1. Teaching Science as Inquiry !
—圖說教學的四格簡案—電池—
台師大 化學系
林 如章
rjlin@ntnu.edu.tw
Tel: 02-7734-6222
C : 0952-837-863
20140321 宜蘭 復興國中

2. 外力對物體作功，
使其獲得位能。
外力對正電荷作功，
使其獲得電能。
負電荷？
位能、高低電位、電流、正負電荷
注意正電荷、負電荷的正負電位與能量高低的標示，兩者不同
+
-
電
位

3. 三下
一、電流的效應
1-1 電流的熱效應 實驗1-1 電能的轉換
1-2 電的輸送與消耗
1-3 家庭用電安全
1-4 電池 實驗1-2 鋅銅電池
1-5 電流的化學效應 實驗1-3 水的電解 實驗1-4 硫酸銅溶液的電解
實驗1-5 電鍍─銅片上鍍鋅

4. 我們怎麼教「鋅銅電池」?
月玲老師報告

5. 台灣與日本理科課程單元的比較
日本 國三理科：化學變化與離子
Ch-1 水溶液與離子(Total 16 hr)
單元小節與時數：
1-導電的水溶液
A. 電解質與非電解質(2)
B. 鹽酸的電解(1)
C. 氯化銅水溶液的電解(2)
D. 流經水溶液的電流真面目(2)
2-原子結構、離子結構
A. 原子結構(1)
B. 離子結構(2)
3-電池與離子
A. 電池的發明(2)
B. 電極的化學變化(2)
C. 燃料電池(1)
4-延伸學習--電解與離子(1)
自然與生活科技章節名稱：
單元小節與時數：
國二：酸鹼鹽
3-1 認識電解質(2)
3-2 溶液與離子(2)
3-3 常見的酸與鹼
3-4 酸鹼的濃度
3-5 酸鹼反應與鹽類
國三：電流的效應
1-4 電池 (2)
1-5 電流的化學效應(2)
Ch-2 酸、鹼與離子(Total 12 hr)

6. 日本理科教師的課程單元設計簡介
日本 國三理科：化學變化與離子
Ch-1 水溶液與離子(Total 16 hr)
單元小節與時數：
1-導電的水溶液
A. 電解質與非電解質(2)
B. 鹽酸的電解(1)
C. 氯化銅水溶液的電解(2)
D. 流經水溶液的電流真面目(2)
2-原子結構、離子結構
A. 原子結構(1)
B. 離子結構(2)
3-電池與離子
A. 電池的發明(2)
B. 電極的化學變化(2)
C. 燃料電池(1)
4-延伸學習--電解與離子(1)
有些老師會從「溶液」的話題複習，
溶質、溶劑、水溶液、非水溶液及
酸鹼鹽、濃度等國小或國二已學過的
概念，引出這兩大章的課題。分16課題
的實作教學如下，共計~28節次。
1. 水溶液的導電與否
2. 氯化銅水溶液的電解
3. 氯化銅水溶液的電解機制（銅離子的移動）
4. 鹽酸的電解
5. 食鹽水的電解（水或其他鹽類）
6. 1~5實驗的總結（流經水溶液的電流真面目）
7. 化學電池的基本結構要件（電池的發現）
8. 伏打電池的缺點（電極的化學變化）
9. 乾電池的分解與結構（伏打電池的改良）
10. 燃料電池
11. 水溶液的酸鹼性與指示劑
12. 酸鹼性的真面目（離子的移動、電泳）
13. 鹽酸與氫氧化鈉的中和
14. 硫酸與氫氧化鋇的中和
15. 各式的中和反應與鹽類
16. 中和時的離子量變化
Ch-2 酸、鹼與離子(Total 12 hr)

