探究實驗　貫穿課堂
——《化學能轉(zhuǎn)化為電能》教學設計

朱紅斌（福建省泉州泉港區(qū)第五中學）

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探究實驗貫穿課堂
——《化學能轉(zhuǎn)化為電能》教學設計

朱紅斌
（福建省泉州泉港區(qū)第五中學）

【教學設計理念】

本節(jié)內(nèi)容是現(xiàn)行高中化學蘇教版必修2專題2第三單元《化學能與電能的轉(zhuǎn)化》的第一節(jié)。在當前的教育形勢下，力求實現(xiàn)“課程的設計以學生的發(fā)展為本，關注學生科學探究的學習過程和方法，以及伴隨這一過程產(chǎn)生的積極情感體驗和正確的價值觀”。電化學知識涉及電解質(zhì)溶液、氧化還原反應，同時和生活有關。因此，這部分內(nèi)容在教材中占有重要地位。也是整個中學階段重要的化學基礎理論之一。學好電化學理論，將為學生解決生產(chǎn)與生活中的實際問題打下良好的基礎。為學好化學電源和金屬的電化學腐蝕創(chuàng)造了有利條件。因此，本節(jié)課的內(nèi)容具有承前啟后的作用。

【探究目標】

1.知識與技能目標：明確原電池的化學原理；判斷形成原電池的條件。

2.過程與方法目標：落實雙主（學生為主、實驗為主）一本（教本）教學模式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神；培養(yǎng)學生初步學會獲取信息和加工信息的方法，學會運用實驗法、對比法、分析法等研究問題。

3.情感態(tài)度與價值觀目標：使學生體驗參與獲得知識過程中的心理感受；培養(yǎng)學生由實踐到理論，再由理論指導實踐的科學方法；訓練學生在獲得知識的過程中與人溝通、爭辯、交流的勇氣。

4.科學方法：學生通過確定問題、設計方案、動手操作、表達與交流、總結(jié)與評價的研究性活動，體驗“問題—實驗—觀察—抽象”的科學研究方法。

【教學程序】

（一）創(chuàng)設學習情境

格林太太是一位漂亮、開朗、樂觀的人。當她大笑的時候，人們可以發(fā)現(xiàn)她一口整齊潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙：其中一顆是黃金的——這是她富有的標志；另一顆是不銹鋼的——這是一次車禍后留下的痕跡。

自從車禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛、心情煩躁、夜間失眠……醫(yī)生攪盡腦汁，格林太太的病情仍未好轉(zhuǎn)……

一位年輕的化學家來看望格林太太，并為格林太太揭開了病因。

【設疑】化學家發(fā)現(xiàn)了什么？你能為格林太太開一個藥方嗎？

（陶行知先生指出“教學的中心是實際生活”，教師在實際生活中去選定某些典型的事實，激發(fā)學生的好奇心，使之轉(zhuǎn)化成強烈的求知欲。）

（二）【原電池原理的實驗探究】讓學生分組交流討論并派代表發(fā)言，同時在實驗過程中老師應引導學生觀察鋅棒和銅棒上有無氣泡產(chǎn)生。

探究1：把銅片插入稀硫酸中，觀察有什么現(xiàn)象？

結(jié)論：無現(xiàn)象——不能置換酸中的氫，因為銅在金屬活動順序表中位于氫的后面。

探究2：把鋅片插入稀硫酸中，觀察有什么現(xiàn)象？

結(jié)論：鋅片附近有氣泡產(chǎn)生——能置換酸中的氫，鋅在金屬活動順序表中位于氫的前面。

探究3：把鋅片和銅片用導線連接，同時插入到稀硫酸中，有何現(xiàn)象？

結(jié)論：銅片周圍有氣泡生成。

探究4：把鋅片和銅片用導線連接，中間接上電流計，同時插入到稀硫酸中，有何現(xiàn)象？

結(jié)論：銅片周圍有氣泡生成，電流計指針偏轉(zhuǎn)。

（教師引導學生自己做實驗，既讓他們體會到實驗的樂趣，又培養(yǎng)學生的動手能力、觀察能力以及對信息分析處理能力。同時讓學生體會到發(fā)明這么簡單，從而得到樂趣，激發(fā)學生對化學的興趣。）

【思考討論】1.銅片上的氣體是什么？

2.氫元素原來以什么形式存在？

3.從電子得失角度分析，2H+-→H2？

4.電子從何而來？（用實物投影儀展示）

（這些問題由易到難，符合學生的認識過程，同時訓練學生在獲得知識的過程中與人溝通、爭辯、交流的勇氣，從而提高學生的綜合素質(zhì)。）

（三）【播放課件】用Flash動畫（銅—鋅—稀硫酸原電池的工作原理的微觀過程）

【問題分析】因為鋅比銅活潑，容易失電子；發(fā)生氧化反應（Zn-2e=Zn2+），電子沿導線流向銅片，電子流向銅片后，溶液中的氫離子在銅極附近得到電子產(chǎn)生氫氣（2H++2e=H2↑），發(fā)生還原反應，因而銅片上有氣泡產(chǎn)生。從反應可看出，鋅片質(zhì)量減少；銅片質(zhì)量不變，［H+］減少。

