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【摘要】原电池相关内容一直是高中化学教学的重点难点之一，是历年高考中的热点内容。本文以《原电池》为研究内容，以任教的高二年级2个理科班（共105人）为研究对象，以构建主义思想下的教学策略之一——探究学习为教学策略，发现学生有关原电池相关知识的相异构想。在此基础上，進行归因分析，实施促进学生概念转变的教学策略，帮助学生建构科学的概念。最后，通过相异转变率统计数据分析问题解决的成效，得出转变学生相异构想的教学策略，从而提升教学的有效性。
【关键词】原电池;相异构想;教学策略
原电池相关内容一直是高中化学教学的重点和难点之一，高考中对其考查的方式较为灵活，多与生产、生活相联系，是利用课本知识综合分析和解决实际问题的载体之一，因此是历年高考中的热点内容。而在原电池的教学中，由于电子转移和定向移动、离子定向移动都是抽象的，难以观看和触摸;加上原电池知识需要的知识储备较多，如电解质、氧化还原反应、离子反应以及物理的电流、电路知识等，知识的综合性强，学生学习起来难度较大。为了更有效地提高课堂效率，我们必须深入研究好针对原电池相关内容的教学策略。
建构主义学习理论认为，学习是学生自己建构知识的过程。学生不是简单被动地接收信息，而是主动地建构知识;他们根据自己的经验背景，对外部信息进行主动的选择、加工和处理，以此来获得知识。因此，研究学生已有的知识经验，有利于突破教学的重点、难点。学生已有的知识经验对新学知识不仅可能起着正迁移的作用，也可能起着负迁移的作用，而当已有知识经验与新学知识矛盾、不一致的地方，阻碍科学知识的获取时，这类知识经验就称为“相异构想”。因此，要有效地进行科学概念教学，就必须抓好学生的相异构想的研究。
本文以人教版选修四《化学反应原理》第四章第一节《原电池》为研究内容，以任教的高二年级2个理科班（共105人）为研究对象，以构建主义思想下的教学策略之一——探究学习为教学策略，发现学生有关原电池相关知识的相异构想的问题。其研究路线是：一是组织前测，对学生进行相异构想的诊断;二是归因分析，采取相应策略，开展课堂教学;三是组织后测，做好成效性的分析工作，抓好经验总结。
一、“原电池”相异构想的诊断
如何进行相异构想的诊断，切尔哥斯特（D. F. Treagust）制作了二段式选择测验试题的编制程序，彼得森（R. F. Peterson）和切尔哥斯特也认为，只有学生对某道题目选择内容知识的部分（即第一段的内容选答）和理由部分（即第二段的相异构想选答）都正确，才表示出学生确实对该题持有正确的概念，否则就有可能存在相异构想。依照上述理论，我们采取选择题的形式，针对“原电池”这一主题编制了“原电池二段式选择题测验卷”作为前测题。前测题中设置5道选择题，分别代表“原电池”在高考考查中的5个考点，每道题都由两段组成，选答正确组合所占人数的百分比即代表学生了解该题中正确概念的程度;其他组合方式的选答人数若占全部人数的20%以上，则表示该题项是一种具有代表性的相异构想。学生作答情况见表1。
该表格的数据统计，可见学生存在以下有代表性的相异构想：
第一，T1：Bb选项是该题具有代表性的相异构想。分析这类相异构想，可以测试出学生不能准确把握设计原电池的原理的问题。此类学生虽然知道铝会被浓硫酸氧化，发生氧化还原反应，但忽略了铝被浓硫酸钝化的事实，阻止了铝进一步反应。因此在教学时，需要在课堂强调原电池的设计原理。
第二，T2：Aa选项是该题具有代表性的相异构想。分析这类相异构想，能够反映出测试学生对原电池的构成条件的运用有所欠缺的情况。虽然A装置中满足了构成原电池的条件：有活泼性不同的两个电极材料，有电解质溶液，且形成闭合回路，但装置中并没有自发进行的氧化还原反应。通过与学生访谈得知，一些学生受铝与NaOH 溶液反应的影响，错误地迁移认为铁能与NaOH 溶液反应。因此可得知，学生对金属的化学性质掌握不牢固影响了原电池的学习，在新课引入时应注意对高一相关知识进行复习回顾，达到温故知新的目的。
