《化學(xué)能與電能》教學(xué)設(shè)計

1、化學(xué)能與電能教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課教學(xué)是人教版高中化學(xué)必修n中第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)化學(xué)能與電能的第一課時。與元素化合物的知識相比，化學(xué)反應(yīng)原理部分內(nèi)容更注重學(xué)科知識的應(yīng)用、 整合以及學(xué)生的思維的有序性和縝密性的培養(yǎng)。 本章是學(xué)生第一次接觸到化學(xué)反應(yīng)與能量之間的相互關(guān)系， 是化學(xué)理論知識在工業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用。 而本節(jié)內(nèi)容則是側(cè)重于化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的研究， 從知識上說則是氧化還原反應(yīng)的重要應(yīng)用之一，也是實現(xiàn)氧化還原反應(yīng)這一主干知識的螺旋式上升的一個重要環(huán)節(jié)。因此本節(jié)課的重心是實現(xiàn)通過氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置的研究。二、學(xué)生情況分析1 .知識基礎(chǔ)學(xué)生通過必修I 的學(xué)習(xí)，已

2、經(jīng)了解了氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)是電子的得失或偏移， 通過初中物理的學(xué)習(xí)已經(jīng)知道帶電粒子的定向移動形成電流，知道電流的形成的基本條件：有電源，形成閉合回路。但是學(xué)生對于將一個氧化還原反應(yīng)分為兩個半反應(yīng)在兩個不同場所發(fā)生這種情況是第一次接觸，因此在本節(jié)課教學(xué)中設(shè)置了 “將鋅粉和稀硫酸直接接觸進(jìn)行反應(yīng) ”這一演示實驗和 “如何檢驗是否有電流產(chǎn)生?”這一問題， 淡化了其中相對于他們知識水平而言較為難以理解的電極電勢的知識， 而從實際需要出發(fā)， 實現(xiàn)氧化劑和還原劑分開的設(shè)計思想， 然后通過實驗事實的直觀材料去分析原電池的工作原理， 降低難度，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。2 .實驗技能基礎(chǔ)經(jīng)過幾個月的高中學(xué)習(xí)訓(xùn)練，學(xué)

3、生已經(jīng)具備一定動手能力和實驗設(shè)計能力， 且由于物理課上的訓(xùn)練， 學(xué)生也已經(jīng)具備一定的電路組裝能力。 因此本節(jié)課主要采用學(xué)生實驗獲得大量的感觀材料之后加以分析的方法來進(jìn)行學(xué)習(xí)。三、教學(xué)設(shè)計總體思路基于以上分析，我采取了以下的設(shè)計思路：設(shè)計出一套可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置的必要性-設(shè)計出一套可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置的可行性（氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)的分析）一設(shè)計出一套原電池-分析原電池的形成條件-研究原電池的工作原理 （氧化還原反應(yīng)的實際應(yīng)用 ）。 本節(jié)課的內(nèi)容主要由 “能否實現(xiàn)直接將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能?” 、 “如何實現(xiàn)直接將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能 ?”、 “如何確保實現(xiàn)直接將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電

4、能 ?”和 “化學(xué)能是如何直接轉(zhuǎn)變成電能的 ? ”這四個問題貫穿起來， 學(xué)生在思考這些問題的過程中， 思維的發(fā)散性和縝密性都得到了一定程度的鍛煉， 同時也加深了對氧化還原反應(yīng)的理解， 了解了氧化還原反應(yīng)和原電池裝置之間的聯(lián)系。而在實施過程中，在實驗用品的選擇上，我提供了多樣化的實驗用品， 讓學(xué)生可以積累到盡可能多的實驗素材， 獲取更多的感觀材料，然后從眾多的材料中找出共性、規(guī)律，從而使學(xué)生的思維的有序性得到一定程度的鍛煉， 與此同時， 對原電池的形成條件這一知識的理解也就順理成章了。四、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計1 .基本目標(biāo)知識與技能目標(biāo)了解原電池的形成條件;了解銅鋅稀硫酸原電池的工作原理; 了解原電池的

