第二节化学能与电能（第一课时）教学设计.doc

第二节  化学能与电能(第一课时)教学设计湖南省城步苗族自治县第一民族中学  夏清国一教学内容分析本节课教学内容是人教版高中化学2（必修）中第二章“化学反应与能量”第二节“化学能与电能”的第一课时，是电化学中的重要知识。初中化学已经从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量。该节内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。生活在现代社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。当学生了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后，会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。正是基于学生的这种心理特征，本节内容侧重于化学能转化为电能的研究，教材开始的几个设问，把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”研究之中。从能量转换角度看，本节课程内容是对前一节课中“一种能量转化为另一种能量，能量也是守恒的；化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善。从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用，是实现氧化还原反应这一主干知识的螺旋式上升的一个重要环节；从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是对“化学能热能机械能电能”思维方式的反思和突破。与元素化合物的知识相比，化学反应原理部分内容更注重学科知识的应用、整合以及学生的思维的有序性和缜密性的培养。因此本节课的重心是实现通过氧化还原反应将化学能转变成电能的装置的研究。二学生情况分析及学法指导1.知识基础高一学生好奇心强，思维活跃，能积极主动地学习。学生通过“化学1（必修）”的学习，已经学习了钢铁的腐蚀，在日常生活中也见到各种类型的电池，认识到生活中处处有化学，已经了解了氧化还原反应的实质是电子的得失或偏移，通过初中物理的学习已经知道带电粒子的定向移动形成电流，知道电流的形成的基本条件：有电源，形成闭合回路。但是学生对于将一个氧化还原反应分为两个半反应在两个不同场所发生这种情况是第一次接触，因此在本节课教学中设置了“将锌粉和稀硫酸直接接触进行反应”这一演示实验和“如何检验是否有电流产生？”这一问题，淡化了其中相对于他们知识水平而言较为难以理解的电极电势的知识，而从实际需要出发，实现氧化剂和还原剂分开的设计思想，然后通过实验事实的直观材料去分析原电池的工作原理，降低难度，符合学生的认知规律。2.实验技能基础经过一个学期的高中学习，学生已经基本习惯了新教材的学习思路和学习方法，同时已具备一定的化学思维基础和一定的动手能力和实验设计能力，且由于物理课上的训练，学生也已经具备一定的电路组装能力。这些都将提高学生学习本课的积极性，也为提高学生的课堂解决问题能力和实践动手能力创造了条件。因此本节课主要采用学生通过实验获得大量的感观材料之后加以分析的方法来进行教学。3.学法指导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，但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。根据学生的知识结构、心理特点和教学内容的实验需要，采用分组实验探究、问题探讨、分析推理和比较归纳等方法，并结合多媒体进行辅助教学。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、原理和构成条件。通过本课的学习，使学生养成善于观察、善于思考的习惯，并学会运用观察、比较、归纳等方法去分析、解决问题，达到学以致用的目的。三教学设计总体思路设计出一套可以将化学能转变成电能的装置的必要性设计出一套可以将化学能转变成电能的装置的可行性（氧化还原反应的实质的分析）设计出一套原电池并分析原电池的形成条件研究原电池的工作原理（氧化还原反应的实际应用）。本节课的内容主要由“能否实现直接将化学能直转变成电能？”、“如何实现直接将化学能直接转变成电能？”、“如何确保实现直接将化学能直接转变成电能？”