《化學能與電能》第一課時教學設計

雷玉芳

摘 要： 本節課設計緊扣新課標對本節課的要求 “注重從生活經驗和已有知識出發，聯系日常生活中常見的各種電池，通過對實驗現象的觀察和分析，幫助學生更好地理解和掌握本節知識”。通過“水果電池”創設情境，實驗設計頗有新意，既有助于揭示原電池形成條件，又使學生體會到化學與生活很近，培養學生學以致用的思想。設計中提出的三個“思考問題”具有很強的指向性，有利于學生開展討論探究，通過問題引導學生開展探究，充分發揮學生的自主學習能力，培養學生相互合作的團隊精神，有助于引導學生改變學習方式。

關鍵詞： 自我構建 外部傳遞 原電池 問題情景—實驗探究

一、教學內容分析

本節課是以人教版必修教材《化學2》第二章第二節“化學能與電能”中的第一課時“化學能轉化為電能”為教學內容進行設計的。新課標對本節課的要求是：“注重從生活經驗和已有知識出發，聯系日常生活中常見的各種電池，通過對實驗現象的觀察和分析，幫助學生更好地理解和掌握本節知識?！北竟澱n內容的理論性比較強，涉及的化學原理與學生的生活經驗有一定的聯系。通過動手探究原電池的反應原理及構造，運用已有的知識認識和理解本節核心知識，使學生的知識結構得到重建，并讓學生感受到從理論到實踐的應用及化學與生活的緊密聯系。

二、學生學習情況分析

學習本節課之前，學生已經對金屬活動順序、氧化還原反應實質、電解質的電離、離子反應及化學反應中能量變化等理論知識有一定的了解，并在物理學習中對于火力發電工作原理有所了解，這對學生學習本節知識有非常重要的指導作用，但學生缺乏微觀原理分析能力及感性的實驗體驗。因此，本節設計為：“互動—實驗探究”的學習方法，利用邊講邊實驗探究和多媒體，有效地幫助學生解決學習過程中可能遇到的問題和困惑。

三、設計思想

1.本節課教學設計的教育心理學原理是建構主義學習觀：教師鼓勵學生從事積極的實驗活動和思維活動，在活動中學會如何思維，培養他們的創新能力，從而實現“知識是學生在活動中自我構建、自我發現的，而不是從外部傳遞給學生的”的認知目標。

2.以學生親自設計、親身體驗水果電池為教學情景，并在一系列合作實驗探究中，讓學生將觀察到的現象和實驗原理相結合，運用化學知識分析、思考可能產生的物質及發生的變化以完成本節教學設計。

四、教學目標

1.知識與技能：認識化學能轉化為電能，初步了解化學電池—原電池的反應原理。

2.過程與方法：通過觀察分析、實驗探究、合作討論等活動形式，體驗科學探究的樂趣，形成自主探究、合作學習的方式。

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

五、教學重點和難點

重點：初步認識原電池概念、反應原理的理解和電極反應式的書寫；構成原電池的基本條件的探究。

難點：從電子轉移角度理解原電池反應原理及化學能向電能轉化的本質。

六、教學模式設計

為了凸顯重點，突破難點，圍繞“生活即化學、科學就在身邊”的思想理念，采用“指導發現、探究教學”模式，以“問題情景—實驗探究”為中心的課堂教學模式。教學內容及學習任務，都是通過學習小組對“問題情景”的討論、探究、實驗、評價完成的，突出課堂教學的實效性，充分體現新課程理念下“雙主體互動式”教學模式的構建。

七、教學過程設計

創設情境：1.視頻：將很多橙子分別插上銅片和鋅片，用導線連接起來給手機充電。

思考：橙子手機電池利用了化學中的哪方面知識？（教師引導學生關注生活中的現象及蘊含的知識。）

交流討論：學生思考、交流后得出結論——原電池。

2.提出問題：化學能否轉化為電能？指導學生制作“水果電池”，幫助學生發現問題，提出問題，引入新課題。

（1）銅片、鋅片同時插入水果（學生提前準備好的水果：蘋果、橘子、橙子、西紅柿等），并與發光二極管相連。觀察發光二極管是否發亮？（2）銅片、鋅片同時插入水果，并與靈敏電流計相連。觀察靈敏電流計指針是否偏轉？（3）用小刀將水果切割分開，使銅片和鋅片分開，觀察靈敏電流計指針是否偏轉？再將水果合攏，觀察靈敏電流計指針是否偏轉？

思考：（1）上述實驗過程中看到什么現象？你想到什么？（2）特定條件下的水果電池會產生電流，你還聯想到什么？（3）再仔細想一想：電子從何而來？電子如何移動？水果味道怎樣？離子如何移動？

交流討論：學生討論，提出自己的看法，在教師傾聽的同時，引導學生討論：當銅片和鋅片用導線相連同時插入水果內部到底發生了什么變化，如何能直觀地看到？由水果是酸的味道，引導學生自行設計實驗，選擇盛稀硫酸的燒杯替代水果，探究銅片和鋅片用導線相連同時插入盛有稀硫酸的燒杯中能看到什么？

