高中化学-原电池原理及其应用-教学案例评析.doc

原电池原理及其应用第一课时教学案例评析一、教材分析 本节内容是电化学中的重要知识。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。第一课时的主要内容有：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。原电池原理和组成条件是本节课的重点，原电池原理是本节课的难点。 本节教材设置了大量的探究教学素材，富有深刻的探究教学思想内涵。首先，新课引入的两个演示实验为探究教学创设了问题情景，当学生观察到“铜片上产生气泡”这一反常的实验现象，就会情不自禁地提出一系列问题，产生强烈的探索欲望，并提出各种各样的假设；紧接着，通过（ 4-15 ）演示实验为学生提供“实证性”材料，学生根据实验现象，经过严密的逻辑推理，得出相关结论；当学生理解原电池的原理后，教材又设置了一个讨论题，让学生自己归纳“组成原电池的条件”。同时，课本后面的“家庭小实验 - 水果电池”，习题中的“用铜、银和硝酸溶液设计一个原电池”都是本课时探究教学内容的应用和延伸。 当然，为了更好地实施探究教学，还需对本节教材内容作必要的处理和补充。 变教材中的教师演示实验为学生动手实验。这样不仅使学生观察到明显的现象，还能使学生直接参与知识的获得过程，获得直接的体验。 对于原电池正负极的判断，教材是以叙述的形式提出的，这不利于学生对概念的理解和记忆。可以利用一节干电池让学生自己设计实验得出结论。这比直接提出正负极的判断方法更有利于启发学生的思维，提高学生的实验设计能力。 教材中“组成原电池的条件”这一个讨论题，问题过于空泛，考虑到学生的知识迁移能力和概括能力还不是很强，单纯的讨论可能会无从谈起，因此教学中设计了一组学生实验习题（以教材后面的一个习题为蓝本），让学生通过实验获得直接经验，再通过对比分析，归纳出规律，最终得出组成原电池的三个必要条件。 将课本后面的家庭小实验 - 水果电池，移到探讨“组成原电池的条件”的课堂教学中，不仅能帮助同学理解组成原电池的其中一个必要条件 - 电解质溶液，而且能达到学以致用，使学生觉得化学就在我们的身边，从而激发学生学习兴趣，启迪学生思维。 在完成上述内容后，可以让学生自己设计一个原电池，将刚学的内容进行应用和巩固，有利于培养学生的知识迁移能力和发散思维能力。 这样处理教材内容后，教学就可能按照“设置问题情景 - 学生提出问题 - 进行假设和推理 - 通过实验验证 - 得出相关结论 - 引发新的问题情景 - 提出新问题 - 实验提供直接经验 - 对比分析，总结规律 - 应用原理、规律”的程序进行。 教学目标 1. 知识目标：理解原电池原理，掌握构成原电池的条件，会进行简单的原电池设计。 2. 情感目标：培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学态度，培养学生的团队协作精神。 3. 能力目标：培养学生观察能力、实验能力、实验设计能力、语言表达能力。培养学生正向思维、逆向思维、发散思维能力。 设计思路 指导思想：以学生为主体，让学生自主地参与知识的获得过程，并给学生充分的表达自己想法的机会。 学生初次接触电化学知识，对原电池的工作原理有神秘感和探索欲望。要充分利用学生的好奇心和求知欲，设计层层实验和问题情境，使学生在自主实验、积极思考和相互讨论中自己发现问题、分析问题和解决问题。 在教学内容的安排上，按照从易到难，从实践到理论再到实践的顺序，首先通过一组实验，引入课题。在实验 - 观察 - 讨论 - 推测 - 验证的过程中，学习和理解原电池的概念和原理。在此基础上，通过实验探索和讨论组成原电池的条件。最后，让学生自己设计一个原电池以检验学生对所学知识的实际应用能力。 根据学生的知识结构、心理特点和教学内容的实际需要，采取了启发、讨论、实验探究等教学方法，并结合多媒体进行教学。 教学准备 1. 对学生进行分组：四人为一个小组 2. 实验准备：每组一个灵敏电流计，两片铜片、两片锌片、一根石墨电极、一节干电池、两杯相同浓度的硫酸、一杯硫酸铜溶液、一杯无水乙醇、一杯水、一颗葡萄（或小西红柿等水果）。 3. 制作铜锌原电池工作原理的模拟动画 4. 场地：有多媒体放映设备的实验室 教学过程（课堂实录） 【引入】我们的生活中离不开各种电池。大到宇宙火箭、人造卫星，小到照相机、手机，都要用到各种各样的电池。