和“化学能是如何直接转变成电能的？”这4个问题贯穿起来，学生在思考这些问题的过程中，思维的发散性和缜密性都得到了一定程度的锻炼，同时也加深了对氧化还原反应的理解，了解了氧化还原反应和原电池装置之间的联系。在实施过程中，在实验用品的选择上提供了多样化的实验用品，让学生可以积累到尽可能多的实验素材，获取更多的感观材料，然后从众多的材料中找出共性、规律，从而使学生的思维的有序性得到一定程度的锻炼，与此同时，对原电池的形成条件这一知识的理解也就顺理成章了。四教学目标设计1.基本目标【知识与技能】了解原电池的形成条件；了解原电池的工作原理；理解化学能与电能之间转化的实质。【过程与方法】通过创设问题情境、学生进行实验探究，帮助学生自主建构原电池的概念；学会根据简单的氧化还原反应设计出一套原电池，并分析其工作原理。【情感态度与价值观】通过对设计原电池装置的可行性及其实现条件的思考与交流，培养浓厚的学习兴趣，养成严谨求实的科学态度，培养学生解决问题的意识和加强学生解决问题的能力；通过对原电池的形成条件的研究，提高归纳总结和分类处理信息的能力。2.发展性目标【知识与技能】能从本质上理解原电池的形成条件和工作原理，加强对氧化还原反应和原电池原理之间的联系的理解。【过程与方法】能有序地思考方案设计的可行性原则，能从众多的感观材料中提取分析出共性和规律。【情感态度与价值观】体会思维的快乐和思维得到实验验证的成功的喜悦。3.教学重点的分析与确定在本节课中学生初次接触原电池的知识，而在后面的选修模块中还会详细介绍原电池原理的不同应用，加深对原电池原理的充分理解。因此将本节课的重点定位为：理解氧化还原反应与原电池原理之间的联系，了解原电池的形成条件和简单原电池原理的分析。4. 教学难点的分析与确定学生此时对于氧化还原反应的知识已经有了一定程度的储备，但是化学反应原理的实际应用却是第一次接触，而对于将一个氧化还原反应分为两个半反应在两个不同的场所发生也十分陌生，因此将本节课的难度定位为：原电池装置的设计。五教学过程设计1. 教学流程图 2.教学资源的开放性措施本节课所选用和开发的教学资源主要体现在4个方面：一是学生实验：本节课提供给学生探究原电池的形成条件的用品有：稀硫酸、锌片2片、铜片2片、镁条2根、碳棒2根、酒精、电流计、电解槽1个、导线若干。要求完成两个实验，一个是自行组装原电池装置；二个是探究原电池的构成条件。这是一次开放性较大的实验，设计这样环节的主要目的是培养学生思维的有序性和严谨性。二是音频文件：“地球一小时”活动中羽泉组合的音乐-关一盏灯，格林太太假牙的音频。三是Flash动画：火力发电的工作原理动画，形象具体。在探究原电池的原理这一环节，通过播放原电池工作原理的flash动画，将学生看不见的微观世界宏观化。在探究原电池的形成条件环节，提供的实验器材是有限的，通过原电池的形成条件flash动画的演示，能更深的认识原电池的形成条件。四是视频：电，也可以自己做视频，使原电池装置的组装难度降低，在课外活动的环节，水果电池视频，激发学生探究知识的欲望。3.问题情景的开放性措施整节课围绕着化学能直接转变成电能这一核心问题贯穿而成，在本节课中设计了下列开放性的问题情景：我们能不能利用某一类型的反应，将化学能直接转变成电能？如果可以，该反应时属于什么类型的反应？以Zn+2H+ = Zn2+H2为例分析，如何能检测到反应中有电流产生？请设计一套简易装置来验证你的猜想。电极材料除了锌、铜，可否是别的材料？反应液除了稀硫酸可否是别的液体?设计实验方案探究原电池的形成条件。以锌、铜、稀硫酸原电池为例，分析电池的正负极，并分析两极上可能发生的变化。通过复习巩固各种基本反应类型的特点，强化学生对氧化还原反应实质的认识，通过对装置的设计，培养学生解决问题的能力，让学生根据实验现象分析原电池的原理，强化对原电池中，氧化还原反应被分成两个半反应在两个不同场所中发生的理解，使学生感受从感性到理性的提升，体现新课程理念中“螺旋式上升”这一特点。4.学生活动的开放性措施本节课设计安排了以开放性学生活动：（1）探讨化学能直接转变成电能的可能性。（2）原电池装置的组装，原电池的构成条件的实验探究。（3）课堂上采用实验探究、对比归纳，讨论交流等方法学习新知识。（4）课外制作一个水果电池。（5）课后通过查找资料，了解常见电池的构造，原理和用途。以上的开放性学生活动，有一定的开放程度，能充分调动学生的探究欲望发挥其积极性，让知识的生成变成学生自发自觉地一种行为。