探究实验贯穿课堂

朱红斌

【教学设计理念】

本节内容是现行高中化学苏教版必修2专题2第三单元《化学能与电能的转化》的第一节。在当前的教育形势下，力求实现“课程的设计以学生的发展为本，关注学生科学探究的学习过程和方法，以及伴随这一过程产生的积极情感体验和正确的价值观”。电化学知识涉及电解质溶液、氧化还原反应，同时和生活有关。因此，这部分内容在教材中占有重要地位。也是整个中学阶段重要的化学基础理论之一。学好电化学理论，将为学生解决生产与生活中的实际问题打下良好的基础。为学好化学电源和金属的电化学腐蚀创造了有利条件。因此，本节课的内容具有承前启后的作用。

【探究目标】

1.知识与技能目标：明确原电池的化学原理；判断形成原电池的条件。

2.过程与方法目标：落实双主（学生为主、实验为主）一本（教本）教学模式，培养学生的创新精神；培养学生初步学会获取信息和加工信息的方法，学会运用实验法、对比法、分析法等研究问题。

3.情感态度与价值观目标：使学生体验参与获得知识过程中的心理感受；培养学生由实践到理论，再由理论指导实践的科学方法；训练学生在获得知识的过程中与人沟通、争辩、交流的勇气。

4.科学方法：学生通过确定问题、设计方案、动手操作、表达与交流、总结与评价的研究性活动，体验“问题—实验—观察—抽象”的科学研究方法。

【教学程序】

（一）创设学习情境

格林太太是一位漂亮、开朗、乐观的人。当她大笑的时候，人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的——这是她富有的标志；另一颗是不锈钢的——这是一次车祸后留下的痕迹。

自从车祸以后，格林太太经常头痛、心情烦躁、夜间失眠……医生搅尽脑汁，格林太太的病情仍未好转……

一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因。

【设疑】化学家发现了什么？你能为格林太太开一个药方吗？

（陶行知先生指出“教学的中心是实际生活”，教师在实际生活中去选定某些典型的事实，激发学生的好奇心，使之转化成强烈的求知欲。）

（二）【原电池原理的实验探究】让学生分组交流讨论并派代表发言，同时在实验过程中老师应引导学生观察锌棒和铜棒上有无气泡产生。

探究1：把铜片插入稀硫酸中，观察有什么现象？

结论：无现象——不能置换酸中的氢，因为铜在金属活动顺序表中位于氢的后面。

探究2：把锌片插入稀硫酸中，观察有什么现象？

结论：锌片附近有气泡产生——能置换酸中的氢，锌在金属活动顺序表中位于氢的前面。

探究3：把锌片和铜片用导线连接，同时插入到稀硫酸中，有何现象？

结论：铜片周围有气泡生成。

探究4：把锌片和铜片用导线连接，中间接上电流计，同时插入到稀硫酸中，有何现象？

结论：铜片周围有气泡生成，电流计指针偏转。

（教师引导学生自己做实验，既让他们体会到实验的乐趣，又培养学生的动手能力、观察能力以及对信息分析处理能力。同时让学生体会到发明这么简单，从而得到乐趣，激发学生对化学的兴趣。）

【思考讨论】1.铜片上的气体是什么？

2.氢元素原来以什么形式存在？

3.从电子得失角度分析，2H+-→H2？

4.电子从何而来？（用实物投影仪展示）

（这些问题由易到难，符合学生的认识过程，同时训练学生在获得知识的过程中与人沟通、争辩、交流的勇气，从而提高学生的综合素质。）

（三）【播放课件】用Flash动画（铜—锌—稀硫酸原电池的工作原理的微观过程）

【问题分析】因为锌比铜活泼，容易失电子；发生氧化反应（Zn-2e=Zn2+），电子沿导线流向铜片，电子流向铜片后，溶液中的氢离子在铜极附近得到电子产生氢气（2H++2e=H2↑），发生还原反应，因而铜片上有气泡产生。从反应可看出，锌片质量减少；铜片质量不变，[H+]减少。

