人教选修4《原电池》教学设计.doc

2013年邵阳市高中化学教师教学素养大赛教学设计评比

《原电池》教学设计

模 块：人教版选修4《化学反应原理》

课 题： 第四章第一节 《原电池》

授课人： 李峰屹（绥宁县第二中学）

时 间： 2013年12月16日

高中化学新课程（人教版）选修4第四章第一节

《原电池》教学设计

绥宁县第二中学 李峰屹

一、教材分析与学情分析
1、教材分析：在人教版教材必修2中以铜锌单液电池模型为载体，简单介绍了原电池的工作原理和形成条件；在选修4《化学反应原理》的第四章第一节中以双液电池模型为载体，深化认识原电池原理和形成条件；随之，第二节《化学电源》则在此基础上介绍实用化学电池及其工作原理。因此，本节课在教材内容上起着承上启下的作用。
2、学情分析：
【认知基础】对原电池原理有初步认识；具有一定的实验探究能力。
【局限认识】氧化剂和还原剂只有接触才可能发生氧化还原反应。
【发展方向】通过实验活动对原电池原理形成完整认识，提高解决问题的能力。
从单液电池模型到双液电池模型，学生的知识和能力层次需要进行一次较大的跨越。因此，本节课的关键是寻找学生的“最近发展区”，帮助学生主动思考，突破认识的局限性，完成对原电池原理及形成条件的认知跨越。
二、教学目标与教学策略：
1、教学目标设计
【知识与技能】深入理解原电池的工作原理；完整的认识原电池的形成条件；学会书写电极反应式和电池总反应方程式；能根据反应设计简单的原电池。
【过程与方法】通过桔子电池实验活动体验建构原电池模型的过程；通过Zn-CuSO4电池的设计活动，感悟科学探究的思路和方法；体会控制变量在科学探究中的应用。
【情感态度与价值观】通过介绍电池发展史，激发学习兴趣，感受原电池原理应用于化学电源的关键作用；通过双液电池模型的建构，渗透对立统一的辩证唯物主义思想。
【教学重点】原电池工作原理和形成条件
【教学难点】氧化还原反应完全分开在两极发生(分池、分液)
2、 教学策略设计
教师引导下的学生实验探究与模型建构相结合：

3、教学用品：
多媒体电脑及投影设备、灵敏电流计、导线、原电池容器两个、铜丝、铝线、铜片、锌片、盐桥、培养皿、硫酸铜溶液、硫酸锌溶液、氯化钠溶液、桔子、滤纸、吸管若干（仪器药品按4名学生一组准备）。
三、教学过程设计
1、教学流程图

2、教学过程设计
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
展示图片
复习已知
【引入】回忆小学课文冰心的《小桔灯》，并展示现代版“小桔灯”，激发学生回忆复习。
【复习】铜锌原电池装置中正负极分别发生了什么反应？电流如何产生？
【回顾复习】化学能转化为电能的装置。
【复习】原电池工作原理：
负极：氧化反应 失电子
正极：还原反应 得电子
电子从负极流向正极，
阴离子从正极流向负极，形成闭合回路。
第一次理论分析，激活学生对原电池原理及形成条件的已有认知。为后续产生认知冲突奠定基础。
桔子实验
提炼模型
【过渡】在必修中有一个家庭实验——设计水果电池。
【提出实验内容】现在给你提供了以下材料，请你设计桔子电池，观察实验现象并提炼出原电池模型。
可供选择的材料：灵敏电流计、铜丝、铝线、导线、培养皿、桔子滤纸、吸管、NaCl溶液
【小组实验】
【方案展示，提炼模型】

通过桔子实验的方案讨论，使学生从“单瓣”→“两瓣”形象实验演化成“单池”→“双池”的模型建构；从“膜”上升到“盐桥”的认识。

第二次理论分析提出双池-盐桥模型，在模型分析中再次强调电流的形成过程，同时强调盐桥的作用。
序号
方案、现象
方案1
铜丝和铝线同时插入一瓣桔子中
(有电流)
方案2
铜丝和铝线分别插入未分开的两瓣桔子中
(有电流)
方案3
铜丝和铝线分别插入分开的两瓣桔子中
(无电流)
交流方案，汇总
教师引导，学生主动建构模型，集体讨论修改：
方案1： 方案2：
【针对方案2提问】为何两瓣未分开的桔子也能产生电流？
【针对方案3提问】为何两瓣分开的桔子不能产生电流？如何改进，产生电流？
【教师演示两种解决方案】“连隧道”(用吸满果汁的导管连通)、“搭桥”(用浸有NaCl溶液的滤纸条连接)。
【提问】这两种解决方案为何能产生电流？请提炼模型。