7. 上課前大聲說---麻煩老師了!!
月玲老師報告

8. 看日本老師上「電池」
月玲老師報告

9. 一、導入(1)---連結舊經驗、引起動機
月玲老師報告
註：備常炭電池的演示實驗

10. 導入(2)---確定今天的課題
月玲老師報告

11. 導入(3)---示範做法及注意事項
月玲老師報告

12. 課前準備---實驗器材
月玲老師報告

13. 二、觀察、實做(1)
月玲老師報告

14. 觀察、實做(2)
1.記錄---數據之外有現象描述
2.定型文引導寫作
月玲老師報告

15. 三、討論、解釋(1)
月玲老師報告

16. 口語發表或小白板展示
三、討論、解釋(2)
月玲老師報告

17. 統整各組實做. 討論結果
四、結論、統整(1)
月玲老師報告

18. 結論、統整(2)
教師做總結或補充
月玲老師報告
註：串連銅線鋁箔電池（Cu-Al foil）

19. 一定要抄的是:今天的課題.結論
結論、統整(3)
月玲老師報告

20. 下課了….
月玲老師報告

21. Prediction 預測
．演示備常炭電池實驗，讓蜂鳴
器鳴叫或 LED 燈具點亮。
．提問：若線路反接，還響或亮？
．再提問：發現有正、負極之後，
那構成電池的要件是什麼？
【教學目標】
利用 Cu、Zn、Al 等金屬與食鹽水組合電
池，產生電流的現象，讓學生分組觀察
與討論，發現構成化學電池的金屬組
合，及其規則性。
【實驗器材與藥品】
．器材：銅片 2、鋅片 2、鋁片 2、燒杯、保利龍
電極固定板、鱷魚夾導線、濾紙、蜂鳴器。
．藥品：食鹽水。
Observation 觀察
．各組依學習單進行各種金屬組
合電池的實驗操作，觀察並紀
錄實驗結果。
【實驗裝置圖與板書示例】
Explanation 解釋
．學生對所觀察到的實驗結
果，分組討論、比較分析、
提出各組的解釋。
．利用「比較分析法」進行衝
突概念的澄清。
．引介串聯銅線電池的現象。
Conclusion 討論
．本節重點回顧。
．以小組合作的方式進行形成性
評量。
【準備工作】
○1 事先將備常炭電池、銅線電池組裝完成。
②預先檢測蜂鳴器、LED 燈具的正、負極。
【教學流程】
＊ 首先利用備常炭電池演示
實驗，喚起學生的舊經驗，
引起學生注意與動機。
＊ 複習「電池正、負極」等先
備概念。
＊ 利用備常炭電池驅動蜂鳴
器，引發學生產生概念衝
突，並讓學生預測構成電池
的可能要件。
＊ 利用具體觀察到的實驗結
果，讓學生從做中學，進而
進行概念改變。
＊ 另外也可同時培養學生正
確的實驗方法與技巧。
＊ 依學習單詳實紀錄蜂鳴器
的響度大小、標記正負電
極，並觀察電極附近有無反
應現象。
＊ 讓各組依實驗結果整理出各
自的解釋。以「比較分析法」
讓學生發現共同見解，建構
電池的構成要件。
＊ 利用串聯銅線電池，讓學生
發現單一電池電流較小，及
不同金屬組合的電流大小。
＊ 回顧本節相關重要概念，並
協助學生將概念進行連
結，進而形成心智模式。
＊ 利用小組討論的方式進行
評量與回饋，並表揚優良組
別，產生正增強。
第一章 電流的效應
1-4 電池 (1/ 2)

22. http://www.youtube.com/watch?v=GfxP2HGrDhQ
備常炭電池
1-4 電池 (1/2)
起
承
轉
合
（備註）

23. 水果電池
1-4 電池 (1/2)
起
承
轉
合
（備註）

24. 第一章 電流的效應 1-4 電池 (1/2)
三 年 班 座號 姓名
〈課 題〉：
〈實 驗〉：將金屬片置入食鹽水中，發現構成電池的組合條件。
1、觀察重點
(1) 電子蜂鳴器的鳴叫情形
․ 聲音的大小?
․ 音樂曲子聽得清楚？
(2) 哪一金屬是正極(+)、負極(-)？
(3) 金屬片表面有無變化？
2、注意金屬片，手指不要刮傷
3、實驗時，戴上護目鏡
〈結 果〉：
電池的金屬電極
電路有電流？
（附註）電子蜂鳴器的鳴叫情形
、金屬片的變化(+)極 (-)極
Cu Zn
Zn Cu
Cu Cu
Zn Zn
Zn Al
Al Zn
Cu Al
Al Cu
Al Al
〈結 論〉：
[重 點]
構成電池的金屬組合
(+)極 備常炭
(-)極 Al
將 和 的金屬組合的話，就構成電池。
起
承
轉
合
1-4 電池 (1/2)

