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PAGE8第二節(jié)化學電源天津市濱海新區(qū)大港第一中學商桂蘋核心素養(yǎng)通過對生活中常見的化學電源的認識,培養(yǎng)學生的社會責任感,具有理論聯(lián)系實際的觀念,具有將化學成果應用于生產(chǎn)、生活的意識。指導思想與理論依據(jù)深化認識和優(yōu)化思維品質(zhì)是選修教學的重要目標,這一目標的完成應基于學生已有的認識,這就是必修中建立起的相關(guān)知識系統(tǒng)。要創(chuàng)設(shè)實際問題情境,并在解決這一問題的過程中引導學生自主形成相應的程序和方法。本節(jié)課的教學設(shè)計通過比較“化學電源”這一內(nèi)容在必修和選修課程中的不同,分析學生在必修課程中已經(jīng)建立的認知框架,尋找學生的“最近發(fā)展區(qū)”,圍繞有一定難度的理論探究和實驗探究活動,幫助學生在已有的知識基礎(chǔ)上,對原電池為雛形發(fā)展起來的化學電源認識得到逐層發(fā)展。教學背景分析化學電源其實它不是一個簡單的關(guān)于原電池的應用,它本身也反映了學科當中基于原電池的電化學的研究角度和視野?;瘜W電源這部分如果只做一個科普介紹,這其實是降低了化學電源這的教學價值。特別是對于反應原理模塊的化學電源,必須和原電池打通考慮,不能把它們變成孤立的內(nèi)容?;蛘哒f原電池就講原理,化學電源就不講原理,而只是知道、了解。那樣學原電池的功能就無法體現(xiàn)出來了。其實化學電源是科學家研究原電池的直接目的,科學家正是用原電池的原理制作化學電源的,化學電源體現(xiàn)了原電池的研究價值。對于學生來講,要建立原電池和化學電源的關(guān)系,讓學生體會到化學家是怎樣用原電池去研究化學電源的。原電池和化學電源基本構(gòu)成一樣,變的是哪部分,不同的化學電源之間又變化了什么。盡管學生不能背下這些東西,但至少思路上學生可以連通了,他可以理解科學家開發(fā)化學電源的路徑和方向。本課教學目標設(shè)計三維目標:深入理解原電池的工作原理基礎(chǔ)上,通過理論探究明確堿性鋅錳干電池和鉛蓄電池的內(nèi)部構(gòu)造和工作原理,通過實驗探究明確燃料的電池的工作原理,深化對原電池的認識,了解原電池發(fā)展到化學電源的復雜性。學會書寫簡單化學電源的電極反應式,能根據(jù)具體的氧化還原反應設(shè)計簡單的化學電源。通過探究活動感悟科學家利用原電池原理設(shè)計化學電源的艱辛,體會化學家利用原電池原理研究化學電源的一般思路和方法,感受人類在開發(fā)利用化學電源中的思考與困惑,感悟人類對化學電源經(jīng)歷的實用性到綠色化再到可持續(xù)的認識發(fā)展過程,體會人與自然建立和諧共生關(guān)系的重要性。教學重點堿性鋅錳干電池、鉛蓄電池、氫氧燃料電池的工作原理教學難點利用原電池的原理設(shè)計化學電源的思路和方法教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖引入新課【引入】簡單介紹神奇的便攜式手機充電器【復習】銅鋅原電池裝置中正負極分別發(fā)生了什么反應電流是如何產(chǎn)生的【回顧復習】原電池是化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。復習池工作原理,重新體會氧化反應和還原反應分開在兩極完成電子轉(zhuǎn)移有序進行,從而形成電流的過程。激發(fā)學生學習新知識的熱情復習已經(jīng)掌握的原電池原理為后面的深化理解化學電源原理提供基礎(chǔ)。理論探究:堿性鋅錳干電池和鉛蓄電池的裝置簡圖和工作原理引導學生認識到原電池與生活中的各種化學電源之間的還有很大差距。提出問題:科學家在依據(jù)原電池的原理設(shè)計化學電源時要綜合考慮全面分析哪些因素引導學生一起總結(jié):積極思考:根據(jù)生活經(jīng)驗認識原電池和化學電源的差別,分析科學家設(shè)計化學電源時要必須解決的問題比能量、原料、安全、環(huán)保??學生對實驗室的原電池和生活中的化學電源的差別有感性認識上升到理性認識。積極思考以原電池為原理設(shè)計化學電源的考慮因素和解決策略。鼓勵學生依據(jù)兩個氧化還原反應方程式
利用原電池原理,考慮設(shè)計化學電源的因素。設(shè)計生活中常用的兩種化學電源堿性鋅錳干電池和鉛蓄電池裝置簡圖。多數(shù)同學沿著原電池的原理設(shè)計如下兩種裝置,可能會有部分同學會從金屬氧化物能否直接做電極、溶液濃度、固體表面積以及鹽橋角度考慮。深化對原電池原理的認識,體會設(shè)計化學電源和設(shè)計原電池的差別,體會化學電源設(shè)計的復雜性對比堿性鋅錳干電池和鉛蓄電池的實際內(nèi)部構(gòu)造。引導學生完成電極反應方程式。積極的對比兩種電池內(nèi)部實際結(jié)構(gòu)與自己設(shè)計的相同點和不同點。對比中完善了對兩種化學電源的構(gòu)造認識和原理認識,也完成了對化學電源設(shè)計的要點認識實驗探究:氫氧燃料電池的裝置簡圖和工作原理引導學生分析:氫氧燃料電池的反應原料氫氣和氧氣如何得失電子如何設(shè)計氫氧燃料電池的裝置簡圖學生模仿二氧化錳和二氧化鉛的處理方式,涂在導體電極表面的方式,但學生不能確定氣體能否被固體吸附學生在前面已經(jīng)了解二氧化錳和二氧化鉛在導體電極表面得電子的方式,在這里可以遷移類比。鼓勵學生實驗探究:先電解制得氫氣氧氣,然后體驗是否通過用石墨做電極形成電流。學生實驗:
視覺體驗真實感受是最鮮活的教材,電流表指針有偏轉(zhuǎn)堅定了學生的推測。實驗現(xiàn)象與理論推測相結(jié)合,體會化學實驗在化學研究中的重要價值。展示實驗教具:氫氧燃料電池試驗器演示實驗:氫氧燃料電池實驗器使小電扇轉(zhuǎn)起來。觀看,靜待“奇跡”近距離體會氫氧燃料電池發(fā)電,深化對燃料電池將化學能轉(zhuǎn)化為電能的理解展望未來化學電源引發(fā)學生思考:一次電池、二次電池、燃料電池誰將成為未來化學電源的主打燃料電池的開發(fā)存在的困難體會思考分享體味科學研究、化學電源研發(fā)的復雜性,體會科學工作者的艱辛。課堂小結(jié)由科學原理創(chuàng)新:將氧化還原反應分開在兩極進行的原電池原理產(chǎn)生,到優(yōu)選反應原料、進行設(shè)計裝置的技術(shù)創(chuàng)新,實現(xiàn)了社會的進步。人類對化學電源的認識和使用已經(jīng)經(jīng)歷了走過了最初的使用主義上升到綠色思想,如今已經(jīng)升華到了可持續(xù)發(fā)展的新階段。
梳理思路,重新認識原電池與化學電源之間的關(guān)系。體會科研工作者對社會進步的巨大貢獻,體會化學學科的社會價值。體會人
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