在探究活动中，有些学生可综合考虑各方面因素，得出正确结论，而有些同学考虑并不全面，设计的装置图或多或少有些缺憾。在实验探究中，有的同学能很好的进行方案设计后进行实验，获得较多的有序实验的信息，规律的得出相对轻松；而一部分同学动手比动脑快，需要一定的提示才能获得规律，在这些探究活动中，体现出了学生的个体差异。5.教学进程教学环节教师活动学生活动设计意图情景引入【音乐播放】关一盏灯【讲述】电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。由于原料来源丰富，建厂占地面积小，成本和技术要求都比较低，火力发电目前在我国的电力结构中居首位，占了电量的80%以上。那么，储存在煤中的化学能是怎样转变为电能的呢？这就让我们用化学知识揭开这个谜。【展示】火力发电的工作原理动画【提问】根据动画分析其中发生的能量形式的转换。【讲述】从储存在煤中的化学能到最终转变成电能，经历了多个环节，每一个环节的转化，能量都不可能是100%利用的，那么必将造成大量能源的损耗，实际上目前我国火力发电中，能源的利用率低。而且，煤作为一种不可再生资源，终将会有用完的一天，因此我们不得不思考以下问题：1.能不能找到一类物质来代替煤发电？2.能不能减少中间的能量转化环节而将化学能直接转变为电能？倾听        分析火力发电的过程中能量形式的转换。化学能热能机械能电能  进人情境，激发兴趣和思考 介绍“地球一小时活动”明确真正意义，引入课题 通过分析火力发电的利与弊，实现从“化学能热能机械能电能”思维模式向“将化学能直接转化为电能”新思维模式的转换，同时形成高效利用燃料，不浪费能源，积极开发高效清洁燃料的意识。 创设问题情景，激发兴趣。从生活情境引入，说明设计一套从化学能转化成热能的装置的必要性原电池装置的设计【提问】氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换环节才能转化为电能。我们能不能利用某一类型的反应，将化学能直接转变成电能？如果可以，该反应是属于什么类型的反应？【视频播放】电，也可以自己做 1电流的实质是什么？2我们已经学过那些类型的化学反应？这些反应类型的特点是什么？3哪种类型的反应最有可能实现将化学能转变成电能的设想？4.要使氧化还原反应释放的能量不经过热能，而直接转化为电能，所要解决的第一问题是什么？   思考、交流后回答：要想产生电能，需要有电流产生而电流的实质是带电粒子的定向移动，我们所学过的反应中，只有氧化还原反应具备这一特征，即电子从还原剂转移至氧化剂 加强氧化还原反应与原电池原理之间的联系，让学生深刻理解氧化还原反应是原电池形成的前提条件这一事实。实现对设计一套从化学能转化成电能的装置的可行性的研究【演示实验】锌粉与稀硫酸反应【提问】1.是否观察到电流产生？为什么？ 2.通过同学们分析，我们知道化学能转化成电能则一定有电流产生，而刚才的实验中我们并没有观察到电流的产生，那么我们如何检测反应中是否有电流产生呢？ 3.若将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，那么，怎样架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，同时形成电流？ 4.怎样知道所架设的桥梁中有电子流过？如何从电学角度考虑仪器选择和组装问题？ 5.请以反应Zn+2H+=Zn2+ H2为例分析，设计一套实验装置，来验证你的猜想。并用实验证明之。      【板书】1. 原电池将化学能转变为电能的装置叫原电池。观察现象：有无色气体产生；没有观察到电流产生，因为没有外电路，没有电流计。思考、交流后画出装置简图，用实验验证是否有电流产生。汇报实验信息。生l：实验装置 生2：实验装置 生3：实验装置 生4：  通过这些问题，既可以帮助学生理解实验设计的思路和实验操作的原理，顺利完成实验；又可以培养学生质疑问难的精神，掌握质疑问难的方法，提高质疑释疑能力。让学生更深刻理解原电池将氧化还原反应分为氧化反应和还原反应在两个不同场所反应发生。 原电池形成条件的探究【讲述】通过实验我们知道铜-锌-稀硫酸可以形成原电池，但是刚才大家设计的实验装置中，不是所有的装置都产生了电流，这说明原电池的形成需要一定的条件，请大家分析这几个装置图，找出原电池的形成必须满足哪些条件?分析交流后回答：（1）形成闭合回路进行阶段性总结，让学生对充分认识到原电池装置的基本要素之一：形成闭合回路，对后面探究原电池形成的其他条件时的实验起指导作用，节约实验时间。