走向核心素养化学深度学习-从原电池到化学电源教学案例

走向核心素养化学深度学习-“从原电池到化学电源”教学案例

Summary：以“单液原电池—双液原电池—隔膜电池—化学电源”作为教学主线，情境线和实验线联动，以任务驱动学习，在主动构建电化学认知模型的同时促进技术素养的提升。Keys：核心素养；深度学习；原电池；化学电源问题的提出电化学是高中化学的核心知识之一，历来是学生学习的难点，高考化学的热点。反观电化学日常学习，学生知识机械的记忆电极反应，电解质中离子的迁移方向等，未能深入的理解电极材料、电解质材料、电池结构等革新对电池发展乃至新能源领域发展的推动作用。设计思路新课标对本节教材的教学要求是“学生能从根本上了解化学能与电能之间发生转化的原因；能正确书写电极反应式和电池反应方程式。”基于此，我认为：本节内容是在《必修2：化学能与电能》的基础上，通过对电池效率的探究，引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念，从本质上了解原电池的工作原理，是在必修2基础上的深化。于是我以下面的思路进行教学设计。通过影视片段导入，引导学生提取情节涉及到的利用化学物质“造电”信息，明确本节课的学习内容。通过使学生置身情境，发现问题，通过实验探究继而解决问题。3.教学内容【引入新课】刚过完的国庆假期，大家都做了些什么？在家里玩电脑、看动漫？一旦停电了，大家是不是感到非常苦恼？可以说电已经融入了我们的生活，重要性无需多言。请大家欣赏一段影片，看看穿越到秦朝的主人公有什么苦恼？动手书面设计出铜-锌稀硫酸原电池学生活动：观看影片，思考情节中关乎的化学知识回忆必修二《原电池》知识，复习原电池的定义，构成条件【提出问题】你知道主人公描述的是什么装置吗？你能否设计出影片中的装置？这个装置能够产生电流要满足什么条件？【点评，引导复习】（此部分重点引导学生回顾重点知识）评价学生书面设计的简单原电池，引导学生复习原电池的工作原理【结合口诀】升者负极降者液，只要惰者为正极必修二简单原电池的学习情境，在此基础上展开深层次的实验探究。【过渡】清楚了原理，大家现在跃跃欲试，想为主人公设计原电池了吧！请大家试着用提供的材料设计电池，来探究这两组原电池的放电情况。将学生分成两大组进行，要求认真观察、记录现象，并解释现象【教师提示】①万用表已经调好量程，电流大小只读数字，不带单位；②将电极与电流表接好后再将电极放入电解质溶液中并观察电流大小；③保持电极间距及面积相等。【实验探究一】原电池输出电能的能力【推测第二组原电池的放电大小】学生活动：观察对比电流计指针偏转情况，学生借助金属活动性顺序分析上述实验电流大小不同的原因。尝试从电池总反应给出结论：电解液相同时，物质的还原性越强，原电池输出电能的能力越强。根据实验结论，推测得出结论一：负极相同时物质的氧化性越强，原电池输出电能的能力越强。【小结】原电池输出电能的能力：首先取决于原电池的反应物的氧化还原能力，同时，装置设计的合理性以及影响电极反应的条件也是影响因素。【提问】刚刚大家在做实验的时候，有没有注意到电流大小的变化？是不是一直指示着最大值？现象：一段时间后：锌片逐渐溶解，也有红色物质析出，铜片有红色物质析出，指针偏转角度变小，最后指向零。【现象再分析】为什么负极的锌片也有红色物质析出？【解释原因】由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，会有铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。【过渡】请大家思考上述电池是否具有实用性？【引导学生提出设想】作为原电池，其功能就是要将化学能转化成电能，上述实验一般加金属对应的盐溶中负极上的变化势必影响原电池的供电效率。能否设法阻止溶液中的Cu2+在负极表面还原？【讨论交流】负极不能与反应的电解液直接接触，不与锌反应的溶液，【实验探究二】【引导学生提出方案】要是有一份充满了离子的溶液，能和两个烧杯连通，则就能同时向两边补充阴阳离子，维持两边的电中性。有没有这样一个“法宝”呢？【现象分析】铜丝——有电流，不稳定虹吸管，盐桥，纸巾——能产生稳定的电流，但电流较小。电流：盐桥>湿纸巾>虹吸管【分析原因】盐桥导致电池内阻变大，使得电流变小。【解决方案】降低电池内阻，用离子交换膜分隔正负极，隔膜型原电池——化学电源雏形。【小结】到此，我们可谓帮助主人公解决了他的难题，当然，设计的是实验室电池，真正的实用电池条件要求是更苛刻的。我相信大家在帮助他的过程中肯定理解了原电池原理，那么赶紧试试身手吧！4.教学反思以视频短片引起学生对本节课的兴趣，并带领同学们分析其中蕴含的知