5、形成條件。過程與方法目標(biāo)能分析氧化還原反應(yīng)與原電池之間的聯(lián)系 ;學(xué)會根據(jù)簡單的氧化還原反應(yīng)設(shè)計出一套原電池，并分析其工作原理。情感、態(tài)度、價值觀目標(biāo)通過對設(shè)計出原電池裝置的必要性的研究，激發(fā)學(xué)生的環(huán)保意識通過對設(shè)計原電池裝置的可行性及其實現(xiàn)條件的思考與交流， 培養(yǎng)學(xué)生解決問題的意識和加強(qiáng)學(xué)生解決問題的能力。 通過對原電池的形成條件的研究，提高歸納總結(jié)和分類處理信息的能力。2 .發(fā)展性目標(biāo)知識與技能目標(biāo)能從本質(zhì)上理解原電池的形成條件和工作原理，加強(qiáng)對氧化還原反應(yīng)和原電池原理之間的聯(lián)系的理解。過程與方法目標(biāo)能有序的思考方案設(shè)計的可行性原則，能從眾多的感觀材料中提取分析出共性和規(guī)律。情感、態(tài)度、價值

6、觀目標(biāo)體會思維的快樂和思維得到實驗肯定的成功的喜悅。第4頁/共14頁3 .教學(xué)重點的分析與確定本節(jié)課是學(xué)生初次接觸原電池的知識，而在后面的選修模塊中還會詳細(xì)介紹原電池原理的不同應(yīng)用，加深對原電池原理的充分理解。因此我將本節(jié)課的重點定位為： 理解氧化還原反應(yīng)與原電池原理之間的聯(lián)系，了解原電池的形成條件和簡單原電池原理的分析。4 .教學(xué)難點的分析與確定學(xué)生此時對于氧化還原反應(yīng)的知識已經(jīng)有一定程度的儲備，但是化學(xué)反應(yīng)原理的實際應(yīng)用卻是第一次接觸， 而對于將一個氧化還原反應(yīng)分為兩個半反應(yīng)在兩個不同場所發(fā)生也十分陌生， 因此我將本節(jié)課的難點定位為：原電池裝置的設(shè)計。五、教學(xué)過程設(shè)計1 .教學(xué)流程圖2 .

7、教學(xué)資源的開放性措施本節(jié)課所選用和開發(fā)的教學(xué)資源主要體現(xiàn)在兩個方面：一是學(xué)生實驗：本節(jié)課提供給學(xué)生探究原電池的形成條件的用品有：稀硫酸、硫酸銅溶液、酒精、鋅片 2 個、銅片兩個、鎂條兩根、碳棒兩個、電流計、電解槽兩個、導(dǎo)線若干。這就要求學(xué)生能用控制變量的思想將實驗方案進(jìn)行分類一組裝實驗用品進(jìn)行實驗一通過實驗確定是否有電流產(chǎn)生一確定原電池的形成條件。這是一次開放性較大的實驗， 而我設(shè)計這一環(huán)節(jié)的目的主要是培養(yǎng)學(xué)生思維的有序性和嚴(yán)謹(jǐn)性。 學(xué)生在這一環(huán)節(jié)若不進(jìn)行有序?qū)嶒灒?他得到的信息將會十分繁雜，規(guī)律的提取將十分困難，相反，若是進(jìn)行了有序思維后進(jìn)行實驗，他得到的實驗信息將十分有條理，規(guī)律的得出也就

8、順理成章了。二是數(shù)字化的工具和媒體。在探究原電池的形成條件這一環(huán)節(jié)，在學(xué)生匯報自己的實驗信息時，我選用了 Excel 表格來記錄，再利用Excel 表格的篩選功能，對信息進(jìn)行重置，這樣設(shè)計的主要原因是：探究原電池的形成條件這一環(huán)節(jié)的設(shè)置主要的目的是培養(yǎng)學(xué)生思維的有序性， 但是學(xué)生本身的思維水平參差不齊， 有一部分學(xué)生并不能做到有序?qū)嶒灒虼怂麄冊谝?guī)律的得出上存在一定的障礙，而我用Excel 表格處理的方法可使他們無序的實驗信息變得有序，從而實現(xiàn)幫助他們得出實驗結(jié)論這一目的。3 .問題情境的開放性措施整節(jié)課是圍繞著化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置這一核心用幾個問題貫穿而成，我認(rèn)為在本節(jié)課中開放性較大的

