探究實(shí)驗(yàn)　貫穿課堂
——《化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能》教學(xué)設(shè)計(jì)

朱紅斌（福建省泉州泉港區(qū)第五中學(xué)）

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探究實(shí)驗(yàn)貫穿課堂
——《化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能》教學(xué)設(shè)計(jì)

朱紅斌
（福建省泉州泉港區(qū)第五中學(xué)）

【教學(xué)設(shè)計(jì)理念】

本節(jié)內(nèi)容是現(xiàn)行高中化學(xué)蘇教版必修2專題2第三單元《化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化》的第一節(jié)。在當(dāng)前的教育形勢(shì)下，力求實(shí)現(xiàn)“課程的設(shè)計(jì)以學(xué)生的發(fā)展為本，關(guān)注學(xué)生科學(xué)探究的學(xué)習(xí)過程和方法，以及伴隨這一過程產(chǎn)生的積極情感體驗(yàn)和正確的價(jià)值觀”。電化學(xué)知識(shí)涉及電解質(zhì)溶液、氧化還原反應(yīng)，同時(shí)和生活有關(guān)。因此，這部分內(nèi)容在教材中占有重要地位。也是整個(gè)中學(xué)階段重要的化學(xué)基礎(chǔ)理論之一。學(xué)好電化學(xué)理論，將為學(xué)生解決生產(chǎn)與生活中的實(shí)際問題打下良好的基礎(chǔ)。為學(xué)好化學(xué)電源和金屬的電化學(xué)腐蝕創(chuàng)造了有利條件。因此，本節(jié)課的內(nèi)容具有承前啟后的作用。

【探究目標(biāo)】

1.知識(shí)與技能目標(biāo)：明確原電池的化學(xué)原理；判斷形成原電池的條件。

2.過程與方法目標(biāo)：落實(shí)雙主（學(xué)生為主、實(shí)驗(yàn)為主）一本（教本）教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神；培養(yǎng)學(xué)生初步學(xué)會(huì)獲取信息和加工信息的方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法、對(duì)比法、分析法等研究問題。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：使學(xué)生體驗(yàn)參與獲得知識(shí)過程中的心理感受；培養(yǎng)學(xué)生由實(shí)踐到理論，再由理論指導(dǎo)實(shí)踐的科學(xué)方法；訓(xùn)練學(xué)生在獲得知識(shí)的過程中與人溝通、爭(zhēng)辯、交流的勇氣。

4.科學(xué)方法：學(xué)生通過確定問題、設(shè)計(jì)方案、動(dòng)手操作、表達(dá)與交流、總結(jié)與評(píng)價(jià)的研究性活動(dòng)，體驗(yàn)“問題—實(shí)驗(yàn)—觀察—抽象”的科學(xué)研究方法。

【教學(xué)程序】

（一）創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境

格林太太是一位漂亮、開朗、樂觀的人。當(dāng)她大笑的時(shí)候，人們可以發(fā)現(xiàn)她一口整齊潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙：其中一顆是黃金的——這是她富有的標(biāo)志；另一顆是不銹鋼的——這是一次車禍后留下的痕跡。

自從車禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛、心情煩躁、夜間失眠……醫(yī)生攪盡腦汁，格林太太的病情仍未好轉(zhuǎn)……

一位年輕的化學(xué)家來看望格林太太，并為格林太太揭開了病因。

【設(shè)疑】化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了什么？你能為格林太太開一個(gè)藥方嗎？

（陶行知先生指出“教學(xué)的中心是實(shí)際生活”，教師在實(shí)際生活中去選定某些典型的事實(shí)，激發(fā)學(xué)生的好奇心，使之轉(zhuǎn)化成強(qiáng)烈的求知欲。）

（二）【原電池原理的實(shí)驗(yàn)探究】讓學(xué)生分組交流討論并派代表發(fā)言，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中老師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生觀察鋅棒和銅棒上有無氣泡產(chǎn)生。

探究1：把銅片插入稀硫酸中，觀察有什么現(xiàn)象？

結(jié)論：無現(xiàn)象——不能置換酸中的氫，因?yàn)殂~在金屬活動(dòng)順序表中位于氫的后面。

探究2：把鋅片插入稀硫酸中，觀察有什么現(xiàn)象？

結(jié)論：鋅片附近有氣泡產(chǎn)生——能置換酸中的氫，鋅在金屬活動(dòng)順序表中位于氫的前面。

探究3：把鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，同時(shí)插入到稀硫酸中，有何現(xiàn)象？

結(jié)論：銅片周圍有氣泡生成。

探究4：把鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，中間接上電流計(jì)，同時(shí)插入到稀硫酸中，有何現(xiàn)象？

結(jié)論：銅片周圍有氣泡生成，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。

（教師引導(dǎo)學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)，既讓他們體會(huì)到實(shí)驗(yàn)的樂趣，又培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力以及對(duì)信息分析處理能力。同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)到發(fā)明這么簡(jiǎn)單，從而得到樂趣，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣。）

【思考討論】1.銅片上的氣體是什么？

2.氫元素原來以什么形式存在？

3.從電子得失角度分析，2H+-→H2？

4.電子從何而來？（用實(shí)物投影儀展示）

（這些問題由易到難，符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)過程，同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生在獲得知識(shí)的過程中與人溝通、爭(zhēng)辯、交流的勇氣，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。）

