《化學(xué)能與電能》第一課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)

雷玉芳

摘 要： 本節(jié)課設(shè)計(jì)緊扣新課標(biāo)對(duì)本節(jié)課的要求 “注重從生活經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)出發(fā)，聯(lián)系日常生活中常見(jiàn)的各種電池，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和分析，幫助學(xué)生更好地理解和掌握本節(jié)知識(shí)”。通過(guò)“水果電池”創(chuàng)設(shè)情境，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)頗有新意，既有助于揭示原電池形成條件，又使學(xué)生體會(huì)到化學(xué)與生活很近，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的思想。設(shè)計(jì)中提出的三個(gè)“思考問(wèn)題”具有很強(qiáng)的指向性，有利于學(xué)生開(kāi)展討論探究，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展探究，充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生相互合作的團(tuán)隊(duì)精神，有助于引導(dǎo)學(xué)生改變學(xué)習(xí)方式。

關(guān)鍵詞： 自我構(gòu)建 外部傳遞 原電池 問(wèn)題情景—實(shí)驗(yàn)探究

一、教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)課是以人教版必修教材《化學(xué)2》第二章第二節(jié)“化學(xué)能與電能”中的第一課時(shí)“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”為教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)的。新課標(biāo)對(duì)本節(jié)課的要求是：“注重從生活經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)出發(fā)，聯(lián)系日常生活中常見(jiàn)的各種電池，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和分析，幫助學(xué)生更好地理解和掌握本節(jié)知識(shí)?！北竟?jié)課內(nèi)容的理論性比較強(qiáng)，涉及的化學(xué)原理與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)有一定的聯(lián)系。通過(guò)動(dòng)手探究原電池的反應(yīng)原理及構(gòu)造，運(yùn)用已有的知識(shí)認(rèn)識(shí)和理解本節(jié)核心知識(shí)，使學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)得到重建，并讓學(xué)生感受到從理論到實(shí)踐的應(yīng)用及化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。

二、學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析

學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)對(duì)金屬活動(dòng)順序、氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)、電解質(zhì)的電離、離子反應(yīng)及化學(xué)反應(yīng)中能量變化等理論知識(shí)有一定的了解，并在物理學(xué)習(xí)中對(duì)于火力發(fā)電工作原理有所了解，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)知識(shí)有非常重要的指導(dǎo)作用，但學(xué)生缺乏微觀原理分析能力及感性的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。因此，本節(jié)設(shè)計(jì)為：“互動(dòng)—實(shí)驗(yàn)探究”的學(xué)習(xí)方法，利用邊講邊實(shí)驗(yàn)探究和多媒體，有效地幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題和困惑。

三、設(shè)計(jì)思想

1.本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)的教育心理學(xué)原理是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀：教師鼓勵(lì)學(xué)生從事積極的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)和思維活動(dòng)，在活動(dòng)中學(xué)會(huì)如何思維，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，從而實(shí)現(xiàn)“知識(shí)是學(xué)生在活動(dòng)中自我構(gòu)建、自我發(fā)現(xiàn)的，而不是從外部傳遞給學(xué)生的”的認(rèn)知目標(biāo)。

2.以學(xué)生親自設(shè)計(jì)、親身體驗(yàn)水果電池為教學(xué)情景，并在一系列合作實(shí)驗(yàn)探究中，讓學(xué)生將觀察到的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)原理相結(jié)合，運(yùn)用化學(xué)知識(shí)分析、思考可能產(chǎn)生的物質(zhì)及發(fā)生的變化以完成本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)。

四、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能：認(rèn)識(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，初步了解化學(xué)電池—原電池的反應(yīng)原理。

2.過(guò)程與方法：通過(guò)觀察分析、實(shí)驗(yàn)探究、合作討論等活動(dòng)形式，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，形成自主探究、合作學(xué)習(xí)的方式。

3.情感態(tài)度價(jià)值觀：以“水果電池”為主線，首尾呼應(yīng)，讓學(xué)生感受科學(xué)探究的艱辛歷程及分享探究成果的愉悅。

五、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：初步認(rèn)識(shí)原電池概念、反應(yīng)原理的理解和電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)；構(gòu)成原電池的基本條件的探究。

難點(diǎn)：從電子轉(zhuǎn)移角度理解原電池反應(yīng)原理及化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。

六、教學(xué)模式設(shè)計(jì)

為了凸顯重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，圍繞“生活即化學(xué)、科學(xué)就在身邊”的思想理念，采用“指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)、探究教學(xué)”模式，以“問(wèn)題情景—實(shí)驗(yàn)探究”為中心的課堂教學(xué)模式。教學(xué)內(nèi)容及學(xué)習(xí)任務(wù)，都是通過(guò)學(xué)習(xí)小組對(duì)“問(wèn)題情景”的討論、探究、實(shí)驗(yàn)、評(píng)價(jià)完成的，突出課堂教學(xué)的實(shí)效性，充分體現(xiàn)新課程理念下“雙主體互動(dòng)式”教學(xué)模式的構(gòu)建。

