信息化技術在“原電池”教學中的應用

郭靜 薛亮 任程 李俊杰

摘 要：隨著社會邁入信息化時代，信息技術在科學研究和日常生活中的應用越來越廣，信息化時代的到來對教育教學提出了更加嚴峻的挑戰，同時也是一種機遇。本文以信息化為指導思想、以“原電池”為載體探究信息技術在化學教學中的應用，以期為化學教學實現信息化提供切實可行的建議。

關鍵詞：原電池；教學設計；信息化

一、指導思想

新課程所倡導的教學是建構主義的教學，可以概括為：以學生為中心，利用情景、協作、對話等學習環境要素，充分發揮學生的主動性、積極性和創新精神，最終達到使學生有效地實現對當前所學知識的意義建構的目的，在整個教學中教師起組織者、指揮者、幫助者和促進者的作用。教師作為學生學習的引導者和促進者，越來越多的應用信息化技術手段協助教學，除了使用信息技術手段進行備課、講課之外，還能夠利用視頻、動畫演示、圖片和音頻等啟發學生發現問題、解構問題并解決問題。

現代社會中，隨著科技的高度發展，信息技術越來越成為我們生活、學習、工作中必不可少的工具。眾所周知，國際上對于信息技術的重視程度越來越廣，信息技術也逐漸成為國防安全的屏障和外交的籌碼。作為教育者也越來越重視信息技術的重要性，國外較早地將信息技術應用到教學中并且發展趨于成熟，教師能夠較為熟練的在教學中應用信息化技術作為重要的教學輔助手段。相較于國外，國內將信息化技術應用于教學起步較晚并且發展緩慢，這對于教育的信息化十分不利。作為21世紀的主人，學生應當從小樹立使用信息技術的概念，這有利于學生在日益激烈的國際競爭中把握主動權。本次教學設計通過多媒體、視頻、動畫的使用，激發學生學習興趣，引導學生進行科學探究，提升化學學習能力，培養學生良好的科學素養，提高學生學習效率，促進學生全面發展。

二、教學內容分析

筆者在該部分通過分析課標要求、考試要求把握教學的重點和教學深度。

（一）課標要求

1.體驗化學能與電能相互轉化的探究過程，了解原電池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。

2.通過查閱資料了解常見化學電源的種類及其工作原理，認識化學能與電能相互轉化的實際意義及其重要應用。

3.能解釋金屬發生電化學腐蝕的原因，認識金屬腐蝕的危害，通過實驗探究防止金屬腐蝕的措施。

（二）考試說明

1.了解原電池的工作原理，了解常見化學電源的種類及其工作原理。

2.理解金屬發生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。

三、學習對象分析

（一）化學學習需求分析

1.學生知識完整性的需要

通過初三的學習，學生掌握了金屬活動性順序。高一學生通過必修一的學習已掌握氧化還原知識和基本的電學知識，具有學習化學能轉化為電能的知識基礎。在前一節“化學能和熱能的相互轉化”中了解到化學反應可以把儲存在物質內部的能量以熱能、電能、光能等形式釋放出來，化學能可以和熱能之間相互轉化，同時也了解到化學能可以和電能之間相互轉化，但他們不知道怎樣才能實現這種轉化關系。

2.學生觀念和思維轉變的需要

在教學過程中努力實現“化學能→熱能→機械能→電能”思維模式向“將化學能直接轉化為電能”新思維模式的轉換，并且幫助學生形成高效利用燃料、不浪費能源、積極開發高能清潔燃料的意識。現代化學強調“綠色化學”和“高效化學”，而原電池通過能量轉化能夠將化學能直接轉化為熱能正符合這樣的思想。

（二）學生的能力起點分析

1.具備的知識與技能

學生通過“化學能與熱能”學生了解了化學能可以和熱能之間相互轉化，為化學能和電能的轉化的學習埋下伏筆，并且高一學生已掌握氧化還原知識、金屬活動性順序和基本的電學知識，掌握了氧化還原的本質與反應式的書寫，具有學習化學能轉化為電能的知識基礎。在技能方面，通過初中和高一上學期對學生實驗基本技能的培養，學生能夠在教師的指導下完成化學實驗并進行探究，現已具備獨立完成實驗的動手能力。

