《化学能与电能》第一课时教学设计

 

一、设计思想

 

根据课标的要求，在课堂教学中实施以探究为核心的多样化教学方式，本课根据学生已掌握的有关知识入手，通过小组合作学习，实验探究来组织课堂教学。

 

1、从对“火力发电”进行完整透彻的剖析入手，提出如何将化学能直接转化为电能，引入新课学习。

 

2、通过的化学实验，帮助学生探究和理解化学能转化为电能的原理，并认识其本质是氧化还原反应。

 

3、学生根据提供的材料，设计装置示意图，并根据示意图进行分组实验、小组讨论，判断哪些装置可以形成原电池，最终得出构成原电池的条件的结论。

 

4、通过课本上的实践活动——水果电池的制作，实现本课教学内容的应用和延伸，让学生体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。

 

二、教材分析

 

1、本节在教材中的地位及作用

 

本节课是新课标人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能与电能》的教学内容，是电化学中的重要知识。初中化学已经从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量。该节内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。该节分为两课时教学，本课为第一课时。通过本课的学习，能使学生清楚地认识原电池的工作原理和构成条件，初步形成原电池的概念，并能够写出电极反应式和电池反应方程式。

 

生活在现代社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。当学生了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后，会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。正是基于学生的这种心理特征，教材开始的几个设问，把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”研究之中。从能量转换角度看，本节课程内容是对前一节课中“一种能量转化为另一种能量，能量也是守恒的；化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善。从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用；从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是对“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。

 

2、教学目标

 

（1）知识与技能

 

①初步掌握原电池的概念和形成条件，理解原电池的原理。②训练学生的实验操作技能。

 

（2）过程与方法

 

①通过教师创设问题情境、学生进行实验探究，帮助学生自主建构原电池的概念，理解和掌握原电池的原理。②通过化学史实引导学生以问题为中心发现问题、解决问题的学习方法。

 

（3）情感态度与价值观

 

①通过对原电池工作原理及条件的探究，培养浓厚的学习兴趣，养成严谨求实的科学态度。②利用微型实验进行探究，树立绿色化学理念，培养科学发展观，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。

 

3、教学重、难点

 

教学重点：原电池的工作原理和构成条件。

 

教学难点：通过对原电池实验的探究，引导学生从电子转移角度理解化学能转化为电能的本质。

 

三、学情分析

 

高一学生好奇心强，思维活跃，能积极主动地学习。学生在必修1中已经学习了钢铁的腐蚀，在日常生活中也见到各种类型的电池，认识到生活中处处有化学。也已经习惯了新教材的学习思路和学习方法，同时已具备一定的化学思维基础和基础实验技能，这些都将提高学生学习本课的积极性，也为提高学生的课堂解决问题能力和实践动手能力创造了条件。

 

四、教学策略与教学手段

 

(1)采用以实验探究的方法为主导， 综合运用观察法、实验法、发现法、讨论法等方法。

 

(2)借助问题探究、实验探究等手段，运用计算机多媒体技术等辅助手段。

 

五、学法指导

 

由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度，但学生初次接触电化学知识，对原电池的工作原理有神秘感和探索欲望，要充分利用学生的好奇心和求知欲，设计层层实验和问题情境，使学生在自主实验、积极思考和相互讨论中自己发现问题、分析问题和解决问题。

 

根据学生的知识结构、心理特点和教学内容的实验需要，采用分组实验探究、问题探讨、分析推理和比较归纳等方法，并结合多媒体进行辅助教学。在实验→观察→讨论→推测→验证的过程中，学习和理解原电池的概念、原理和构成条件。通过本课的学习，使学生养成善于观察、善于思考的习惯，并学会运用观察、比较、归纳等方法去分析、解决问题，达到学以致用的目的。

 

六、教材处理

 

1、把教材中“实验2-4”改为5个对比分析的探究实验,并增加原电池产生电流原因的实验探究和原电池形成条件的实验探究，以培养学生的观察能力、思维能力、实验能力。主要采用了实验探究法、问题探讨法、分析推理和比较归纳法等教学方法，更好地突出本课重点，突破难点，完成教学目标。

 

2、通过播放原电池工作原理的flash动画，将学生看不见的微观世界宏观化，从而降低教学难度，增强教学的直观性，有利于帮助学生理解化学能转化为电能的原理，并认识其本质，提高了课堂效率。

 

七、教学程序

 

教与学是有机结合而又对立统一的，良好的的设想，必须通过教学实践来实现。

 

（一）创设问题情景，引导学生建立新思维

 

1、创设问题情景，引入课题

 

（1）指导学生阅读课本关于电力在当今社会的应用和作用，提出问题：物质中的化学能在什么条件下能转化为电能呢？又是如何转化的呢？

 

（2）多媒体呈现2001年我国发电总量构成图和火力发电的相关图片、影响和图表，引导学生分析燃烧的氧化还原本质及其能量的变化。

 

2、建立新思维，提出新的研究任务

 

（1）引导学生讨论分析火力发电的利与弊，提出问题：能否将化学能直接转化为电能？怎样实现这个转变？

 

（2）通过分析火力发电的利与弊，实现从“化学能→热能→机械能→电能”思维模式向“将化学能直接转化为电能”新思维模式的转换，同时形成高效利用燃料，不浪费能源，积极开发高效清洁燃料的意识。

 

这种通过问题情景的引入方法，不仅能激发学生的学习兴趣和探究热情，又能使学生明确学习目标，进入学习主题，避免思维的盲目性。

 

（二）师生互动，传授新知

 

这部分的教学分为原电池的工作原理和原电池的构成条件两部分的学习。为了更好地完成教学目标，达到良好的教学效果，采用分组探究，再结合设疑法，分析推理和比较归纳法等教学方法，并结合多媒体进行教学。