鋅片Zn-2e=Zn2+氧化反應

銅片2H++2e=H2↑還原反應

（由于這部分內(nèi)容比較抽象，特別是內(nèi)外電路中電子的傳遞不宜直觀感知，易造成認知障礙，利用實物模型和多媒體輔助教學手段，讓學生直觀、形象、生動、深刻地來認識原電池的原理，有利于學生對知識的理解和掌握，建立正確的微觀化學反應。）

【小結(jié)】像這化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置叫做原電池。發(fā)生氧化反應的一極為原電池的負極（即Zn一極），該極的反應為負極反應（Zn-2e=Zn2+）；發(fā)生還原反應的一極為原電池的正極（Cu一極），該極的反應為正極反應（2H++2e=H2↑）；正負極反應總和為電極總反應（Zn+2H+=Zn2++H2↑）。

原電池工作原理：相對較活潑的金屬失去電子發(fā)生氧化反應，電子從較活潑金屬（負極）通過外電路流向相對不活潑的金屬（正極）。

（四）【原電池的形成條件的實驗探究】

（在學生實驗過程中，老師巡視時應肯定學生的正確操作，指出并糾正學生的錯誤操作，指導學生觀察現(xiàn)象，引導學生得出正確的實驗結(jié)論。）

實驗步驟：1.將兩銅片用導線連接，插入到稀硫酸中有何現(xiàn)象？可得到什么結(jié)論？2.將兩鋅片用導線連接，中間接上電流計，插入到稀硫酸中有何現(xiàn)象？可得到什么結(jié)論？

結(jié)論：原電池構成的條件是：有兩種活潑性不同的金屬（或一種較活潑的金屬和能導電的非金屬）做電極，較活潑的金屬為負極，較不活潑的金屬（能導電的非金屬）為正極。

實驗步驟：3.把稀硫酸換成酒精又有什么現(xiàn)象？

結(jié)論：兩極之間充入電解液。

實驗步驟：如果Zn與Cu分別裝在兩個燒杯中又有什么現(xiàn)象？

結(jié)論：形成閉合回路。

實驗步驟：將Cu與C同時插入到稀硫酸中有何現(xiàn)象？可得到什么結(jié)論？

結(jié)論：原電池的反應必須是自發(fā)的氧化還原反應。

（原電池的形成條件是本節(jié)課的重點也是難點，而這里讓學生通過對原電池的形成條件的探究實驗，從實驗觀察現(xiàn)象中得出結(jié)論，推導出形成的條件，通過對比的方式和討論的形式，從而實現(xiàn)突破重難點的目標，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和敢于嘗試、探索的精神。）

【練習鞏固】1.下列哪些裝置能構成原電池（課件展示）

（本題是為了鞏固原電池的條件而設，同時培養(yǎng)學生由實踐到理論，再由理論指導實踐的科學方法。）

2.請學生為格林太太開藥方：由于金與鐵（鋼的主要成分）是活動性不同的兩種金屬。唾液中含有電解質(zhì)，故構成了原電池，產(chǎn)生了微小的電流，使格林太太頭痛，因此必須換掉一顆假牙。

（本題是一個開放性的題目，答案可多個，既培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力，又能活躍課堂氣氛。）

【研究性課題】

【作業(yè)】

1.課本P461。

2.請學生回去做一個水果原電池，用品：西紅柿、鐵線一段、銅線一段、導線、耳機。

3.研究干電池的組成，判斷干電池的正負極材料、電流方向、電子流向，并寫出電池正負極的電極反應、電極總反應；通過研究試分析回收舊電池對社會、經(jīng)濟、環(huán)境等方面有哪些重要作用。請設計如何充分利用舊電池使其變廢為寶。

（結(jié)合實際情況，根據(jù)教材相關內(nèi)容提煉研究性課題，其意義有：一是培養(yǎng)學生的批判意識，二是深化高考內(nèi)涵，三是滲透研究性學習方法。這樣既貼近實際，又緊貼教學與高考，又能激發(fā)學生的學習興趣。）

【教學反思】

本節(jié)課的教學過程是開放的，學生是學習的主人，教師處于幫助、引導的位置。進行探究性實驗時能夠保證學生有充足的時間和空間，通過小組的合作與交流最終得出結(jié)論，在此過程中激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生學會合作、共享成果的意識。使學生在本節(jié)課中認真聽講，興趣濃厚，氣氛活躍，發(fā)言積極，樂于探究，學會競爭，善于合作，取得了意想不到的教學效果。

·編輯尹軍