第三，T3：Aa选项是该题具有代表性的相异构想。分析这类相异构想，能够反映出学生对原电池构成条件之一——电极理解不够全面的缺陷。学生虽然知道电极是能导电的，但除了金属可以导电之外，某些非金属也能导电，如石墨碳。电极中只要求其中一个为金属即可，另一电极只要能导电即可，即金属或非金属均可。为转化此类相异构想，可以增加学生实验，让学生自行组装原电池。
第四，T4：Aa和Bb选项是该题具有代表性的相异构想。分析这类相异构想，可以了解到学生不能灵活运用原电池原理设计原电池的问题。选择Aa的学生，虽然记住负极金属失电子，但对溶液中阳离子来源有相异构想，认为也是正极金属失去的;选择Bb的学生，虽然知道反应中还原剂作电池负极，氧化剂阳离子是来自溶液，但忽略了负极金属活泼性比正极金属活泼性强从而导致错误。这道题综合性较强，也是考试的热点，需要重点突破。
第五，T5：Aa选项是该题具有代表性的相异构想。分析这类相异构想，能够暴露出学生对原电池工作原理不能深刻理解的缺点。此类学生认为，异性电荷相互吸引，所以SO42-离子在正极富集，浓度会变大。他们会这样认为，主要受了物理学的影响，同时也是没有把握原电池工作原理的本质，即负极失电子是电子流出一端，正极得电子是电子流入一端，所以SO42-离子应该在负极富集。在教学时，可通过组装原电池观察电流表指针偏向来展示电子的流向，加深学生对原电池的理解。
二、转变“化学平衡相关计算”相异构想的教学策略
为了转换学生在“原电池”中的相异构想，提高课堂效率，教师要针对不同问题采取不同的教学策略。
1.加强化学实验教学，给学生提供丰富的感性认识
原电池知识理论性强，抽象程度高，学生接受和理解起来存在较大的困难。为了提高学生学习兴趣，降低理解难度，我们可以通过实验教学来处理。例如，在对比带有盐桥的原电池与单液原电池时，可通过观察Zn-Cu单液原电池，发现指针偏转越来越小，引导学生发现此类电池放电效率低的问题，从而提出问题——如何提高原电池的放电效率？通过引入“盐桥”，设计出双液原电池，并与单液原电池对比，并对比出双液原电池的优势，使用更广泛的原因。在此基础上，教师可以带领学生进一步总结出原电池的设计原理和原电池的构成条件。 2.重视正例和反例的辨别，强化对概念的理解
正例，即概念的肯定例证，完全符合概念特征的例证;反例，即否定例证，不符合概念特征的例证。对正例的分析可以具体说明概念的关键特征，对反例的辨别则可以排除无关特征的干扰。例如，在学习了原电池的构成条件后，教师可以呈现几组装置让学生判断是否可以构成原电池。第一组是铜—锌通过导线相连的装置，溶液分别是硫酸铜溶液、蔗糖溶液，设计意图是让学生初步了解电解质溶液的作用;第二组中一个是铜—锌通过导线相连插入稀硫酸中的装置，一个是铜和锌通过上端接触相连插入稀硫酸中的装置，一个是锌和铜分别插入两个独立稀硫酸中，锌和铜上端通过导线连接的装置，设计意图是让学生理解闭合回路;第三组是一极材料为锌片，另一极材料分别是锌片、铜片、石墨和塑料片，通过导线相连，插入稀硫酸中的装置，设计意图是让学生理解电极材料的作用。
3.利用变式，突出原电池概念的本质特征
变式是概念的正例（肯定例证）在无关特征方面发生变化的例证。在学生对概念的关键特征有了基本的理解之后，教师可以通过呈现变式来帮助学生辨别概念的无关特征，更精确的理解概念的含义。例如，随着学习的深入，学生对原电池的电极作用产生了相异构想，认为金属做电极时，一定要参加反应，不能仅仅起到导电的作用。此时，教师可以采用氢氧燃料电池的变式——用两个铂片做电极的电池来转变学生的相异构想。
4.加强合作学习，促进相异构想的转变
