《第三单元化学能与电能的转化》教学设计(江苏省县级优课)x-化学教案

主题：化学电源江苏省扬中高级中学马玲玲一：主题的教学价值现代人类的生活、生产活动离不开电能，特别是工业和科学技术高度发展的今天，人类和电更是不可分割。为了获得电能，人们将各种形式的能源（例如化石燃料、水力、风力、太阳能、化学物质及核燃料等）释放的能量转化成电能。将化学反应产生的能量直接转化为电能的装置是化学电源。能源是人类社会发展的重要物质基础，随着人类社会的进步和生活水平的提高，不仅消耗能量将急剧增加，而且需要提供能量的方式更加多样化。化学电源作为通过化学反应获得电能的一种装置，不仅种类繁多、形式多样，而且可以是再生性能源，由于它自身的特点，所以有着其他能源所不可替代的重要位置。化学电源的广泛使用是人类科学技术进步的需要，是人类物质文明提高的需要。二者的迅速发展也促进化学电源的生产与研究的迅速发展。二：已有知识与经验教材分析：本节课内容选自苏教版化学2专题2第三单元第二课时，《普通高中化学课程标准》对本节课教学内容的要求为：举例说明化学能和电能的转化关系和应用；认识研制新型电池的重要性。在化学1中已学习了氧化还原反应，因此本节课知识可以看成是氧化还原反应的具体应用，涉及原电池的最简单知识和原理，为在选修模块《化学反应原理》中继续对原电池知识进行加深和拓展做准备。三：学生认知特点研究学情分析：《化学电源》是高中化学必修二专题二第三单元化学能与电能的转化第二课时。学生在第二单元中知道了化学能与其他形式的能可以相互转化，并且在第三单元的第一课时中学习了原电池的基本原理，能够判断原电池的正负极，本节课是第一课时的延伸。在以往的课例中，这一课时的地位往往被放得较低，教师往往也只是蜻蜓点水的简单介绍。实际上，这节课承载的作用可以更深入地挖掘。首先这节课可以使原电池原理得到进一步应用。学生在认识生活中的几种电源时，可以用已学的原电池原理来分析工作原理，这样既可以锻炼学生的思考能力，又可以避免学生在学习本节课内容时走马观花。其次，本节课的学习可以丰富学生头脑中的原电池模型，避免产生偏差认识，如原电池的正负极不一定都是活动性不同的金属。第三、由于本节课介绍的均为生活中常见的电池，可以拉近化学与生活的距离，可以体现新课程教育理念，培养学生认识和解决生活中化学问题的科学素养。在化学1中学生已学习了氧化还原反应的初步知识，通过对实验现象的观察、有关数据的分析和得出相关结论，具有一定的观察能力、实验能力和思维能力。本节课学习中若学生的氧化还原反应知识掌握不扎实，将会影响到对原电池的正负极、电极反应的类型和电子流向等的判断。在学习过程中可能采取的学习策略包括认知策略（陈述性知识、程序性知识）、情感策略（动机、兴趣、态度）、自我监控策略（领会监控、注意监控）。四：主题的学习目标了解常见电池的组成和应用，了解研制新型化学电源的重要性，了解新型燃料电池的组成和工作原理，了解化学与人类生产、生活的密切关系。初步学会制作简易的电池。学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，结合生产、生活实际，学习常见化学电池的组成和应用，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力，善于与人合作，具有团队精神。利用活动与探究的动手实验，体验科学探究的艰辛和喜悦，激发学生发明创造的欲望，通过对科技前沿知识的介绍，发展学生学习化学的兴趣，通过对新型燃料电池的学习，关注与化学有关的社会热点问题，逐步形成可持续发展思想。重点:常见化学电池、新型燃料电池的组成和应用。