七、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

創(chuàng)設(shè)情境：1.視頻：將很多橙子分別插上銅片和鋅片，用導(dǎo)線連接起來(lái)給手機(jī)充電。

思考：橙子手機(jī)電池利用了化學(xué)中的哪方面知識(shí)？（教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的現(xiàn)象及蘊(yùn)含的知識(shí)。）

交流討論：學(xué)生思考、交流后得出結(jié)論——原電池。

2.提出問(wèn)題：化學(xué)能否轉(zhuǎn)化為電能？指導(dǎo)學(xué)生制作“水果電池”，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題，引入新課題。

（1）銅片、鋅片同時(shí)插入水果（學(xué)生提前準(zhǔn)備好的水果：蘋(píng)果、橘子、橙子、西紅柿等），并與發(fā)光二極管相連。觀察發(fā)光二極管是否發(fā)亮？（2）銅片、鋅片同時(shí)插入水果，并與靈敏電流計(jì)相連。觀察靈敏電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)？（3）用小刀將水果切割分開(kāi)，使銅片和鋅片分開(kāi)，觀察靈敏電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)？再將水果合攏，觀察靈敏電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)？

思考：（1）上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中看到什么現(xiàn)象？你想到什么？（2）特定條件下的水果電池會(huì)產(chǎn)生電流，你還聯(lián)想到什么？（3）再仔細(xì)想一想：電子從何而來(lái)？電子如何移動(dòng)？水果味道怎樣？離子如何移動(dòng)？

交流討論：學(xué)生討論，提出自己的看法，在教師傾聽(tīng)的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生討論：當(dāng)銅片和鋅片用導(dǎo)線相連同時(shí)插入水果內(nèi)部到底發(fā)生了什么變化，如何能直觀地看到？由水果是酸的味道，引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選擇盛稀硫酸的燒杯替代水果，探究銅片和鋅片用導(dǎo)線相連同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯中能看到什么？

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：（提醒學(xué)生觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）（1）銅片和鋅片的導(dǎo)線之間連接一個(gè)靈敏電流計(jì)，同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯中。（2）用導(dǎo)線把銅片和鋅片連接起來(lái)，同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯中。（3）將一塊銅片和一塊鋅片同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯中（銅片和鋅片不能互相接觸）。

交流討論：（1）實(shí)驗(yàn)1的靈敏電流計(jì)顯示有電流通過(guò)，電流是如何產(chǎn)生的？電子從何而來(lái)？電子如何移動(dòng)？（2）實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3的實(shí)驗(yàn)步驟有何差異？觀察到的現(xiàn)象有何不同？為什么要這樣設(shè)計(jì)？（3）為什么當(dāng)鋅片和銅片連接后同時(shí)插入稀硫酸中，在銅片上看到有氣泡產(chǎn)生？溶液卻都是無(wú)色的？鋅片和銅片上可能各發(fā)生了什么反應(yīng)？（4）1、2、3實(shí)驗(yàn)中鋅片的質(zhì)量將有何變化？溶液中C（H）如何變化？離子如何移動(dòng)？

課件展示：播放微觀和動(dòng)畫(huà)課件，讓學(xué)生感受到現(xiàn)象與對(duì)應(yīng)的微觀變化的本質(zhì)，通過(guò)交流討論，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)并理解鋅與溶液中的氫離子之間是怎么發(fā)生氧化、還原反應(yīng)的，怎樣產(chǎn)生電流？了解化學(xué)能是如何通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能的。

因?yàn)殡娮拥亩ㄏ蛞苿?dòng)而產(chǎn)生了微電流，從本質(zhì)上說(shuō)，這種微電流是在化學(xué)反應(yīng)（兩級(jí)分別發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)）的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。這種裝置是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，叫做原電池。

歸納、板書(shū)：（1）原電池——化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置；（2）原電池的構(gòu)成——用導(dǎo)線連接兩塊活潑性不同的金屬極，同時(shí)插入電解質(zhì)溶液中；（3）原電池的工作原理——兩極分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)

思考：原電池是利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，但是在原電池中，銅片并沒(méi)有參加反應(yīng)，那么，銅片的作用是什么呢？

交流討論：電子在電壓的作用下，才能發(fā)生定向移動(dòng)形成電流。當(dāng)鋅片和銅片同時(shí)浸入電解質(zhì)溶液時(shí)，由于兩種金屬的原子失電子能力不同，會(huì)在兩者之間形成電勢(shì)差，當(dāng)用導(dǎo)線將鋅片和銅片連接起來(lái)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生電流。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：（1）將鋅片和鐵片用導(dǎo)線相連同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯中。（2）將鋅片和石墨棒用導(dǎo)線相連同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯中。