合作学习是一种十分有益的学习方式，学生间的相互交流可以很大程度地促进学生的学习。同样的，在进行原电池概念学习时，每个学生都会在自己已有知识经验的基础上，建构起自己对概念的独特理解，通过学生间的合作学习、互相交流，学生不仅能够在表达自己理解时理清自己的思路，而且能听到别人对此概念的理解，学生在把自己的理解与别人的理解进行比较、修正的过程中，最终形成对此概念的科学理解。当然，要达到合作学习的良好效果，需要教师精心设计问题情境，合理分组，并给予学生充分讨论交流的时间。
三、数据分析与教学成果
第一，数据比较分析。针对前测题暴露出来的问题所采取的有针对性教学策略成效如何，我们可以通过后测题进行检测，后测题的设置与前测题的知识和样式一致，均体现了“原电池”高考考查的5个考点，分别让实验班和控制班作答（正答率的数据具体见表2），然后比较对实验班与控制班的正答率，通过比较两类班别前测后测正答率变化情况来分析学生的相异构想转变的效果。表格数据表示，所有考点控制班转变情况均为正值，说明有针对性的课堂教学后，学生对原电池的掌握情况优于预习前，但实验班的相异构想的转变率均高于控制班，实验班相异构想转变成效明显高于控制班，实施的教学策略能明显提高学生对原电池的掌握水平，能提高学生的化学成绩，有利于相异构想的转化。
第二，教学成效分析。本文选取了“原电池”这一主题开展实验研究，通过前测和后测、实验班和控制班的数据分析，可以说实验是初见成效。其实，学生在原电池的考查重点中离子移动方向方面还存在很多的相异构想，甚至更加集中和具有代表性。通过类比的诊断，让教师更加清楚学生存在的问题，并据此采取有针对性的教学策略，使教学效果得到明显的提升。
总而言之，探究学生已有的认知结构，了解其认知特点，将有助于在教学上转变和消除学生的相异构想，也为教师实施有效教学提供了方向，这确是提高课堂效率的良策之一。
参考文献：
[1]Mulford Douglas R， Robinson Wlllian R. An Inventory for Alter-nate Conceptions among First- Semester General ChemistryStudents.J.Chem.Educ.，2002， 79（6）：739- 743
[2]袁維新.概念转变学习：一种基于建构主义的科学教学模式[J].外国教育研究，2003（6）：22.
【关键词】原电池;相异构想;教学策略
原电池相关内容一直是高中化学教学的重点和难点之一，高考中对其考查的方式较为灵活，多与生产、生活相联系，是利用课本知识综合分析和解决实际问题的载体之一，因此是历年高考中的热点内容。而在原电池的教学中，由于电子转移和定向移动、离子定向移动都是抽象的，难以观看和触摸;加上原电池知识需要的知识储备较多，如电解质、氧化还原反应、离子反应以及物理的电流、电路知识等，知识的综合性强，学生学习起来难度较大。为了更有效地提高课堂效率，我们必须深入研究好针对原电池相关内容的教学策略。
建构主义学习理论认为，学习是学生自己建构知识的过程。学生不是简单被动地接收信息，而是主动地建构知识;他们根据自己的经验背景，对外部信息进行主动的选择、加工和处理，以此来获得知识。因此，研究学生已有的知识经验，有利于突破教学的重点、难点。学生已有的知识经验对新学知识不仅可能起着正迁移的作用，也可能起着负迁移的作用，而当已有知识经验与新学知识矛盾、不一致的地方，阻碍科学知识的获取时，这类知识经验就称为“相异构想”。因此，要有效地进行科学概念教学，就必须抓好学生的相异构想的研究。
本文以人教版选修四《化学反应原理》第四章第一节《原电池》为研究内容，以任教的高二年级2个理科班（共105人）为研究对象，以构建主义思想下的教学策略之一——探究学习为教学策略，发现学生有关原电池相关知识的相异构想的问题。其研究路线是：一是组织前测，对学生进行相异构想的诊断;二是归因分析，采取相应策略，开展课堂教学;三是组织后测，做好成效性的分析工作，抓好经验总结。
一、“原电池”相异构想的诊断