如：干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等。其实，这些电池都是应用原电池的原理制成的。那么到底什么是原电池？它的工作原理怎样？今天我们就想通过一些实验一起来研究一下原电池的原理。 【板书】第四节原电池原理及其应用 【实验指导】介绍实验桌上的物品，指导学生做以下三个实验： 1. 将锌片插入稀硫酸中 2. 将铜片插入稀硫酸中 3. 将锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中 说明实验注意事项，要求同学认真观察现象，并思考原因 【学生活动】实验并观察现象 【学生回答】 1. 锌片上有气泡，因为锌能和稀硫酸反应放出氢气 2. 铜片上没有气泡，因为铜不能和稀硫酸反应 3. 铜片上有气泡 【设疑】铜片上的气体是哪里来的？ 【学生讨论】学生激烈讨论，讨论的焦点问题有： 1 、铜片上的气体是什么？ （学生认为可能是氢气或 SO 2 或是氧气。最后同学认为最有可能的是氢气。本处不展开） 2 、氢离子转变为氢气所需的电子从何而来？（学生提出许多假设） 学生甲：电子应是铜失去的，因为气泡是在铜片上产生的。 学生乙：电子应是锌失去的，因为锌比铜活泼，易失去电子。 学生甲：电子应是铜失去的，若是锌失去电子，气泡应该出现在锌片上，怎么会在铜片上出现气泡呢？ 学生乙：锌片失去的电子可以通过导线传递到铜片上，溶液中的氢离子在铜片上得到电子，因此，铜片上有气泡。 学生丙：既然电子是锌片失去的，氢离子为什么不直接在锌片上得电子，而要到铜片上得电子呢？ （对这个问题学生感到难以回答，期待老师的评判和解释。但老师不必急于回答） 【引导】电子究竟是锌片还是铜片失去的，我们可以用实验来证明。那么，如何通过实验来证明锌片上的电子是否通过导线转移到了铜片上？ 【学生回答】在铜片和锌片中间连接一个灵敏电流计，检测有无电流 【实验指导】使用灵敏电流计的注意事项 【学生活动】实验并观察现象 【学生回答】现象：电流计指针偏转 结论：有电流流过，说明导线中有电子流过，说明氢离子得到的电子确实是锌片失去，通过导线传递到铜片上的。 （但是，对于刚才同学提出的问题，即“既然电子是锌片失去的，氢离子为什么不直接在锌片上得电子，而要到铜片上得电子呢？”还是觉得难以解释。） 【动画演示】由于锌片失去电子后产生锌离子，锌片的周围有许多来不及扩散到溶液中去的锌离子，对氢离子有排斥作用，使氢离子很难在锌片上直接得到电子 【学生小结】锌片：较活泼，电子流出，发生氧化反应 Zn 2e - =Zn 2+ 铜片：较不活泼，电子流入，发生还原反应 2H + +2e - =H 2 能量变化：化学能转变为电能 【板书】 1. 原电池的概念： 【实验指导】给你一节干电池，用实验证明铜锌原电池的正负极 【学生活动】实验并观察现象 【学生回答】现象：测干电池时，电流计指针偏向正极方向，测铜锌原电池时，电流计指针偏向铜片方向 结论：锌片为负极，铜片为正极 【板书】 2. 原电池的原理： 负极：电子流出，较活泼，（锌片）： Zn 2e - =Zn 2+ （氧化反应） 正极：电子流入，较不活泼，（铜片）： 2H + +2e - =H 2 （还原反应） 【引导】 写出铜锌原电池的总反应方程式，并比较其与锌片直接跟稀硫酸反应有何异同。 总反应方程式为： Zn+2H + =Zn 2+ +H 2 相同点：总反应方程式相同 不同点：电子转移途径不同 【过渡】 原电池的实质是氧化还原反应，氧化还原反应都可以设计成原电池，那么构成原电池要有哪些条件呢？ 【板书】 3. 组成原电池的条件 【实验习题】请用实验验证下列哪些装置构成原电池？并据此对比分析，讨论构成原电池的条件。【学生活动】实验并观察现象。 【学生回答】 C 、 D 、 H 构成原电池 【学生讨论】（通过对比分析、讨论和补充、修改，最后得出组成原电池的条件） 学生甲：从 A 、 B 不构成原电池可知，构成原电池必须有两种活动性不同的金属 作电极。从 F 、 G 不构成原电池可知，要组成原电池还必须构成闭合回路 学生乙： H 也构成原电池，是因为水果呈酸性，说明构成原电池需酸溶液。 学生丙： D 也能构成原电池，说明构成原电池不一定要酸溶液，也可以是盐溶液，结合 E 可知，构成原电池电极材料必须与电解质溶液接触。 学生丁：从 C 可知，电极材料也可以是象石墨这样能导电的非金属。 