【知识介绍】在化学实验中常用的盐桥是在U型管里装含有琼胶的饱和KCl溶液。

【可能解释】因为两瓣中间的膜可以让离子通过，离子定向移动形成闭合回路。
【可能解释】未形成闭合回路。解决方法：将两瓣桔子贴在一起。
还有可能会有将其浸入电解质溶液中。

【可能解释】在“隧道”和“桥”中离子能够定向移动，构成闭合回路。
【提炼模型】

实验探究
完善认识
【连接】水果中含有电解质溶液，因此可以设计水果电池实现化学能转化电能的过程。如何将化学反应设计成原电池装置呢？
【提出问题】现有反应Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu，如何设计成原电池装置？
【组织学生交流，确定设计思路】先将氧化还原反应拆分，再根据反应确定电极材料和电解质溶液。
【提出实验目的】按盐桥模型，根据Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu反应设计成原电池装置。

【指导学生实验】
注意电极材料的选择。
注意电解质溶液的选择。
注意记录实验现象。
联系已学知识，回忆根据化学反应设计成原电池装置的思路和方法。

思路1：先选材料，后定反应。
Zn是负极，发生氧化反应；
Cu是正极，发生还原反应。
思路2：先拆反应，后选材料。
Zn-2e-=Zn2+ 氧化反应 负极
Cu2++2e-=Cu还原反应 正极
可供使用的仪器和药品：灵敏电流计、铜片、锌片、导线、培养皿、ZnSO4溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液、浸NaCl溶液的滤纸条(盐桥)。
注意：及时清洗电极。
【小组实验设计方案，并实施】

通过方法讨论和交流，后面学生实验过程会有的放矢，防止漫无目的的实验。

通过实验活动，感悟科学探究的思路和方法，进一步体会控制变量在科学探究中的应用。

在讨论交流方案的过程中，学生对实验现象的解释，深入认识原电池原理和形成条件，上升到完整认识。通过双液电池模型的建构，渗透对立统一的辩证唯物主义思想。
【交流方案】
【方案1】为何Zn表面会变黑？从能量转化的角度说明什么
方案
负极
负极液
正极
正极液
现象
1
Zn
CuSO4
Cu
CuSO4
Zn表面变黑
有电流产生
2
Zn
ZnSO4
Cu
CuSO4
Zn表面不变黑
有电流产生
3
Zn
NaCl
Cu
CuSO4
Zn表面不变黑
有电流产生
问题？
（分析现象）Zn接触到CuSO4溶液，会直接发生置换反应。说明Zn失去的电子并没有完全转化成电能，电能转化率较低。
【方案2】为何会产生电流？
（理论分析）①因负极和正极已有提供电子和接受电子的物质，两者存在电势差，有电子定向移动的趋势。
②当通过盐桥连接两极时，阴离子从正极溶液通过盐桥向负极移动，此时形成闭合回路，就形成了电流。
【问题】负极液的作用？正极液的作用？
（学生通过对比分析）负极液只起导电作用；正极液中Cu2+发生还原反应，且起导电作用。
【总结交流】你对原电池原理的认识。(见学案)
回顾历史
发展创新
【介绍电池发展史】
通过今天的实践活动，联系电池发展史，你有哪些感想？

交流感受。

介绍电池发展史，激发学习兴趣，感受原电池原理应用于化学电源开发的关键作用。

四、教学反思
1、教学素材选取得当，有助于激发学习兴趣，突破教学难点
本节课借助妙趣横生的课堂引入和桔子实验，使学生在探究过程中自主建立了分池、盐桥等观点，从而突破了对原电池原理认知发展的教学难点。
2、教学中问题线索及学生活动设计得当
教学中问题线索设计及学生活动设计有利于使学生产生认知冲突，可以为学生提供真实的科学探究背景，模拟解决实际问题的过程，符合学生认知发展的规律。从而使学生在已有基础上发现问题，并在不断解决新问题的过程中实现能力升华，达成教学目标。
3、教学设计应安排得更紧凑
本节课的实际教学中教师还安排了根据H2+O2==H2O这一反应来设计原电池的学生活动。由于课堂容量大、时间紧，因此通过教学实践认为将该活动放在下一节《化学电源》中作为课堂引入和过渡的线索更为妥当。

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