锌片 Zn-2e=Zn2+ 氧化反应

铜片 2H++2e=H2↑ 还原反应

（由于这部分内容比较抽象，特别是内外电路中电子的传递不宜直观感知，易造成认知障碍，利用实物模型和多媒体辅助教学手段，让学生直观、形象、生动、深刻地来认识原电池的原理，有利于学生对知识的理解和掌握，建立正确的微观化学反应。）

【小结】像这化学能转化成电能的装置叫做原电池。发生氧化反应的一极为原电池的负极（即Zn一极），该极的反应为负极反应（Zn-2e=Zn2+）；发生还原反应的一极为原电池的正极（Cu一极），该极的反应为正极反应（2H++2e=H2↑）；正负极反应总和为电极总反应（Zn+2H+=Zn2++H2↑）。

原电池工作原理：相对较活泼的金属失去电子发生氧化反应，电子从较活泼金属（负极）通过外电路流向相对不活泼的金属（正极）。

（四）【原电池的形成条件的实验探究】

（在学生实验过程中，老师巡视时应肯定学生的正确操作，指出并纠正学生的错误操作，指导学生观察现象，引导学生得出正确的实验结论。）

实验步骤：1.将两铜片用导线连接，插入到稀硫酸中有何现象？可得到什么结论？2.将两锌片用导线连接，中间接上电流计，插入到稀硫酸中有何现象？可得到什么结论？

结论：原电池构成的条件是：有两种活泼性不同的金属（或一种较活泼的金属和能导电的非金属）做电极，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属（能导电的非金属）为正极。

实验步骤：3.把稀硫酸换成酒精又有什么现象？

结论：两极之间充入电解液。

实验步骤：如果Zn与Cu分别装在两个烧杯中又有什么现象？

结论：形成闭合回路。

实验步骤：将Cu与C同时插入到稀硫酸中有何现象？可得到什么结论？

结论：原电池的反应必须是自发的氧化还原反应。

（原电池的形成条件是本节课的重点也是难点，而这里让学生通过对原电池的形成条件的探究实验，从实验观察现象中得出结论，推导出形成的条件，通过对比的方式和讨论的形式，从而实现突破重难点的目标，培养学生实事求是的科学态度和敢于尝试、探索的精神。）

【练习巩固】1.下列哪些装置能构成原电池（课件展示）

（本题是为了巩固原电池的条件而设，同时培养学生由实践到理论，再由理论指导实践的科学方法。）

2.请学生为格林太太开药方：由于金与铁（钢的主要成分）是活动性不同的两种金属。唾液中含有电解质，故构成了原电池，产生了微小的电流，使格林太太头痛，因此必须换掉一颗假牙。

（本题是一个开放性的题目，答案可多个，既培养学生的发散思维能力，又能活跃课堂气氛。）

【研究性课题】

【作业】

1.课本P461。

2.请学生回去做一个水果原电池，用品：西红柿、铁线一段、铜线一段、导线、耳机。

3.研究干电池的组成，判断干电池的正负极材料、电流方向、电子流向，并写出电池正负极的电极反应、电极总反应；通过研究试分析回收旧电池对社会、经济、环境等方面有哪些重要作用。请设计如何充分利用旧电池使其变废为宝。

（结合实际情况，根据教材相关内容提炼研究性课题，其意义有：一是培养学生的批判意识，二是深化高考内涵，三是渗透研究性学习方法。这样既贴近实际，又紧贴教学与高考，又能激发学生的学习兴趣。）

【教学反思】

本节课的教学过程是开放的，学生是学习的主人，教师处于帮助、引导的位置。进行探究性实验时能够保证学生有充足的时间和空间，通过小组的合作与交流最终得出结论，在此过程中激发了学生的学习兴趣，培养了学生学会合作、共享成果的意识。使学生在本节课中认真听讲，兴趣浓厚，气氛活跃，发言积极，乐于探究，学会竞争，善于合作，取得了意想不到的教学效果。

编辑 尹 军