學生實驗：（提醒學生觀察并記錄實驗現象）（1）銅片和鋅片的導線之間連接一個靈敏電流計，同時插入盛有稀硫酸的燒杯中。（2）用導線把銅片和鋅片連接起來，同時插入盛有稀硫酸的燒杯中。（3）將一塊銅片和一塊鋅片同時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）實驗1的靈敏電流計顯示有電流通過，電流是如何產生的？電子從何而來？電子如何移動？（2）實驗2和實驗3的實驗步驟有何差異？觀察到的現象有何不同？為什么要這樣設計？（3）為什么當鋅片和銅片連接后同時插入稀硫酸中，在銅片上看到有氣泡產生？溶液卻都是無色的？鋅片和銅片上可能各發生了什么反應？（4）1、2、3實驗中鋅片的質量將有何變化？溶液中C（H）如何變化？離子如何移動？

課件展示：播放微觀和動畫課件，讓學生感受到現象與對應的微觀變化的本質，通過交流討論，讓學生認識并理解鋅與溶液中的氫離子之間是怎么發生氧化、還原反應的，怎樣產生電流？了解化學能是如何通過化學反應轉化為電能的。

因為電子的定向移動而產生了微電流，從本質上說，這種微電流是在化學反應（兩級分別發生氧化反應、還原反應）的基礎上產生的。這種裝置是將化學能轉化為電能的裝置，叫做原電池。

歸納、板書：（1）原電池——化學能轉化為電能的裝置；（2）原電池的構成——用導線連接兩塊活潑性不同的金屬極，同時插入電解質溶液中；（3）原電池的工作原理——兩極分別發生氧化反應和還原反應

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

交流討論：電子在電壓的作用下，才能發生定向移動形成電流。當鋅片和銅片同時浸入電解質溶液時，由于兩種金屬的原子失電子能力不同，會在兩者之間形成電勢差，當用導線將鋅片和銅片連接起來時，便會產生電流。

學生實驗：（1）將鋅片和鐵片用導線相連同時插入盛有稀硫酸的燒杯中。（2）將鋅片和石墨棒用導線相連同時插入盛有稀硫酸的燒杯中。

歸納小結：構成原電池的基本要素。

實踐活動：請同學們利用水果電池讓發光二極管亮起來。

（由于開始時學生用一個水果做電池連接發光二極管時不發亮，但連接靈敏電流計時指針偏轉，說明一個水果電池產生的電流較小，不能對外做功，因此二極管不亮。為了呼應開頭，激發學生的學習熱情，使教學推向高潮，設計這一教學環節。）

（1）實驗準備：用水果（西紅柿、蘋果、橙子、橘子等）和金屬片制作電池，同時引導學生聯系生活常識——兩個干電池串聯能使燈泡更亮的道理，設計將水果電池串聯起來后讓發光二極管亮起來。

（2）學生設計實驗方案，教師參與活動并適時點撥，鼓勵引導。

交流匯報：小組代表匯報設計的方案及實驗成果，交流發現的問題及解決的方法。

實驗評價：師生共同評價各小組活動情況，展示有創新的小組的實驗成果。

提出問題：原電池原理在實際生產、生活中有什么具體應用？

探究：探究鋼鐵在潮濕空氣中易腐蝕的原理：

新舊知識銜接：在《化學1》中已經接觸過鋼鐵制品在潮濕空氣里很容易生銹，今天用已學知識深入了解腐蝕的原理。

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

交流討論：引導學生閱讀《化學1》和《化學2》資料卡，正確書寫電極反應式及總反應方程式。

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

交流討論：學生類比鋼鐵生銹腐蝕原理進行交流討論，提出自己的看法，教師傾聽的同時，指導完善。

講授：由于鋅比鐵活潑，容易失去電子被氧化，變成Zn2+發生腐蝕，保護鐵不受腐蝕。鋅充當腐蝕的衛士，鋅塊不斷地銹蝕而消瘦，以至于最終被新的鋅塊替換上去，卻保護了它相鄰的鋼鐵安居樂業，這是多么可貴的自我犧牲品格??！

板書：第二節“化學能與電能”（ 第一課時）

化學能轉化為電能

1.原電池——化學能轉化為電能的裝置

2.原電池的構成——用導線連接兩塊活潑性不同的金屬極，同時插入電解質溶液中

3.原電池的工作原理——兩極分別發生氧化反應和還原反應

八、設計小結與反思

和諧課堂氛圍的形成來源于師生情感的互動和交流，學生頭腦中的知識是一個主動構建的過程，要通過學生的自主活動才能完成，是教師不能代替的。教師是引導者、促進者，是促進學生自主發展的“催化劑”，充分體現新課程理念下“雙主體互動式”教學模式的構建。

本節課的教學設計理念是：問題情景—實驗探究。首先讓學生自帶水果，在教師引導下制作水果電池引入課題——化學能可以轉化為電能，激發學生的學習熱情和興趣。緊接著又帶出問題，化學能是怎么樣轉化為電能的呢？再引導學生實驗探究，整堂課中師生的活動是互動螺旋式上升的，每個環節都由“提出或發現問題—實驗探究；解決有關問題—在解決問題的過程中獲取知識技能和完善認知結構—應用新知識、技能解決新問題—對新問題解決的結果進行評價”等層層遞進式構成，從而使學生的認知結構不斷完善，學習能力不斷提高。

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