9、問題情境有：問題設(shè)計的目的和作用我們能不能利用某一類型的反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能？如果可以，該反應(yīng)是屬于什么類型的反應(yīng) ?迅速復(fù)習(xí)鞏固各種基本反應(yīng)類型的特點，強(qiáng)化對氧化還原反應(yīng)實質(zhì)的認(rèn)識，體現(xiàn)新課程理念中 “螺旋式上升”這一特點。以Zn+2H+=Zn2+H2 %例分析，如何能檢測到反應(yīng)中是否有電流產(chǎn)生？請設(shè)計一套簡易裝置來驗證你的猜想。讓學(xué)生初步認(rèn)識原電池中，氧化還原反應(yīng)被分成兩個半反應(yīng)在兩個不同場所中發(fā)生， 為后面的原電池原理的研究打下基礎(chǔ)，通過對裝置的設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。電極材料除了鋅、銅可否是別的材料？反應(yīng)液除了稀硫酸可否是別的液體？設(shè)計實驗方案探究原電池的形成條件。用控制

10、變量的思想，讓學(xué)生自行安排實驗的順序，讓學(xué)生體會到有序思維的優(yōu)越性以鋅、銅、稀硫酸原電池為例，分析電池的正負(fù)極，并分析兩極上可能發(fā)生的變化。讓學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象分析原電池的原理，強(qiáng)化對原電池中， 氧化還原反應(yīng)被分成兩個半反應(yīng)在兩個不同場所中發(fā)生的理解，使學(xué)生感受知識從感性到理性的提升。4 .學(xué)生活動的開放性措施本節(jié)課在學(xué)生活動的安排上，主要包括理論探究（上表問題）和實驗探究（上表問題）兩個部分，有一定的開放程度，能充分調(diào)動學(xué)生的探究欲望發(fā)揮其積極性， 讓知識的生成變成學(xué)生自發(fā)自覺的一種行為。在理論探究活動中，有些學(xué)生可綜合考慮各方面因素，得出正確的結(jié)論， 而有些同學(xué)考慮并不全面， 設(shè)計的裝置圖或

11、多或少有些缺憾;在實驗探究中，有的同學(xué)能很好地運用控制變量的思想，進(jìn)行方案設(shè)計后進(jìn)行實驗， 獲得較多的有序的實驗信息， 規(guī)律的得出相對輕松，而有一部分同學(xué)動手比動腦快，需要一定的提示才能獲得規(guī)律，在這兩種探究活動中，體現(xiàn)出了學(xué)生的個體差異。5 .教學(xué)進(jìn)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動 學(xué)生活動設(shè)計意圖情境引入【講述】 2019年年初的雪災(zāi)中，大雪阻礙了交通，造成煤供應(yīng)不上， 使得許多火力發(fā)電廠的供電能力大大降低。 因此造成了許多南方省市的大面積停電， 給國家?guī)砹司薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。 沒有了電，人民的生活也很不方便。由于原料來源豐富，建廠占地面積小， 成本和技術(shù)要求都比較低， 火力發(fā)電目前在我國的電力結(jié)構(gòu)中居首

12、位， 占了總電量的80%以上。那么， 儲存在煤中的化學(xué)能是如何轉(zhuǎn)變成電能的呢？【展示】火力發(fā)電的工作原理示意圖【提問】根據(jù)圖示分析其中發(fā)生的能量形式的轉(zhuǎn)換?！局v述】從儲存在煤中的化學(xué)能到最終轉(zhuǎn)變成電能，經(jīng)歷了多個環(huán)節(jié)， 每一個環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)化， 能量都不可能是100%利用的，那么必將造成大量能源的損耗， 實際上目前我國火力發(fā)電中， 能源的利用率僅為30%40%。而且，煤作為一種不可再生資源，終將會有用完的一天，因此我們不得不思考以下問題：1能不能找到一類物質(zhì)來代替煤發(fā)電？2 能不能減少中間的能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)而將化學(xué)能直接變?yōu)殡娔埽糠治龌鹆Πl(fā)電的過程中的能量形式的轉(zhuǎn)換。化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽粺崮苻D(zhuǎn)變成機(jī)械能；