【板书】2. 原电池的形成条件（1）形成闭合回路笔记【提问】电极材料除了锌、铜可否是别的材料？反应液除了稀硫酸可否是别的液体？设计实验方案探究原电池形成的其他条件。实验记录，汇报培养学生思维的有序性及实验能力和口头表达能力【动画模拟】哪些能构成原电池？观察，分析，讨论根据实验信息及动画演示总结出共性、规律，加强对原电池形成条件的认识，培养学生的信息处理能力。【提问】对刚才产生电流和没有产生电流的实验装置进行分析，并总结出原电池的形成条件。【板书】（2）有自发进行的氧化还原反应；（3）有两种活泼性不同的金属做电极；（4）有电解质溶液。 根据实验信息及动画演示的汇总总结原电池形成的其他条件： 原电池工作原理分析【提问】我们已经设计出了一套完整的原电池装置，成功的实现了化学能直接向电能的转变，那么原电池是如何实现这一转变的呢？【动画模拟】铜锌原电池的工作原理:以Zn-Cu-稀硫酸原电池为例分析电池的正负极，并分析两极上发生的化学变化，并尝试写出两极上的电极反应式。【板书】负极 锌片：Zn - 2e- = Zn2+(氧化反应）正极 铜片：2H+ + 2e- = H2（还原反应）总反应：Zn2H+ = Zn2+ + H2分析交流写电极反应式负极 锌片：Zn - 2e-= Zn2+ (氧化反应）正极 铜片：2H+ + 2e-= H2 （还原反应）总反应：Zn2H+ = Zn2+ + H2笔记将学生看不见的微观世界宏观化，从而帮助学生明确原电池的化学原理，提高学生分析问题的能力和逻辑思维能力【投影】原电池原理思考，记忆概括总结【投影】你学到了哪些新的知识？原电池的原理及构成条件：原电池电极的判断方法：学生整理、归纳笔记 整体把握本课内容反馈练习【投影】1.课堂练习2.知识应用：【播放音频】格林太太诉说病情请问这病因是什么？请你开个药方。分析交流回答课堂信息反馈，作为学习效果评价的一个方面。 加深对原电池形成条件的认识。课后思考【投影】水果电池【作业】1.挑战你的动手能力，制作水果电池。2.请大家选择一种感兴趣的化学电源，查阅相关资料，了解去化学原理。 动手制作 查阅资料，了解一种或多种原电池的化学原理。培养学生解决生活实际问题的能力；从认知的实用性出发，激发学习兴趣；为下一节课化学电源做准备。 六教学效果评价1.学生学习效果评价根据课堂实时反馈情况分析：(1)都了解了原电池与氧化还原反应之间的关系，明确了原电池的形成条件，会判断简单原电池的正负极，书写相应的电极反应式。特别是知识应用环节，学生能将所学知识应用到解决时间问题中去。(2)所有学生都能根据装置图进行验证性实验，得出相关实验信息，并详细记录，一部分学生能有条理地设计出相应的实验方案，进行验证，分析实验信息，得出规律。体验了探究学习的一般过程与方法。（3）在课堂概括总结环节，学生能根据所学的知识，自我归纳与总结。2.教师教学效果评价在本节课中，通过设计原电池这一装置的可行性研究这一环节，为基础较好的学生搭建一个较好的平台，实现学科内以及学科间知识的综合以及对氧化还原反应相关知识的提升，同时也复习了各种基本反应类型特别是氧化还原反应的特征；在设置原电池装置的设计这一环节，开始时学生有点犹豫，不知自己的方案是否可行，但当他们按照自己设计的装置进行实验时，他们看到实验现象的过程中，我看到了他们惊喜的表情，自豪不已，实现了不同层次学生之间的相互交流和合作，学生在设计过程中充分体会到思维的快乐和成功的体验，而基础较差的学生也可在其他学生的指导和启发下进行思考与理解。而通过设计原电池形成条件探究这一环节，基础好的学生可通过有序思维，从而快速得出实验结论，而让基础较差的学生积累较多的实验现象这样的直观素材，并在此基础上尝试找出共性，实现对思维有序性的培养。较好完成了预期的三维目标。七教学反思本节课我通过“地球一小时”活动中羽泉组合的音频一首好听的歌关一盏灯引出课题，不只是把情景作为引入的手段，而是把情景作为与问题匹配的线索，在教学的主线上，始终围绕着化学能转变成电能这一核心问题展开，更注重氧化还原反应与原电池原理之间的联系，让学生更深刻认识到原电池是氧化还原反应知识的应用，真正体现了对氧化还原反应这一主干知识的理解的螺旋式上升，符合新课程理念。探究性试验的设置，让学生真切感受到了交流与合作的必要性。但是遗憾的是如果在某些环节上过多的给学生探究的机会的话往往就会造成学时的不够，在这节课实施的过程中，虽然我在课件中设置了倒计时，尽量把握每个环节的时间，但发现还是很难在45分钟之内完成，这是一个值得思考的问题。