（三）【播放課件】用Flash動(dòng)畫（銅—鋅—稀硫酸原電池的工作原理的微觀過程）

【問題分析】因?yàn)殇\比銅活潑，容易失電子；發(fā)生氧化反應(yīng)（Zn-2e=Zn2+），電子沿導(dǎo)線流向銅片，電子流向銅片后，溶液中的氫離子在銅極附近得到電子產(chǎn)生氫氣（2H++2e=H2↑），發(fā)生還原反應(yīng)，因而銅片上有氣泡產(chǎn)生。從反應(yīng)可看出，鋅片質(zhì)量減少；銅片質(zhì)量不變，［H+］減少。

鋅片Zn-2e=Zn2+氧化反應(yīng)

銅片2H++2e=H2↑還原反應(yīng)

（由于這部分內(nèi)容比較抽象，特別是內(nèi)外電路中電子的傳遞不宜直觀感知，易造成認(rèn)知障礙，利用實(shí)物模型和多媒體輔助教學(xué)手段，讓學(xué)生直觀、形象、生動(dòng)、深刻地來認(rèn)識(shí)原電池的原理，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，建立正確的微觀化學(xué)反應(yīng)。）

【小結(jié)】像這化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置叫做原電池。發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為原電池的負(fù)極（即Zn一極），該極的反應(yīng)為負(fù)極反應(yīng)（Zn-2e=Zn2+）；發(fā)生還原反應(yīng)的一極為原電池的正極（Cu一極），該極的反應(yīng)為正極反應(yīng)（2H++2e=H2↑）；正負(fù)極反應(yīng)總和為電極總反應(yīng)（Zn+2H+=Zn2++H2↑）。

原電池工作原理：相對(duì)較活潑的金屬失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑金屬（負(fù)極）通過外電路流向相對(duì)不活潑的金屬（正極）。

（四）【原電池的形成條件的實(shí)驗(yàn)探究】

（在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，老師巡視時(shí)應(yīng)肯定學(xué)生的正確操作，指出并糾正學(xué)生的錯(cuò)誤操作，指導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。）

實(shí)驗(yàn)步驟：1.將兩銅片用導(dǎo)線連接，插入到稀硫酸中有何現(xiàn)象？可得到什么結(jié)論？2.將兩鋅片用導(dǎo)線連接，中間接上電流計(jì)，插入到稀硫酸中有何現(xiàn)象？可得到什么結(jié)論？

結(jié)論：原電池構(gòu)成的條件是：有兩種活潑性不同的金屬（或一種較活潑的金屬和能導(dǎo)電的非金屬）做電極，較活潑的金屬為負(fù)極，較不活潑的金屬（能導(dǎo)電的非金屬）為正極。

實(shí)驗(yàn)步驟：3.把稀硫酸換成酒精又有什么現(xiàn)象？

結(jié)論：兩極之間充入電解液。

實(shí)驗(yàn)步驟：如果Zn與Cu分別裝在兩個(gè)燒杯中又有什么現(xiàn)象？

結(jié)論：形成閉合回路。

實(shí)驗(yàn)步驟：將Cu與C同時(shí)插入到稀硫酸中有何現(xiàn)象？可得到什么結(jié)論？

結(jié)論：原電池的反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。

（原電池的形成條件是本節(jié)課的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，而這里讓學(xué)生通過對(duì)原電池的形成條件的探究實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象中得出結(jié)論，推導(dǎo)出形成的條件，通過對(duì)比的方式和討論的形式，從而實(shí)現(xiàn)突破重難點(diǎn)的目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于嘗試、探索的精神。）

【練習(xí)鞏固】1.下列哪些裝置能構(gòu)成原電池（課件展示）

（本題是為了鞏固原電池的條件而設(shè)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生由實(shí)踐到理論，再由理論指導(dǎo)實(shí)踐的科學(xué)方法。）

2.請(qǐng)學(xué)生為格林太太開藥方：由于金與鐵（鋼的主要成分）是活動(dòng)性不同的兩種金屬。唾液中含有電解質(zhì)，故構(gòu)成了原電池，產(chǎn)生了微小的電流，使格林太太頭痛，因此必須換掉一顆假牙。

（本題是一個(gè)開放性的題目，答案可多個(gè)，既培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力，又能活躍課堂氣氛。）

【研究性課題】

【作業(yè)】

1.課本P461。

2.請(qǐng)學(xué)生回去做一個(gè)水果原電池，用品：西紅柿、鐵線一段、銅線一段、導(dǎo)線、耳機(jī)。

3.研究干電池的組成，判斷干電池的正負(fù)極材料、電流方向、電子流向，并寫出電池正負(fù)極的電極反應(yīng)、電極總反應(yīng)；通過研究試分析回收舊電池對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面有哪些重要作用。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)如何充分利用舊電池使其變廢為寶。

（結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)教材相關(guān)內(nèi)容提煉研究性課題，其意義有：一是培養(yǎng)學(xué)生的批判意識(shí)，二是深化高考內(nèi)涵，三是滲透研究性學(xué)習(xí)方法。這樣既貼近實(shí)際，又緊貼教學(xué)與高考，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。）

【教學(xué)反思】

本節(jié)課的教學(xué)過程是開放的，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，教師處于幫助、引導(dǎo)的位置。進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)時(shí)能夠保證學(xué)生有充足的時(shí)間和空間，通過小組的合作與交流最終得出結(jié)論，在此過程中激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)會(huì)合作、共享成果的意識(shí)。使學(xué)生在本節(jié)課中認(rèn)真聽講，興趣濃厚，氣氛活躍，發(fā)言積極，樂于探究，學(xué)會(huì)競(jìng)爭(zhēng)，善于合作，取得了意想不到的教學(xué)效果。

·編輯尹軍