13、機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能；進(jìn)入情境，激發(fā)興趣和思考創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)興趣從生活情境引入，說明設(shè)計一套從化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置的必要性原電池裝置的設(shè)計【提問】我們能不能利用某一類型的反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能？如果可以，該反應(yīng)是屬于什么類型的反應(yīng)？【觀察學(xué)生反應(yīng)情況可適當(dāng)予以提示】1 .電流的實質(zhì)是什么？2 .我們已經(jīng)學(xué)過那些類型的化學(xué)反應(yīng)？這些反應(yīng)類型的特點是什么？3 .哪種類型的反應(yīng)最有可能實現(xiàn)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)想？思考、交流后回答：要想產(chǎn)生電能，需要有電流產(chǎn)生，而電流的實質(zhì)是帶電粒子的定向移動，我們所學(xué)過的反應(yīng)中，只有氧化還原反應(yīng)具備這一特征，即電子從還原劑轉(zhuǎn)移至氧化劑。加強(qiáng)氧化還原反應(yīng)與原

14、電池原理之間的聯(lián)系，讓學(xué)生深刻理解氧化還原反應(yīng)是原電池形成的前提條件這一事實。 實現(xiàn)對設(shè)計一套從化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置的可行性的研究【演示實驗】鋅粉與稀硫酸反應(yīng)【提問】是否觀察到電流產(chǎn)生？為什么？【提問】通過同學(xué)們剛才的分析，我們知道化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能則一定有電流產(chǎn)生， 而剛才的實驗中我們并沒有觀察到電流的產(chǎn)生，那么我們?nèi)绾螜z測反應(yīng)中是否有電流產(chǎn)生呢？請以反應(yīng)Zn+2H+=Zn2+H2 %例分析，設(shè)計一套實驗裝置，來驗證你的猜想， 并用實驗證明之?！景鍟炕瘜W(xué)能與電能一、原電池1定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。觀察現(xiàn)象： 有無色氣體產(chǎn)生； 沒有觀察到電流產(chǎn)生，因為沒有外電路，沒有電流計。思考、交

15、流后畫出裝置簡圖；用實驗驗證是否有電流產(chǎn)生。匯報實驗信息。生 1：實驗裝置實驗現(xiàn)象：無電流產(chǎn)生生 2：實驗裝置實驗現(xiàn)象：無電流產(chǎn)生生 3：實驗裝置實驗現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生生 4：實驗裝置：實驗現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生讓學(xué)生更深刻理解原電池將氧化還原反應(yīng)分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個不同場所反應(yīng)發(fā)生原電池形成條件的探究【講述】通過實驗我們知道銅-鋅-稀硫酸可以形成原電池， 但是剛才大家所設(shè)計的裝置中， 不是所有的裝置都產(chǎn)生了電流， 這說明原電池的形成需要一定的條件， 請大家分析剛才的幾個裝置圖，找出原電池的形成必須滿足哪些條件？分析，交流后回答：(1)形成閉合回路。進(jìn)行階段性總結(jié)，讓學(xué)生對充分認(rèn)識到原電池裝置

16、的基本要素之一： 形成閉合回路， 對后面探究原電池形成的其他條件時的實驗起指導(dǎo)作用，節(jié)約試驗時間?！景鍟?.形成條件(1)形成閉合回路筆記【提問】電極材料除了鋅、銅可否是別的材料？反應(yīng)液除了稀硫酸可否是別的液體？設(shè)計實驗方案探究原電池形成的其他條件?！居?excel 表格記錄學(xué)生匯報的實驗信息， 提問選擇該實驗順序的理由】實驗整理記錄，匯報培養(yǎng)學(xué)生思維的有序性及實驗?zāi)芰涂陬^表達(dá)能力【根據(jù)學(xué)生要求用 excel 表格篩選功能整理實驗信息】【提問】對剛才產(chǎn)生電流和沒有產(chǎn)生電流的實驗裝置進(jìn)行分析，并總結(jié)出原電池的形成條件？【板書】(2)有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)(3)有兩種活潑性不同的金屬做電極；

