《化学能与电能》第一课时教学设计

雷玉芳

摘 要： 本节课设计紧扣新课标对本节课的要求 “注重从生活经验和已有知识出发，联系日常生活中常见的各种电池，通过对实验现象的观察和分析，帮助学生更好地理解和掌握本节知识”。通过“水果电池”创设情境，实验设计颇有新意，既有助于揭示原电池形成条件，又使学生体会到化学与生活很近，培养学生学以致用的思想。设计中提出的三个“思考问题”具有很强的指向性，有利于学生开展讨论探究，通过问题引导学生开展探究，充分发挥学生的自主学习能力，培养学生相互合作的团队精神，有助于引导学生改变学习方式。

关键词： 自我构建 外部传递 原电池 问题情景—实验探究

一、教学内容分析

本节课是以人教版必修教材《化学2》第二章第二节“化学能与电能”中的第一课时“化学能转化为电能”为教学内容进行设计的。新课标对本节课的要求是：“注重从生活经验和已有知识出发，联系日常生活中常见的各种电池，通过对实验现象的观察和分析，帮助学生更好地理解和掌握本节知识。”本节课内容的理论性比较强，涉及的化学原理与学生的生活经验有一定的联系。通过动手探究原电池的反应原理及构造，运用已有的知识认识和理解本节核心知识，使学生的知识结构得到重建，并让学生感受到从理论到实践的应用及化学与生活的紧密联系。

二、学生学习情况分析

学习本节课之前，学生已经对金属活动顺序、氧化还原反应实质、电解质的电离、离子反应及化学反应中能量变化等理论知识有一定的了解，并在物理学习中对于火力发电工作原理有所了解，这对学生学习本节知识有非常重要的指导作用，但学生缺乏微观原理分析能力及感性的实验体验。因此，本节设计为：“互动—实验探究”的学习方法，利用边讲边实验探究和多媒体，有效地帮助学生解决学习过程中可能遇到的问题和困惑。

三、设计思想

1.本节课教学设计的教育心理学原理是建构主义学习观：教师鼓励学生从事积极的实验活动和思维活动，在活动中学会如何思维，培养他们的创新能力，从而实现“知识是学生在活动中自我构建、自我发现的，而不是从外部传递给学生的”的认知目标。

2.以学生亲自设计、亲身体验水果电池为教学情景，并在一系列合作实验探究中，让学生将观察到的现象和实验原理相结合，运用化学知识分析、思考可能产生的物质及发生的变化以完成本节教学设计。

四、教学目标

1.知识与技能：认识化学能转化为电能，初步了解化学电池—原电池的反应原理。

2.过程与方法：通过观察分析、实验探究、合作讨论等活动形式，体验科学探究的乐趣，形成自主探究、合作学习的方式。

3.情感态度价值观：以“水果电池”为主线，首尾呼应，让学生感受科学探究的艰辛历程及分享探究成果的愉悦。

五、教学重点和难点

重点：初步认识原电池概念、反应原理的理解和电极反应式的书写；构成原电池的基本条件的探究。

难点：从电子转移角度理解原电池反应原理及化学能向电能转化的本质。

六、教学模式设计

为了凸显重点，突破难点，围绕“生活即化学、科学就在身边”的思想理念，采用“指导发现、探究教学”模式，以“问题情景—实验探究”为中心的课堂教学模式。教学内容及学习任务，都是通过学习小组对“问题情景”的讨论、探究、实验、评价完成的，突出课堂教学的实效性，充分体现新课程理念下“双主体互动式”教学模式的构建。

七、教学过程设计

创设情境：1.视频：将很多橙子分别插上铜片和锌片，用导线连接起来给手机充电。

思考：橙子手机电池利用了化学中的哪方面知识？（教师引导学生关注生活中的现象及蕴含的知识。）

交流讨论：学生思考、交流后得出结论——原电池。

2.提出问题：化学能否转化为电能？指导学生制作“水果电池”，帮助学生发现问题，提出问题，引入新课题。

（1）铜片、锌片同时插入水果（学生提前准备好的水果：苹果、橘子、橙子、西红柿等），并与发光二极管相连。观察发光二极管是否发亮？（2）铜片、锌片同时插入水果，并与灵敏电流计相连。观察灵敏电流计指针是否偏转？（3）用小刀将水果切割分开，使铜片和锌片分开，观察灵敏电流计指针是否偏转？再将水果合拢，观察灵敏电流计指针是否偏转？

思考：（1）上述实验过程中看到什么现象？你想到什么？（2）特定条件下的水果电池会产生电流，你还联想到什么？（3）再仔细想一想：电子从何而来？电子如何移动？水果味道怎样？离子如何移动？

交流讨论：学生讨论，提出自己的看法，在教师倾听的同时，引导学生讨论：当铜片和锌片用导线相连同时插入水果内部到底发生了什么变化，如何能直观地看到？由水果是酸的味道，引导学生自行设计实验，选择盛稀硫酸的烧杯替代水果，探究铜片和锌片用导线相连同时插入盛有稀硫酸的烧杯中能看到什么？

学生实验：（提醒学生观察并记录实验现象）（1）铜片和锌片的导线之间连接一个灵敏电流计，同时插入盛有稀硫酸的烧杯中。（2）用导线把铜片和锌片连接起来，同时插入盛有稀硫酸的烧杯中。（3）将一块铜片和一块锌片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中（铜片和锌片不能互相接触）。