难点：新型燃料电池的组成和工作原理。五：主题的教学结构教学流程：【引入】2380片橙子给手机充电的视频。【学生分组实验1】用电压传感器测水果电池、纽扣电池的电压。【复习旧知】利用原电池工作原理，设计锌与硫酸铜溶液反应的装置，书写电极反应式，分析产生电压的宏观原因和微观原因。【演示实验】利用电压传感器测电压（V1）及1分钟内电压的变化（曲线1）。【问题探究】原电池装置的弊端：电压不稳、反应一直在继续。【实验改进】利用海洋宝宝搭起盐桥，利用电压传感器测电压（V2）及1分钟内电压的变化（曲线2）。【结论】原电池产生的电压较小且不稳定。【学生分组实验2】自制一节干电池，利用发光二极管及音乐芯片来检验成果，利用电压传感器测干电池的电压，与原电池装置形成对比。【学生思考】书写干电池的电极反应式。【问题探究】干电池装置存在不足的地方。【获取新知】化学电源分为一次电池和二次电池，介绍铅蓄电池（可充电电池）、纽扣电池（体积小）、锂电池（容量大）、快速充电电池（汽车）、氢氧燃料电池（清洁）。【学生分组实验3】电解水，获得氢氧燃料电池，再接上发光二极管和音乐芯片。【学生思考】书写氢氧燃料电池的电极反应式。【拓展视野】电池的发展史。【课后思考】燃料电池以后的电池发展方向。六：主题的教学设计教学进程教师行为学生活动评注第一阶段：情境创设播放视频：用2380片橙子为iphone充电。观看视频这段视频能带给学生视觉上的冲击，同时也能引发学生的思考。问题1：为什么可以给手机充电？问题2：为什么需要2380个水果电池？思考并回答问题。1水果电池产生了电流。2一个水果电池的电压太小。通过情境创设，帮助学生复习回顾原电池。如果每次充电都这么大排场，就不是新鲜而是繁琐了吧？此时我们只需要一块电池就可以搞定了。聆听学生脑子里形成对比。下面请同学们用电压传感器测一下水果电池和一节纽扣电池的电压。分组实验：用电压传感器测水果电池和纽扣电池的电压。分组实验可以激发学生的兴趣，通过直观的数据的得出，学生就能理解原电池的电压较小。第二阶段：新授课原电池只是一种化学能转化为电能的装置，揭示的是一种化学原理，根据其原理制作出来的能用于生产、生活和国防的电池才能被称为化学电源。原电池、各种电池，这就是化学电源的前世今生。本节课我们一起历劫化学电源的心路历程。聆听通过图片的对比，从理论分析模型到实际应用工具，存在哪些异同，引发学生思考。请同学们根据上节课所学的原电池原理，将锌和硫酸铜的反应设计一个原电池的装置，并写出电极反应式。请一位同学上黑板练习。通过设计原电池，帮助学生复习已学内容，进一步巩固原电池原理。请同学们思考一下，此装置产生电流或电压的宏观原因是什么？微观本质又是什么？学生回答：宏观：形成电势差。微观：电子、离子的定向移动。宏观辨识与微观探析是化学学科素养之一，通过问题创设，让学生两者能有机结合。刚才我们提到原电池与电池的一个差距是产生的电压小，我马上用电压传感器来测一下，我设定一分钟的时间，同学们看看还能发现什么？学生观察演示实验：用电压传感器测一分钟原电池产生的电压的变化曲线，发现原电池产生的电压很不稳定。通过电压传感器测原电池产生电压不稳定的曲线图，学生就能理解原电池与电池的另一个差距是电压不稳定。当我不需要原电池产生电流了，我必须要把负极的锌从溶液中取出，否则锌继续与硫酸铜溶液反应。我们如何解决这两个问题呢？学生在教师的引导下思考。客观事实摆在眼前，顺理成章地引发学生的思考。但学生现有的水平还不足以解决问题，需要教师的适当引导。将其分为两个装置，锌插入硫酸锌溶液中，但此时断路，怎么办？用浸泡在饱和氯化钾溶液中的海洋宝宝做填充物，搭起“桥”，看看此时电压的稳定性如何？