些裝置可以形成原電池。（使學生學會控制實驗條件的方法，探究原電池的組成條件）

實驗用品：鋅片、銅片、鐵片、石墨電極各兩套，導線、金屬夾、靈敏電流表、稀硫酸、酒精溶液、燒杯。

[講解]根據學生可能的實驗結果cu-zn、Cu-Fe、Cu-C、Cu-Cu、Zn-Fe、Zn-C、Zn-Zn、Fe-c、Fe-Fe、C-C等可能組合進行分析，得出可形成原電池的裝置。

思考討論與處理數據：

[思考與交流]通過以上實驗，原電池應由哪幾部分構成，各起什么作用？構成一個原電池需要哪些條件？（教師還可以根據學生提出的實際情況進行更深的探討，在探究中點燃學生思維的火花。）

得出結論：[小結]組成原電池的條件：應由有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導體）作電極；電解質溶液提供離子移動；導線，使兩極相連形成閉合電路。相對活潑的金屬做負極。

[教師強調]構成原電池的條件：兩極一液成回路。

設計意圖：這是課本的科學探究，按照實驗歸納學習的途徑，通過讓學生自主設計原電池裝置，分析歸納總結出原電池形成的條件，培養學生思考和探究的思維能力。此環節可以按照學生的水平層次，教師可進行改進。

環節四：運用概念對外辦事

運用原電池原理解決問題

1.下列各裝置中能組成原電池的是（ ）

2.“西紅柿”電池中燈泡為何亮了？

3.故事：在倫敦的上流社會，有一位貴族夫人格林太太，她有一口整齊潔白的牙齒。但其中鑲有兩顆假牙：一顆是黃金的一這是格林太太富有的象征；另一顆是不銹鋼的（這是一次車禍留下的痕跡）。

令人百思不解的是：打從車禍以后，格林太太經常頭疼，夜間失眠，心情煩躁……盡管一些國際上知名的專家教授絞盡腦汁但格林太太的病癥未能有絲毫的減輕，而且日趨嚴重……她的病真的就沒治了嗎？

后來是一位化學家解除了她的痛苦。通過這節課的學習，你能知道是怎么一回事嗎？

設計意圖：通過對原電池的學習，運用所學知識解決生活中的問題，學以致用，培養學生解決問題的能力，體現化學學科的價值，生活處處是化學。

[課堂小結]

四、教學實踐反思

本教學實踐研究，在科學取向教學論的指導下，通過理論與實踐結合，以“原電池”的教學實踐為例，總結出中學化學概念課型的一般教學規范。同時，課堂教學有差異性，科學取向教學論是個“理念”，它必將要求教師在根據實際的學情和教學內容上進行調整，吃透教材和課標，確定好教學目標，進行符合學生認知水平的教學設計，實施有效教學。

筆者向部分學生了解了上課后的感受與收獲，大部分學生都提到一點，就是這些原來感覺復雜的概念，現在變得簡單且易懂。科學取向教學論指導下的概念課課型通過獲得概念、明確概念和運用概念這三步，幫助學生更好地去掌握概念。在教學設計中，既要能夠有效解決問題，也要能夠讓學生容易掌握，關鍵在于如何去設計解決問題的操作步驟。