17、(4)有電解質(zhì)溶液。根據(jù)實驗信息的匯總總結(jié)原電池形成的其他條件：(2)有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)(3)有兩種活潑性不同的金屬做電極；(4)有電解質(zhì)溶液。根據(jù)試驗信息總結(jié)出共性、規(guī)律，加強(qiáng)對原電池形成條件的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的信息處理能力原電池的工作原理分析【提問】 我們已經(jīng)設(shè)計出了一套完整的原電池裝置，成功的實現(xiàn)了化學(xué)能直接向電能的轉(zhuǎn)變， 那么原電池是如何實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的呢？以寫出Zn-Cu-稀硫酸原電池為例分析電池的正負(fù)極，并分析兩極上可能發(fā)生的化學(xué)變化， 說明是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)， 并 嘗試寫出兩極上的電極反應(yīng)式?！景鍟?工作原理負(fù)極 Zn Zn-2e-=Zn2+ 氧化反應(yīng) 正極 Cu 2H+

18、2e-=H2 T還原反應(yīng)分析交流寫電極反應(yīng)方程式筆記提高學(xué)生分析問題的能力和邏輯思維能力反饋練習(xí)分析下列原電池裝置中，正極上可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。分析后回答：碳棒上附著一層紅色物質(zhì)。課堂信息反饋，作為學(xué)習(xí)效果評價的一個方面。課后思考【作業(yè)】原電池裝置的被設(shè)計出來給我們的生活帶來了巨大的便利， 我們生活中的各種化學(xué)電源 （干電池、 充電電池等）都是以原電池裝置為雛形的， 那么從簡單的原電池到各種各樣的化學(xué)電源， 我們還有多遠(yuǎn)的路要走呢？請大家選擇一種自己感興趣的化學(xué)電源，查閱相關(guān)資料，了解其化學(xué)原理。查閱資料，了解一種或多種原電池的化學(xué)原理進(jìn)一步強(qiáng)化對原電池原理的認(rèn)識；從知識的實用性出發(fā)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

19、；為下一節(jié)課化學(xué)電源做準(zhǔn)備。六、教學(xué)評價設(shè)計1 .學(xué)生學(xué)習(xí)效果評價根據(jù)課堂實時反饋和學(xué)案完成情況我統(tǒng)計和分析了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果： (1)從知識層面上，都了解了原電池與氧化還原反應(yīng)之間的關(guān)系，認(rèn)可原電池的形成條件， 會判斷簡單原電池的正負(fù)極， 書寫相應(yīng)的電極反應(yīng)式，一小部分同學(xué)了解了有關(guān)鹽橋的簡單知識。 (2)從過程與方法層面， 所有同學(xué)都能根據(jù)裝置圖進(jìn)行驗證性實驗， 得出相關(guān)實驗信息，并詳細(xì)記錄，一部分同學(xué)能有條理的設(shè)計出相應(yīng)的實驗方案，進(jìn)行驗證，分析試驗信息，得出規(guī)律。2 .教師教學(xué)效果評價在本節(jié)課中， 我通過設(shè)計原電池這一裝置的可行性研究這一環(huán)節(jié)，為基礎(chǔ)較好的同學(xué)搭建一個較好的平臺， 實現(xiàn)學(xué)科內(nèi)以及學(xué)科間知識的綜合以及對氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識的提升， 而同時也復(fù)習(xí)了各種基本反應(yīng)類型特別是氧化還原反應(yīng)的特征;通過設(shè)置原電池裝置的設(shè)計這一環(huán)節(jié)， 實現(xiàn)不同層次學(xué)生之間的相互交流和合作， 讓基礎(chǔ)較好的同學(xué)在設(shè)計過程中充分體會到思維的快樂和成功的體驗， 而基礎(chǔ)較差同學(xué)也可在其他同學(xué)的知道和啟發(fā)下