25. D0005401157_電池の金属と水溶液－中学
http://cgi2.nhk.or.jp/school/movie/clipbox.cgi?das_id=D0005401157_00000&keepThis=true&
TB_iframe=true&width=920&height=480
1-4 電池 (1/2)
起
承
轉
合
構
成
電
池
的
組
合
條
件

26. D0005401160_乾電池のしくみ－中学
http://cgi2.nhk.or.jp/school/movie/clipbox.cgi?das_id=D0005401160_00000&keepThis=
true&TB_iframe=true&width=920&height=480
1-4 電池 (2/2)
起
承
轉
合
解
剖
乾
電
池
（乾電池的結構）

27. 那『電』是怎麼被發現的勒？？
18世紀的有一天，賈法尼利用銅刀在鐵盤
上解剖青蛙到一半，發生了……
當蓄積在肌肉內的電力開
始放電時，肌肉就會產生
活動，因此將他命名為
「動物電」
1-4 電池 (2/2)
起
承
轉
合

28. D0005401840_ガルバーニの動物電気－中学
http://cgi2.nhk.or.jp/school/movie/clipbox.cgi?das_id=D0005401840_00000&keepThis=
true&TB_iframe=true&width=920&height=480
1-4 電池 (2/2)
起
承
轉
合
（賈法尼的動物電）
賈
法
尼
的
動
物
電

29. 但是伏打推論青蛙腿跳動的原因
可能是因為不同的金屬所造成的
於是製造了…
伏打電堆
鋅片
電解質
銅片
1-4 電池 (2/2)
起
承
轉
合

30. D0005401841_ボルタの電堆（でんたい）と電池－中学
http://www2.nhk.or.jp/school/movie/clipbox.cgi?das_id=D0005401841_00000&keepThis=
true&TB_iframe=true&width=920&height=480
1-4 電池 (2/2)
起
承
轉
合
（伏打電堆與電池）
伏
打
電
堆
與
電
池

31. D0005401158_ボルタの電池の欠点－中学
http://cgi2.nhk.or.jp/school/movie/clipbox.cgi?das_id=D0005401158_00000&keepThis=
true&TB_iframe=true&width=920&height=480
1-4 電池 (2/2)
起
承
轉
合
（伏打電池的缺點）
伏
打
電
池
的
缺
點

32. D0005401159_ダニエル電池－中学
http://cgi2.nhk.or.jp/school/movie/clipbox.cgi?das_id=D0005401159_00000&keepThis=
true&TB_iframe=true&width=920&height=480
1-4 電池 (2/2)
起
承
轉
合
（丹尼爾電池）
丹
尼
爾
電
池

33. D0005401267_ルクランシェ電池－中学
http://cgi2.nhk.or.jp/school/movie/clipbox.cgi?das_id=D0005401267_00000&keepThis=true&
TB_iframe=true&width=920&height=480
勒克朗舍（George Leclanche’）
1-4 電池 (2/2)
起
承
轉
合
（勒克朗舍電池）
勒
克
朗
舍
電
池
→
鋅
銅
電
池
實
驗

34. 口語表達：若沒有鹽橋，鋅銅電池便不能發生反應，
也不會產生電流。
若有鹽橋，則產生電流，正、負兩極的
反應可以用下列方程式來表示：
負極（－極）
正極（＋極）
二、廣義的定義：（板書、講義）
1. 氧化：失去電子的半反應稱為氧化，或一原子氧化數增加的反應稱為氧化。
氧化反應：Zn → Zn2＋＋2e－
2. 還原：獲得電子的半反應稱為還原，或一原子氧化數減尐的反應稱為還原。
還原反應：Cu2＋＋2e－ → Cu
電子的得失：
（國中既有經驗 → 小結論 → 再舉例說明）
4. 國中三下 Ch-3.3 電池
起
承
轉
合