如何进行相异构想的诊断，切尔哥斯特（D. F. Treagust）制作了二段式选择测验试题的编制程序，彼得森（R. F. Peterson）和切尔哥斯特也认为，只有学生对某道题目选择内容知识的部分（即第一段的内容选答）和理由部分（即第二段的相异构想选答）都正确，才表示出学生确实对该题持有正确的概念，否则就有可能存在相异构想。依照上述理论，我们采取选择题的形式，针对“原电池”这一主题编制了“原电池二段式选择题测验卷”作为前测题。前测题中设置5道选择题，分别代表“原电池”在高考考查中的5个考点，每道题都由两段组成，选答正确组合所占人数的百分比即代表学生了解该题中正确概念的程度;其他组合方式的选答人数若占全部人数的20%以上，则表示该题项是一种具有代表性的相异构想。学生作答情况见表1。
该表格的数据统计，可见学生存在以下有代表性的相异构想：
第一，T1：Bb选项是该题具有代表性的相异构想。分析这类相异构想，可以测试出学生不能准确把握设计原电池的原理的问题。此类学生虽然知道铝会被浓硫酸氧化，发生氧化还原反应，但忽略了铝被浓硫酸钝化的事实，阻止了铝进一步反应。因此在教学时，需要在课堂强调原电池的设计原理。
第二，T2：Aa选项是该题具有代表性的相异构想。分析这类相异构想，能够反映出测试学生对原电池的构成条件的运用有所欠缺的情况。虽然A装置中满足了构成原电池的条件：有活泼性不同的两个电极材料，有电解质溶液，且形成闭合回路，但装置中并没有自发进行的氧化还原反应。通过与学生访谈得知，一些学生受铝与NaOH 溶液反应的影响，错误地迁移认为铁能与NaOH 溶液反应。因此可得知，学生对金属的化学性质掌握不牢固影响了原电池的学习，在新课引入时应注意对高一相关知识进行复习回顾，达到温故知新的目的。
第三，T3：Aa选项是该题具有代表性的相异构想。分析这类相异构想，能够反映出学生对原电池构成条件之一——电极理解不够全面的缺陷。学生虽然知道电极是能导电的，但除了金属可以导电之外，某些非金属也能导电，如石墨碳。电极中只要求其中一个为金属即可，另一电极只要能导电即可，即金属或非金属均可。为转化此类相异构想，可以增加学生实验，让学生自行组装原电池。
第四，T4：Aa和Bb选项是该题具有代表性的相异构想。分析这类相异构想，可以了解到学生不能灵活运用原电池原理设计原电池的问题。选择Aa的学生，虽然记住负极金属失电子，但对溶液中阳离子来源有相异构想，认为也是正极金属失去的;选择Bb的学生，虽然知道反应中还原剂作电池负极，氧化剂阳离子是来自溶液，但忽略了负极金属活泼性比正极金属活泼性强从而导致错误。这道题综合性较强，也是考试的热点，需要重点突破。
第五，T5：Aa选项是该题具有代表性的相异构想。分析这类相异构想，能够暴露出学生对原电池工作原理不能深刻理解的缺点。此类学生认为，异性电荷相互吸引，所以SO42-离子在正极富集，浓度会变大。他们会这样认为，主要受了物理学的影响，同时也是没有把握原电池工作原理的本质，即负极失电子是电子流出一端，正极得电子是电子流入一端，所以SO42-离子应该在负极富集。在教学时，可通过组装原电池观察电流表指针偏向来展示电子的流向，加深学生对原电池的理解。
二、转变“化学平衡相关计算”相异构想的教学策略
为了转换学生在“原电池”中的相异构想，提高课堂效率，教师要针对不同问题采取不同的教学策略。
1.加强化学实验教学，给学生提供丰富的感性认识
原电池知识理论性强，抽象程度高，学生接受和理解起来存在较大的困难。为了提高学生学习兴趣，降低理解难度，我们可以通过实验教学来处理。例如，在对比带有盐桥的原电池与单液原电池时，可通过观察Zn-Cu单液原电池，发现指针偏转越来越小，引导学生发现此类电池放电效率低的问题，从而提出问题——如何提高原电池的放电效率？通过引入“盐桥”，设计出双液原电池，并与单液原电池对比，并对比出双液原电池的优势，使用更广泛的原因。在此基础上，教师可以带领学生进一步总结出原电池的设计原理和原电池的构成条件。 2.重视正例和反例的辨别，强化对概念的理解
