摘要：對(duì)原電池原理的清晰認(rèn)識(shí)和正確理解將影響到整個(gè)電化學(xué)知識(shí)體系的學(xué)習(xí)，教師循序漸進(jìn)地引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)探究和由淺入深的理論分析，是學(xué)生輕松學(xué)好原電池原理的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：循序漸進(jìn)；探究；原電池原理

一、 問題的提出

關(guān)于電化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)歷來是中等學(xué)?；瘜W(xué)教與學(xué)中的一大難點(diǎn)。究其原因，是學(xué)生對(duì)電子流向及溶液中H+等陰陽離子的定向移動(dòng)感到困惑所致。要解決好這個(gè)問題，關(guān)鍵是在原電池原理教學(xué)的入門上，應(yīng)遵從循序漸進(jìn)的規(guī)律，使學(xué)生真正弄懂電子的流向和溶液中H+等離子的移動(dòng)方向，樹立起信心，以免將來帶著疑問學(xué)習(xí)新知識(shí)和思考新問題。

常見的教學(xué)套路，大多是從Zn－Cu－稀H2SO4原電池實(shí)驗(yàn)出發(fā)，將一塊銅片和一塊鋅片平行地插入盛有稀硫酸的燒杯中，可以看到鋅片上有氣泡產(chǎn)生，銅片上沒有氣泡產(chǎn)生（圖1）。再用導(dǎo)線把銅片和鋅片連接起來，觀察銅片上有沒有氣泡產(chǎn)生？在導(dǎo)線中間接入一個(gè)電流計(jì)，觀察電流計(jì)的指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)（圖2）？

實(shí)驗(yàn)分析：用導(dǎo)線連接銅片和鋅片后，鋅片不斷溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生，電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明導(dǎo)線中有電流通過。再接下來就是關(guān)于電子流向、氧化還原反應(yīng)的分析，最終導(dǎo)出原電池的概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。然后是配套練習(xí)，在一連串的有關(guān)燒杯——電極——電解液的裝置中，判斷是否原電池及電池的正負(fù)極、電子流向、電流方向、電極的反應(yīng)和現(xiàn)象。

以上教學(xué)工作思路，似乎嚴(yán)密合理。但在實(shí)際教學(xué)過程中我們還是發(fā)現(xiàn)總有那么一些平時(shí)成績(jī)較好的學(xué)生眼光飄忽不定，或低頭看書，或作若有所思狀。對(duì)于老師所提出的問題他們要么不敢回答，要么答錯(cuò)?？梢娝麄兿萑肓死Ь场Ｄ敲磫栴}出在哪里呢？就出在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象本身與理論描述反差太大所造成的疑問上。真實(shí)的反應(yīng)現(xiàn)象是：組成原電池后，鋅片上有大量的氣泡逸出，現(xiàn)象很明顯；而在銅片上只有少量的甚至微量的小氣泡逸出，現(xiàn)象比鋅片上弱多了（圖3）。明明是鋅片和銅片上同時(shí)產(chǎn)生氣泡，而且鋅片上的氣泡還更多，老師卻只顧分析銅片上的氣泡，根本不管大量冒氣泡的鋅片。如此理論描述與實(shí)驗(yàn)事實(shí)的巨大反差，必然使得一部分愛思考的學(xué)生出于探究本能情不自禁地產(chǎn)生疑問，思路不再跟著老師走，自己低下頭來看書尋找答案。而所有的教科書上卻總是告訴學(xué)生：“構(gòu)成原電池后，銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片上不再產(chǎn)生氣體?！崩蠋熕约皶纠碚撆c實(shí)驗(yàn)事實(shí)之間的反差如此之大，難免會(huì)使愛思考的學(xué)生感到困惑，難免要使愛思考的學(xué)生走神，難免要影響到整體的教學(xué)效果。

二、 問題的解決

1. 理論依據(jù)

“我國早在《學(xué)紀(jì)》中就有‘學(xué)不躐等’和‘不陵節(jié)而施’的說法，意思是教學(xué)要按教材的邏輯系統(tǒng)進(jìn)行，不能越級(jí)而進(jìn)?！虒W(xué)的循序漸進(jìn)原則是科學(xué)知識(shí)本身的特點(diǎn)決定的。任何科學(xué)知識(shí)都具有嚴(yán)密的邏輯系統(tǒng)，教學(xué)如果違背了這一系統(tǒng)，學(xué)生只能獲得零散的知識(shí)，這對(duì)未來的工作和進(jìn)一步深造都將造成很大的困難。同時(shí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中一般是沿著從已知到未知，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從生疏到熟練的順序進(jìn)行的，所以循序漸進(jìn)原則也是學(xué)生認(rèn)識(shí)規(guī)律的反映。”“教學(xué)要從學(xué)生原有的水平出發(fā)，由淺入深，由易到難，由近及遠(yuǎn)，由簡(jiǎn)到繁，逐步提高?！币虢鉀Q好上述問題，一定要遵從循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)規(guī)律。最好的方法就是不要過早地讓學(xué)生看到鋅片上產(chǎn)生大量的氣泡，造成先入為主的印象，從而使學(xué)生的注意力一直滯留在鋅片表面為什么還有氣泡產(chǎn)生上而苦思冥想徘徊不前。