交流讨论：（1）实验1的灵敏电流计显示有电流通过，电流是如何产生的？电子从何而来？电子如何移动？（2）实验2和实验3的实验步骤有何差异？观察到的现象有何不同？为什么要这样设计？（3）为什么当锌片和铜片连接后同时插入稀硫酸中，在铜片上看到有气泡产生？溶液却都是无色的？锌片和铜片上可能各发生了什么反应？（4）1、2、3实验中锌片的质量将有何变化？溶液中C（H）如何变化？离子如何移动？

课件展示：播放微观和动画课件，让学生感受到现象与对应的微观变化的本质，通过交流讨论，让学生认识并理解锌与溶液中的氢离子之间是怎么发生氧化、还原反应的，怎样产生电流？了解化学能是如何通过化学反应转化为电能的。

因为电子的定向移动而产生了微电流，从本质上说，这种微电流是在化学反应（两级分别发生氧化反应、还原反应）的基础上产生的。这种装置是将化学能转化为电能的装置，叫做原电池。

归纳、板书：（1）原电池——化学能转化为电能的装置；（2）原电池的构成——用导线连接两块活泼性不同的金属极，同时插入电解质溶液中；（3）原电池的工作原理——两极分别发生氧化反应和还原反应

思考：原电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置，但是在原电池中，铜片并没有参加反应，那么，铜片的作用是什么呢？

交流讨论：电子在电压的作用下，才能发生定向移动形成电流。当锌片和铜片同时浸入电解质溶液时，由于两种金属的原子失电子能力不同，会在两者之间形成电势差，当用导线将锌片和铜片连接起来时，便会产生电流。

学生实验：（1）将锌片和铁片用导线相连同时插入盛有稀硫酸的烧杯中。（2）将锌片和石墨棒用导线相连同时插入盛有稀硫酸的烧杯中。

归纳小结：构成原电池的基本要素。

实践活动：请同学们利用水果电池让发光二极管亮起来。

（由于开始时学生用一个水果做电池连接发光二极管时不发亮，但连接灵敏电流计时指针偏转，说明一个水果电池产生的电流较小，不能对外做功，因此二极管不亮。为了呼应开头，激发学生的学习热情，使教学推向高潮，设计这一教学环节。）

（1）实验准备：用水果（西红柿、苹果、橙子、橘子等）和金属片制作电池，同时引导学生联系生活常识——两个干电池串联能使灯泡更亮的道理，设计将水果电池串联起来后让发光二极管亮起来。

（2）学生设计实验方案，教师参与活动并适时点拨，鼓励引导。

交流汇报：小组代表汇报设计的方案及实验成果，交流发现的问题及解决的方法。

实验评价：师生共同评价各小组活动情况，展示有创新的小组的实验成果。

提出问题：原电池原理在实际生产、生活中有什么具体应用？

探究：探究钢铁在潮湿空气中易腐蚀的原理：

新旧知识衔接：在《化学1》中已经接触过钢铁制品在潮湿空气里很容易生锈，今天用已学知识深入了解腐蚀的原理。

视频：播放多媒体课件，学生边看边思考边交流讨论，从原电池的角度探究金属发生电化学腐蚀的本质。

交流讨论：引导学生阅读《化学1》和《化学2》资料卡，正确书写电极反应式及总反应方程式。

迁移思考：在水闸、水下钢柱、船舰的尾部、船锚和锅炉内壁，通常将锌块镶嵌在钢铁的表面，为什么？

交流讨论：学生类比钢铁生锈腐蚀原理进行交流讨论，提出自己的看法，教师倾听的同时，指导完善。

讲授：由于锌比铁活泼，容易失去电子被氧化，变成Zn2+发生腐蚀，保护铁不受腐蚀。锌充当腐蚀的卫士，锌块不断地锈蚀而消瘦，以至于最终被新的锌块替换上去，却保护了它相邻的钢铁安居乐业，这是多么可贵的自我牺牲品格啊！

板书：第二节“化学能与电能”（ 第一课时）

化学能转化为电能

1.原电池——化学能转化为电能的装置

2.原电池的构成——用导线连接两块活泼性不同的金属极，同时插入电解质溶液中

3.原电池的工作原理——两极分别发生氧化反应和还原反应

八、设计小结与反思

和谐课堂氛围的形成来源于师生情感的互动和交流，学生头脑中的知识是一个主动构建的过程，要通过学生的自主活动才能完成，是教师不能代替的。教师是引导者、促进者，是促进学生自主发展的“催化剂”，充分体现新课程理念下“双主体互动式”教学模式的构建。

本节课的教学设计理念是：问题情景—实验探究。首先让学生自带水果，在教师引导下制作水果电池引入课题——化学能可以转化为电能，激发学生的学习热情和兴趣。紧接着又带出问题，化学能是怎么样转化为电能的呢？再引导学生实验探究，整堂课中师生的活动是互动螺旋式上升的，每个环节都由“提出或发现问题—实验探究；解决有关问题—在解决问题的过程中获取知识技能和完善认知结构—应用新知识、技能解决新问题—对新问题解决的结果进行评价”等层层递进式构成，从而使学生的认知结构不断完善，学习能力不断提高。

该论文为甘肃省教育科学“十二五”规划2015年度“陇原名师”工作室专项课题《基于新课改的高中化学课堂教学模式的探索与实践》（GSGB[2015]MSZX100）阶段性研究成果。