35. 利用酸性水溶液與金屬板，分別為進行了實驗一~三，其步驟與結果分述如下。
<實驗一>
(1)分別將少量的鎂帶、鋅片、鐵片、銅片放入甲~丁等四支試管中。
(2)再將稀鹽酸分別注入甲~丁等四支試管，觀察其是否產生氣體。若產生氣體時，利用如圖 1 所示裝置，
以排水集氣法收集氣體。
(3)將點燃的火柴棒分別接近<實驗一>步驟(2)收集氣體的各試管口，觀察其變化情形。 圖 1
<結果一>
甲試管~ 乙試管 丙試管 丁試管
金屬 Mg Zn Fe Cu
產生氣體 O O O X
產生氣體(O)的強弱情形以甲試管最快又量多，依序乙試管、丙試管，
而丁試管則沒有氣體產生(X)。將點燃的火柴棒分別接近收集氣體的各試管口，皆產生爆鳴聲。
<實驗二>
(1)分別將鋅片、銅片與小風扇以導線連接，再分別以導線將伏特計的負極(-)端接鋅片、正極(+)端
接銅片。
(2)如圖 2 所示，將鋅片、銅片放入裝有稀鹽酸的燒杯中，使兩金屬片相互隔開不接觸，量測兩金
屬間的電位，並觀察兩金屬表面、小風扇的變化情形。
(3) 將<實驗二>步驟(1)、(2)鋅片和銅片的組合，改成鋅片和鋅片、銅片和銅片，分別重複實驗二
的步驟(1)、(2)，進行同樣的實驗。 圖 2
<結果二>
金屬組合 鋅片和銅片 鋅片和鋅片 銅片和銅片
兩金屬間電壓(V) 0.70 0.00 0.00
接(+)端金屬表面 產生氣體 產生氣體 沒發生變化
接(-)端金屬表面 產生氣體 產生氣體 沒發生變化
小風扇的情形 轉動 沒轉動 沒轉動

36. 試依上述實驗的結果，回答以下問題。
1、在<實驗一>，為何能利用排水集氣法來收集甲試管所產生的氣體， 試以該氣體的特性來說明之。
2、有關<實驗一>甲試管中的離子數和 pH 值的變化，下列敘述何者正確？
(A) 與鎂帶放入之前比較，氫離子減少，pH 值變小
(B) 與鎂帶放入之前比較，氫離子減少，pH 值變大
(C) 與鎂帶放入之前比較，氫離子增加，pH 值變小
(D) 與鎂帶放入之前比較，氫離子增加，pH 值變大
3、在<實驗二>鋅片和銅片的組合中，有關銅片表面的化學變化，下列哪一模型示意圖的敘述正確？
模型示意圖中分別以● ：銅原子、● 2+
：銅離子、○ ：氫原子、○ +
：氫離子、․ ：電子表示之。
(A) (B) (C) (D)
參考 2014 東京都立高中聯合入學考試題酸鹼鹽與電池之整合試題

37. <實驗三>
除<實驗二>步驟(1)、(2) 的鋅片、銅片之外，再加上鎂帶、鐵片重新組合，利用同樣裝置，
分別量測各金屬組合間的電壓。實驗過程中，若伏特計指針往左偏轉，則將連接(+)、(-)端
的兩金屬交換重測。
<結果三>
接伏特計(+)端的金屬
Mg Zn Fe Cu
接伏特計(-)端的金屬
Mg 0.00 V 0.85 V 1.40 V 1.55 V
Zn 0.00 V 0.55 V 0.70 V
Fe 0.00 V 0.15 V
Cu 0.00 V
試依上述實驗的結果，回答以下問題。
4、由<結果一>和<結果三>得知，兩相異的金屬片在稀鹽酸中會產生電壓。有關產生較大電壓的
金屬組合，下列敘述何者最為適切？
(A) 與稀鹽酸反應，且較易產生氣體的兩金屬之組合
(B) 與稀鹽酸反應，且較不易產生氣體的兩金屬之組合
(C) 與稀鹽酸反應，且產生氣體的難易度相差較大的兩金屬之組合
(D) 與稀鹽酸反應，且產生氣體的難易度相差較小的兩金屬之組合
參考 2014 東京都立高中聯合入學考試題