正例，即概念的肯定例证，完全符合概念特征的例证;反例，即否定例证，不符合概念特征的例证。对正例的分析可以具体说明概念的关键特征，对反例的辨别则可以排除无关特征的干扰。例如，在学习了原电池的构成条件后，教师可以呈现几组装置让学生判断是否可以构成原电池。第一组是铜—锌通过导线相连的装置，溶液分别是硫酸铜溶液、蔗糖溶液，设计意图是让学生初步了解电解质溶液的作用;第二组中一个是铜—锌通过导线相连插入稀硫酸中的装置，一个是铜和锌通过上端接触相连插入稀硫酸中的装置，一个是锌和铜分别插入两个独立稀硫酸中，锌和铜上端通过导线连接的装置，设计意图是让学生理解闭合回路;第三组是一极材料为锌片，另一极材料分别是锌片、铜片、石墨和塑料片，通过导线相连，插入稀硫酸中的装置，设计意图是让学生理解电极材料的作用。
3.利用变式，突出原电池概念的本质特征
变式是概念的正例（肯定例证）在无关特征方面发生变化的例证。在学生对概念的关键特征有了基本的理解之后，教师可以通过呈现变式来帮助学生辨别概念的无关特征，更精确的理解概念的含义。例如，随着学习的深入，学生对原电池的电极作用产生了相异构想，认为金属做电极时，一定要参加反应，不能仅仅起到导电的作用。此时，教师可以采用氢氧燃料电池的变式——用两个铂片做电极的电池来转变学生的相异构想。
4.加强合作学习，促进相异构想的转变
合作学习是一种十分有益的学习方式，学生间的相互交流可以很大程度地促进学生的学习。同样的，在进行原电池概念学习时，每个学生都会在自己已有知识经验的基础上，建构起自己对概念的独特理解，通过学生间的合作学习、互相交流，学生不仅能够在表达自己理解时理清自己的思路，而且能听到别人对此概念的理解，学生在把自己的理解与别人的理解进行比较、修正的过程中，最终形成对此概念的科学理解。当然，要达到合作学习的良好效果，需要教师精心设计问题情境，合理分组，并给予学生充分讨论交流的时间。
三、数据分析与教学成果
第一，数据比较分析。针对前测题暴露出来的问题所采取的有针对性教学策略成效如何，我们可以通过后测题进行检测，后测题的设置与前测题的知识和样式一致，均体现了“原电池”高考考查的5个考点，分别让实验班和控制班作答（正答率的数据具体见表2），然后比较对实验班与控制班的正答率，通过比较两类班别前测后测正答率变化情况来分析学生的相异构想转变的效果。表格数据表示，所有考点控制班转变情况均为正值，说明有针对性的课堂教学后，学生对原电池的掌握情况优于预习前，但实验班的相异构想的转变率均高于控制班，实验班相异构想转变成效明显高于控制班，实施的教学策略能明显提高学生对原电池的掌握水平，能提高学生的化学成绩，有利于相异构想的转化。
第二，教学成效分析。本文选取了“原电池”这一主题开展实验研究，通过前测和后测、实验班和控制班的数据分析，可以说实验是初见成效。其实，学生在原电池的考查重点中离子移动方向方面还存在很多的相异构想，甚至更加集中和具有代表性。通过类比的诊断，让教师更加清楚学生存在的问题，并据此采取有针对性的教学策略，使教学效果得到明显的提升。
总而言之，探究学生已有的认知结构，了解其认知特点，将有助于在教学上转变和消除学生的相异构想，也为教师实施有效教学提供了方向，这确是提高课堂效率的良策之一。
参考文献：
[1]Mulford Douglas R， Robinson Wlllian R. An Inventory for Alter-nate Conceptions among First- Semester General ChemistryStudents.J.Chem.Educ.，2002， 79（6）：739- 743
[2]袁維新.概念转变学习：一种基于建构主义的科学教学模式[J].外国教育研究，2003（6）：22.