 

1、原电池原理教学时，我采用问题引导，实验探究，动画模拟，讨论交流，归纳总结等方法。

 

(1)设置阶梯式问题，对学生进行探究思路引导：

 

问题1：氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能转化为热能，再经过一系列能量转换环节才能转化为电能。那么要使氧化还原反应释放的能量不经过热能，而直接转化为电能，所要解决的第一问题是什么？（电子的定向移动形成电流）

 

问题2：若将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，那么，怎样架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，同时形成电流？

 

问题3：怎样知道所架设的桥梁中有电子流过？ 如何从电学角度考虑仪器选择和组装问题？

 

通过这些问题，既可以帮助学生理解实验设计的思路和实验操作的原理，顺利完成实验；又可以培养学生质疑问难的精神，掌握质疑问难的方法，提高质疑释疑能力。

 

(2)实验探究：原电池及其原理

 

将学生分为两组，进行实验探究，观察实验现象并记录，小组成员根据每组实验设置的问题，进行交流讨论，列出自己的想法。

 

[投影实验内容]

实验序号	实验1	实验2
实验步骤	锌片插入稀硫酸	铜片插入稀硫酸
实验现象
思考问题   寻找答案	问题1：反应中哪种物质失去电子？哪种物质得到电子？ 问题2：Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中的H＋的？问题3：怎样想办法让这种电子的转移变成电流？
组内交流   列出想法

 

实验序号	实验3	实验4
实验步骤	将锌片和铜片用导线连接，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。	将锌片和铜片用导线连接，插入盛有稀硫酸的烧杯中，在导线之间接入灵敏电流计，观察现象。
实验现象
思考问题   寻找答案	问题1：反应中哪种物质失去电子？哪种物质得到电子？ 问题2：电子从Zn到溶液中H＋经历了哪种途径？问题3：导线在这个过程中起到什么作用？问题4：电流计在这个过程中起什么作用？
组内交流   列出想法

 

通过学生的实验操作及能实验现象的观察，发现实验③和实验④中化学能直接转化为电能。并对实验结果进行探讨交流，要将化学能直接转化为电能，必须将氧化反应和还原反应在不同区域进行，同时架设桥梁，使电子从还原剂区域转移到氧化区域，形成电流。将化学能转化为电能的装置，叫做原电池。这样做不仅培养学生的实验动手操作及分析观察能力，而且通过实验说话，避免了教师教学上单调性。

 

[动画模拟]铜锌电池的工作原理

 

通过具体生动的动画，将学生看不见的微观世界宏观化，从而帮助学生明确原电池的化学原理，学生归纳，共同完成：

 

（1）电极反应式和总反应方程式：

 

负极(锌)： Zn－2e^－＝Zn^2＋ （氧化反应）    正极(铜)： 2H⁺＋2e^－＝H₂↑（还原反应）

 

        总反应式： Zn＋2H⁺＝Zn^2＋＋H₂↑

 

（2）原电池中的电极名称：

 

负极：电子流出的一极（如上述原电池中的锌片）； 正极：电子流入的一极（如上述原电池中的铜片）

 

2、教材中“构成原电池的条件”这一讨论题，问题过于空泛，考虑到学生的知识迁移能力和概括能力还不是很强，单纯的讨论可能会无从谈起。因此，我在这部分内容教学时，主要采用实验探究法。把学生分3个小组，共9个实验，每组都是对比实验。通过本组实验装置是否产生电流，若不能产生，与铜锌原电池对比，分析可能的原因；若能产生，也与铜锌原电池对比，有什么共同点，从而得出原电池的构成条件之一。

 

[投影实验内容]

 

实验序号	第一组实验①②③④
实验装置	①　　　　　　　 ②　　　　　　　　③　　　　　　　④
实验现象
实验结论

 

实验序号	第二组实验⑤⑥⑦
实验装置	⑤　　　　　　　      ⑥　　　　　　　      ⑦
实验现象
实验结论

 

实验序号	第三组实验⑧⑨
实验装置	⑧　　　　　　　　　　　　　　⑨
实验现象
实验结论

根据学生的实验结果，引导学生分析总结原电池的构成条件。

 

“师生互动”式教学模式是以问题的发现、探究及解决为主要线索，教学中突出教师的主导性和学生的主体性在探究过程中的合作与互动，最终达到培养学生发现问题及解决问题能力的目的。在操作中，教师要及时捕捉学生在探究过程中碰到的问题或困难，适时予以指导和调控，防止学生在探究过程中出现盲目性、随意性与低效性。对学生来说，学习过程的每一个环节，都需要发挥主观能动性，在不断思考和探索中去自我建构，完善认知结构。

 

（三）反馈练习

 

适当的课堂练习一方面是学生对本堂课学习情况的反馈，同时使学生对所学知识巩固加深。为此，使用多媒体展示，根据条件组合原电池。

 

（四）实践活动

 

在完成上述内容后，指导学生制作水果电池，培养学生实践创新能力。从正逆两个方面锻炼学生对原电池构成条件的应用，而且达到学以致用，使学生觉得化学就在我们身边，从而激发学生学习兴趣，启迪学生思维。

 

（五）课堂小结

 

一堂课接近尾声时，适当的课堂小结是必要的，它不仅仅是本节教学知识的回放，还可将本节课知识贯穿联系起来，起到画龙点睛的作用。

 

（六）作业布置 （课本P.41 “科学探究”， 课本P.44 .1）

 

适当的课后作业既有助于教师对学生情况的掌握，也有利于学生加深对所学知识的应用。

 

八、效果预测

 

通过这样教学过程的实施，将难点建立在实验基础上进行分散，将使学生易于理解和掌握，培养了学生实验探究的能力，突显了重点，突破了难点，能够达到预期的教学目标。