2. 操作方法

在盛有稀硫酸的燒杯上貼上一張標(biāo)簽，在標(biāo)簽上寫上“稀H2SO4”字樣，標(biāo)簽的大小以遮住燒杯外圍的一半為宜（圖4），明確告知學(xué)生燒杯里盛有稀硫酸。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將貼有標(biāo)簽的一面背向?qū)W生（即標(biāo)簽朝向黑板），在燒杯里平行插入一塊銅片和一塊鋅片（圖5），使學(xué)生看到鋅片上有氣泡產(chǎn)生，銅片上沒有氣泡產(chǎn)生。接下來提問設(shè)疑：“如果用導(dǎo)線把銅片和鋅片連接起來，請(qǐng)大家想一想，銅片上是否有氣泡產(chǎn)生？”然后按圖6實(shí)驗(yàn)（注意：①實(shí)驗(yàn)前要用砂紙把各連接點(diǎn)重新打磨，盡量避免氧化層所造成的電阻影響，以便電流順暢通過；②如果把鋅片換成鋁片，則銅片上的氣泡會(huì)更明顯的，不妨一試。）學(xué)生看到銅片上有明顯的氣泡生成，電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)（而鋅片則由于被標(biāo)簽遮住了，學(xué)生的注意力暫時(shí)不再延伸）。馬上停止實(shí)驗(yàn)，緊接著分析銅片上產(chǎn)生氣泡的原因：鋅是活潑金屬，容易失去電子。失去的電子通過導(dǎo)線流向銅片，使銅片變成一個(gè)帶負(fù)電的導(dǎo)體，溶液中帶正電的H+定向移動(dòng)到銅片上得電子，被還原成氫原子，氫原子相互結(jié)合成氫氣分子從銅片上逸出。邊描述邊作圖或打幻燈片（圖7）。緊接著討論：“那么鋅片上有沒有氫氣產(chǎn)生呢？”

（停頓兩分鐘）答疑：一方面，由于鋅原子失去電子后，形成Zn2+，環(huán)繞在鋅片的周圍形成帶正電的陽離子圈，H+受其排斥，難以接近鋅片；而另一方面由于鋅片上的電子沿導(dǎo)線流入銅片上，使銅片變成一個(gè)帶負(fù)電的導(dǎo)體，吸引著帶正電的H+，所以H+必然定向運(yùn)動(dòng)到銅片上得電子，生成H2。鋅片上不應(yīng)該再有氫氣生成了。緊接著導(dǎo)出原電池的定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。

板書：鋅片：氧化反應(yīng)，Zn-2e-=Zn2+ 作負(fù)極

銅片：還原反應(yīng)，2H++2e-=H2↑作正極

接下來，再請(qǐng)同學(xué)們看看鋅片上的反應(yīng)是否真的如剛才所分析的那樣，不產(chǎn)生氫氣呢？然后做實(shí)驗(yàn)（此時(shí)把燒杯上貼有紙的一面向著黑板，讓學(xué)生完整地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：銅片上有氣泡逸出，鋅片上仍有大量的氣泡逸出（圖8）。分析：由于鋅片不純，鋅片的表面有許多不活潑的金屬如Pb、Bi、Cu、Sn等或炭的雜質(zhì)微粒與鋅片構(gòu)成了許許多多的微小的局部原電池，因此在鋅片對(duì)外供電的時(shí)候，鋅片上的許許多多的微小原電池也同時(shí)工作，大量地還原H2，產(chǎn)生H2。討論：“溶液中除了H+外還存在哪些離子？構(gòu)成原電池后它們將如何運(yùn)動(dòng)？”最后答疑：“溶液中除了H+外還存在SO42-和OH-，它們將向鋅片定向移動(dòng)；新生成的Zn2+將向銅片定向移動(dòng)?！?/p>

三、 教學(xué)效果分析

原電池原理教學(xué)中所用的Zn－Cu－稀H2SO4原電池在工作時(shí)，實(shí)際上是兩種原電池同時(shí)工作，即Zn－Cu－稀H2SO4原電池和Zn－雜質(zhì)－稀H2SO4原電池一起作用，且后者現(xiàn)象明顯強(qiáng)于前者。如果教師只顧一相情愿地探究Zn－Cu－稀H2SO4原電池原理，忽視Zn－雜質(zhì)－稀H2SO4原電池所造成的視覺沖擊，則后者所產(chǎn)生的無意注意就有可能沖垮教師苦心經(jīng)營的有意注意。

相比之下，經(jīng)過以上這么一番由淺入深、循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)探究和討論分析后，絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)原電池的原理都有了清晰的認(rèn)識(shí)和深刻的理解。同時(shí)也為接下來學(xué)習(xí)金屬的電化學(xué)腐蝕做好了鋪墊，并為學(xué)生輕松學(xué)好電化學(xué)知識(shí)掃清了前進(jìn)道路上的一大障礙。

四、 結(jié)論

在日常的教學(xué)工作中，按照科學(xué)的邏輯系統(tǒng)和學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的規(guī)律順序進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，養(yǎng)成周密的思維能力，那么平時(shí)枯燥的學(xué)習(xí)就將變得更加輕松有趣和水到渠成了。

參考文獻(xiàn)：

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