【学生小结】组成原电池的条件： 有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极 电极材料均插入电解质溶液中 两极相连形成闭合回路 【练习】对于上述能组成原电池的装置，分析正负极和发生的电极反应 （在学生回答过程中，教师引导学生注意正极材料本身并未发生变化，负极和电解质溶液之间发生了氧化还原反应） 【追问】假如把上述 C 装置的电极改为 Cu 和 Ag ，能组成原电池吗？【学生回答】不能，要构成原电池，负极和电解质溶液之间必须有自发的氧化还原反应 【练习】请同学结合组成原电池的条件， 将氧化还原反应： Fe+Cu 2+ =Cu+Fe 2+ 设计成 一个原电池。 【学生回答】负极：铁正极：铜电解质溶液：硫酸铜 【学生补充】正极材料还可以是石墨或比铁不活泼的其他金属，电解质溶液中必须含 Cu 2+ ，除硫酸铜外，还可以是氯化铜、硝酸铜等。 【小结】按板书的内容，归纳本书的内容和要点 【布置作业】 1 、课本习题一、 l 、 3 、 4 ，二、 l 、 2 、 3 2 、回家搜集废干电池并拆开，弄清它的构造及原理。 评价方案 本课时为实验探究教学模式，本课时教学是否成功，笔者认为，应从以下几个方面综合考虑： 教材处理是否合理。探究性教学要对教材内容有所扬弃。探究性教学要以大纲为依据，教材仅仅是本参考书。因为现有教材的知识大都是以陈述性方式直接呈现，而探究性教学要求教材提供问题情景和解决问题所必需的事实材料，而不只是结论的堆砌，因此，探究性教学首先要求对现有教材作适当处理。 教学过程是否优化。优化的教学过程就是灵活机智地运用各种教学策略。如激励性策略，即使用鼓励性语言，肯定学生任何一个微小的闪光点；自主性策略，即要求设计的问题有一定思维含量，讨论要注重实效性，讨论过程要注意学法指导，并培养学生善于思考、勇于提出问题的习惯；诊断性策略，即教学过程中经常注意学生的学习情况，根据反馈的信息调整教学程序；创造性策略，即鼓励学生大胆质疑，发表不同意见尤其是创造性的意见。 教学效果是否显著。教学效果就是教学目标的达成度。首先，学生要有良好的学习状态，如学生学习兴趣浓厚，思维得到很好的启发，教学过程中学生参与面广、参与时间长、参与空间大等；其次，好、中、差不同水平层次的学生的知识目标、能力目标、情感目标要基本达成或得到一定程度的发展。 原电池原理及其应用第一课时教学案例说明 本节课采用实验探究式教学，既符合化学的学科特点，也符合学生的心理和思维的发展特点。 化学是一门以实验为基础的学科，实验事实是最具有说服力的。本节课以实验事实设疑，又以实验事实释疑，让学生从直观、生动的实验中发现问题，进一步引导学生进行推理和分析，再通过实验验证分析的结果。这样得出的结论学生才能真正理解和牢固掌握。 从学生的心理特点来看，高二的学生对新鲜事物有强烈的好奇心和探索欲望，对老师的讲授敢于质疑，有自己的想法和主见。往往不满足于老师告诉他是什么，而更愿意自己去探索是什么和为什么。并且具备了初步的探索能力。在思维发展的层次上，学生的形象思维已充分发展，抽象思维也正在迅速发展之中。实验探究是让学生在具体实验事实的基础上分析问题得出结论，符合学生的思维特点，有利于在形象思维的基础上发展学生的抽象思维。但学生的抽象思维和探索能力毕竟还处于初级阶段，尚不成熟，这就决定了他们还不能成为完全独立的探索主体，探索活动需要在教师的组织引导下，有目的有计划地进行。教师的作用是“引导和启发”，即引导学生独立思考，主动探索，当学生的思考和探索遇到困难时，及时给予启发、提示、点拨，以帮助学生顺利地开展实验探索活动，既不是灌输也不能放任自流。因此，本节课的部分实验是由教师预先设计的，但同样起到了实验探究应有的作用。 本节课应给学生充分的讨论时间和自由发表意见的机会。因为小组的每个成员的知识水平存在差异，对问题的分析能力不同，充分的讨论有利于组内的交流和互助，使实验探究活动成为全体同学而不是部分尖子生的活动。在实验探究的过程中，学生肯定发现了不少新问题，心里有很多想法，其中不乏正确的和错误的、常规的和富于创新的想法。因此要让学生把他的想法表达出来，这既能丰富学生对原理和正确结论的多角度的认识，也是对学生探究精神的一种肯定和保护。 由于本节课采取讨论式和学生实验探究的教学模式，课堂组织尤为重要。应在课前对学生进行分组，四人为一小组较合适，以便于学生展开实验探究活动和讨论。在学生实验和讨论过程中，教师应深入学生中，接受反馈信息，及时发现学生实验过程中可能出现的问题并加以个别指导。 本节课实验过程中应注意： 1 、锌片及时从溶液中取出 2 、注意灵敏电流计的量程 第 8 页 * 共 8 页