2.具備的方法

通過實驗方案的設定選擇實驗儀器的方法，設計簡單探究實驗的方法。

3.具備的情感態度與價值觀

結合生活中的電池感受化學能可以轉化為電能，對原電池的工作原理充滿了好奇，樂于探究化學世界的奧秘。

4.具備的媒體操作能力

學生已經具備一定的媒體操作能力，會使用多媒體播放功能以及上網瀏覽搜索所需要的信息。

四、學習目標分析

（一）知識與技能

1.了解并掌握原電池形成的原理及原電池的定義。

2.能利用實驗進行探究原電池形成的條件。

3.能利用所學知識進行知識的運用。

（二）過程與方法

1.學會利用化學實驗進行探究原電池原理和形成條件的能力。

2.學生通過觀察宏觀現象，分析微觀本質，體會從“宏觀到微觀”的化學思維方法。

（三）情感態度與價值觀

1.通過對銅鋅原電池的工作原理和構成條件的學習，體驗原電池的奇妙與科學價值，感受“電子轉移”過程中物質變化與能量變化的辯證統一。

2.學生通過化學實驗進行問題探究，提高其動手能力和相互合作精神及科學探究問題的能力。

五、教學重難點分析

（一）教學重點

原電池的概念、工作原理、構成條件。

（二）教學難點

從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質，以及這種轉化的綜合利用價值。

六、學習資源與環境

（一）教師通過網絡下載圖片、視頻，自制flash動畫等教學資源，激發學生學習興趣。

（二）學生上網查詢原電池相關資料，加深理解。

七、教學多媒體設計

八、教學過程設計

【新課導入】

【視頻播放】太空大戰時宇宙飛船上的太陽能電池

【引入】電池與我們的生活息息相關，在生活中哪些地方會用到電池？

【多媒體展示】西紅柿電池。

【學生活動】學生觀看聆聽，踴躍回答

【設計意圖】觀看趣味實驗激發探究原電池工作原理的欲望，引出新課方向。

實驗探究1：

【flash動畫】實驗1：把一塊鋅片插入盛有稀硫酸的燒杯里。測量溶液的溫度，分析能量變化情況

實驗2：把一塊銅片插入盛有稀硫酸的燒杯里。

實驗3：把銅片和鋅片用導線連起來插入稀硫酸的燒杯里。

要求同學認真觀察現象，并思考原因。

【設疑】銅不與稀硫酸反應，銅片上的氣體是哪里來的？

【學生回答】 1、鋅片上有氣泡，因為鋅能和稀硫酸反應放出氫氣化學能轉化為熱能

2、銅片上沒有氣泡，因為銅不能和稀硫酸反應

3、銅片上有氣泡

【引導】怎樣通過實驗來證明鋅片上的電子是否通過導線轉移到了銅片上？

【學生討論】學生激烈討論的焦點問題有：

1、銅片上的氣體是什么？

2、氫離子轉變為氫氣所需的電子從何而來？

3、鋅片有什么變化？溶液中氫離子濃度發生了什么變化？

討論結果：鋅失去的電子通過導線轉移到銅片上，氫離子在銅片上得電子轉變為氫氣。

【追問】能量是如何轉化的？

【學生回答】電流計指針偏轉說明導線中有電子流過，證明氫離子得到的電子確實是鋅片失去，通過導線傳遞到銅片上的。

【師生總結】

【板書】原電池

1、定義：把化學能轉化為電能的裝置叫做原電池；

2、工作原理：

負極：電子流出，較活潑，鋅片：Zn-2e-=Zn2+

（氧化反應）

正極：電子流入，較不活潑，銅片：2H++2e-=H2↑

（還原反應）

【設計意圖】通過實驗探究，借助已有的物理知識理解化學反應中化學能轉化為了電能，揭示原電池的反應本質，培養學生分析問題的能力，培養學生的思維遷移能力以及將各學科知識融會貫通與應用能力。有利于培養學生的科學素養。

實驗探究2：

【提問】通過以上實驗探究，你認為構成原電池應滿足什么條件呢？

學生積極思考，作出判斷。

【學生總結】構成原電池的條件：

首先，有自發的氧化還原反應

其次，滿足下列條件：

（1）有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導體）作電極

（2）電極材料均插入電解質溶液中

（3）兩極相連形成閉合回路

【多媒體展示】給出不同的裝置，讓學生判斷哪些是原電池，哪些不是原電池并解釋原因。

【板書】

3、構成原電池的條件：

（1）自發的氧化還原反應

（2）有兩種活動性不同的電極

（3）電極材料均插入電解質溶液中

（4）兩極相連形成閉合回路

【強調】構成原電池的條件：兩極一液成回路

【設計意圖】通過問題的設計與解決，層層遞進，自主探索，得出形成原電池的條件，鍛煉了學生分析推理能力。利用化學史料培養學生發現問題，歸納抽象其本質的能力。完成化學源于生活，探究其本質，應用于生活的學習目的。

【課堂小結】小結本節課重難點

【課堂檢測】布置任務，給出5個針對性訓練題（幻燈片展示）。

【評價階段】引導學生組內互相評價、自我評價。

【設計意圖】及時發現問題及時解決

【作業布置】任務：對應課時作業

本節教學設計將“原電池”的教學內容和信息化技術融會貫通，利用多媒體視頻、動畫、圖片等手段向學生動態地展示原電池形成的條件，一方面使得學生形成原電池的基本概念，為選修四電化學的學習奠定基礎，同時在學生頭腦中建立起信息化的觀念，有助于促進信息化教學的不斷完善和發展。