歸納小結(jié)：構(gòu)成原電池的基本要素。

實(shí)踐活動(dòng)：請(qǐng)同學(xué)們利用水果電池讓發(fā)光二極管亮起來(lái)。

（由于開(kāi)始時(shí)學(xué)生用一個(gè)水果做電池連接發(fā)光二極管時(shí)不發(fā)亮，但連接靈敏電流計(jì)時(shí)指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明一個(gè)水果電池產(chǎn)生的電流較小，不能對(duì)外做功，因此二極管不亮。為了呼應(yīng)開(kāi)頭，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使教學(xué)推向高潮，設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)。）

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：用水果（西紅柿、蘋(píng)果、橙子、橘子等）和金屬片制作電池，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活常識(shí)——兩個(gè)干電池串聯(lián)能使燈泡更亮的道理，設(shè)計(jì)將水果電池串聯(lián)起來(lái)后讓發(fā)光二極管亮起來(lái)。

（2）學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，教師參與活動(dòng)并適時(shí)點(diǎn)撥，鼓勵(lì)引導(dǎo)。

交流匯報(bào)：小組代表匯報(bào)設(shè)計(jì)的方案及實(shí)驗(yàn)成果，交流發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及解決的方法。

實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)：師生共同評(píng)價(jià)各小組活動(dòng)情況，展示有創(chuàng)新的小組的實(shí)驗(yàn)成果。

提出問(wèn)題：原電池原理在實(shí)際生產(chǎn)、生活中有什么具體應(yīng)用？

探究：探究鋼鐵在潮濕空氣中易腐蝕的原理：

新舊知識(shí)銜接：在《化學(xué)1》中已經(jīng)接觸過(guò)鋼鐵制品在潮濕空氣里很容易生銹，今天用已學(xué)知識(shí)深入了解腐蝕的原理。

視頻：播放多媒體課件，學(xué)生邊看邊思考邊交流討論，從原電池的角度探究金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)。

交流討論：引導(dǎo)學(xué)生閱讀《化學(xué)1》和《化學(xué)2》資料卡，正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)方程式。

遷移思考：在水閘、水下鋼柱、船艦的尾部、船錨和鍋爐內(nèi)壁，通常將鋅塊鑲嵌在鋼鐵的表面，為什么？

交流討論：學(xué)生類比鋼鐵生銹腐蝕原理進(jìn)行交流討論，提出自己的看法，教師傾聽(tīng)的同時(shí)，指導(dǎo)完善。

講授：由于鋅比鐵活潑，容易失去電子被氧化，變成Zn2+發(fā)生腐蝕，保護(hù)鐵不受腐蝕。鋅充當(dāng)腐蝕的衛(wèi)士，鋅塊不斷地銹蝕而消瘦，以至于最終被新的鋅塊替換上去，卻保護(hù)了它相鄰的鋼鐵安居樂(lè)業(yè)，這是多么可貴的自我犧牲品格?。?/p>

板書(shū)：第二節(jié)“化學(xué)能與電能”（ 第一課時(shí)）

化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

1.原電池——化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置

2.原電池的構(gòu)成——用導(dǎo)線連接兩塊活潑性不同的金屬極，同時(shí)插入電解質(zhì)溶液中

3.原電池的工作原理——兩極分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)

八、設(shè)計(jì)小結(jié)與反思

和諧課堂氛圍的形成來(lái)源于師生情感的互動(dòng)和交流，學(xué)生頭腦中的知識(shí)是一個(gè)主動(dòng)構(gòu)建的過(guò)程，要通過(guò)學(xué)生的自主活動(dòng)才能完成，是教師不能代替的。教師是引導(dǎo)者、促進(jìn)者，是促進(jìn)學(xué)生自主發(fā)展的“催化劑”，充分體現(xiàn)新課程理念下“雙主體互動(dòng)式”教學(xué)模式的構(gòu)建。

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)理念是：?jiǎn)栴}情景—實(shí)驗(yàn)探究。首先讓學(xué)生自帶水果，在教師引導(dǎo)下制作水果電池引入課題——化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。緊接著又帶出問(wèn)題，化學(xué)能是怎么樣轉(zhuǎn)化為電能的呢？再引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究，整堂課中師生的活動(dòng)是互動(dòng)螺旋式上升的，每個(gè)環(huán)節(jié)都由“提出或發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—實(shí)驗(yàn)探究；解決有關(guān)問(wèn)題—在解決問(wèn)題的過(guò)程中獲取知識(shí)技能和完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)—應(yīng)用新知識(shí)、技能解決新問(wèn)題—對(duì)新問(wèn)題解決的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)”等層層遞進(jìn)式構(gòu)成，從而使學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不斷完善，學(xué)習(xí)能力不斷提高。

該論文為甘肅省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2015年度“隴原名師”工作室專項(xiàng)課題《基于新課改的高中化學(xué)課堂教學(xué)模式的探索與實(shí)踐》（GSGB[2015]MSZX100）階段性研究成果。