用电压传感器测一分钟电压的变化曲线。学生积极思考。不能用导线，因为“电子不游泳，离子不上岸”。观察演示实验测的一分钟电压变化曲线，发现电压很稳定。而且不需要电流时，反应随时停止。在同一张图像上对比一分钟的电压变化曲线，同学们发现有了“盐桥”，电压稳定了。因为盐桥是高二选修教材的内容，所以选择了海洋宝宝做填充物，增加了趣味性，又为选修的内容打下了伏笔。电池要有稳定的电压吧。大家最熟悉的化学电源是什么？下面请同学们尝试自制一节干电池，我把实验的步骤给大家讲解一下:用木棒将隔离纸卷成圆筒状，装入锌筒中；将绝缘片放入锌筒中，用木棒将其推至筒底；将硫酸锌溶液均匀滴到隔离纸上将其润湿；将二氧化锰缓缓倒入纸槽并送入锌筒内；将密封圈套在碳棒上插入锌筒，待快密封时，将氯化铵溶液挤入锌筒内，随即封死；将正极片套在碳棒上，套上电池套，用打火机微热。电池完成之后，是否有稳定的电压产生呢？用发光二极管和音乐芯片来检验。看哪一小组先亮起来，先响起来！学生想到干电池。学生分组实验：自制干电池。通过学生分组的动手实验，增加了趣味性，高涨了他们的学习热情。特别是发光二极管量，音乐芯片响起来，给学生带来很大的成就感，充分体会了科学之路的艰辛和成功后的喜悦。根据锌锰干电池的总反应式，尝试书写电极反应式。同学们通过制作干电池的过程中，体会到了什么？研制出干电池后，就此止步了吗？它是不是最好的？还存在有不足的地方吗？请一学生上黑板书写。学生通过自制干电池，体会到了科学道路上的艰辛。学生积极思考回答：电用完了就没有用了，在造成浪费和污染；用电器如果比较小的话，干电池太大；干电池的电压也较小……当学生满足于自制的干电池时，提出干电池还存在哪些方面的不足，学生又陷入思考，寻找答案。正如科学的道路永无止境，培养学生科学的探究意识。我们将用过之后不能复原的电池称之为一次电池，充电之后能继续使用的电池称之为二次电池。如铅蓄电池就是可充电电池。小型化的纽扣电池、储能大的锂电池、清洁高效的燃料电池。介绍氢氧燃料电池。氢氧燃料电池听起来高大上，我们动手来做做看！请同学们根据实验步骤，完成分组实验。学生获取新知，了解各种电池。学生分组实验，先电解硫酸钠溶液获得氢氧燃料电池，再接上发光二极管、音乐芯片。学生通过了解各种化学电源，体会科学发展之路，进一步引发他们的科学精神和社会责任感。通过氢氧燃料电池的制作，让学生感受到化学就在我们身边，科学离我们很近，激发他们的探索精神。同学们有没有兴趣了解一下化学电源的发展史啊？请看阅读材料。这些电池具有里程碑的意义。燃料电池尽善尽美了吗？同学们还有没有更多的思考？学生阅读材料：化学电源的发展史。通过对氢氧燃料电池所给的材料分析，同学们从原料利用率的角度可以进行设想。通过化学电源发展史的阅读，让同学们了解科学发展的心路历程，激发他们的科学精神和社会责任。第三阶段：布置作业请同学们完成氢氧燃料电池电极反应式的书写，设计你心目中理想的化学电源。完成课后作业。课后作业氢氧燃料电池电极反应式的书写，这是应考的需要，而开放性的设计化学电源的问题，可以开拓学生的思维，激发他们的创新意识。最后以马克思的一句话结束本节课：在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望到达光辉的顶点。希望同学们传递正能量，在科学的道路上积极探索，造福人类！聆听激发学生的学习热情，传递正能量。七：实施效果与优化这是认真准备的一节公开课，前面进行了三次试讲，多次修改。以教材为中心，翻阅了一些资料，请教了一些老师。从本节课在教材中的地位来看，也许有些老师觉得并不重要，可有可无，或者说就讲解化学电源电极反应式的书写，直接与高考挂钩。但这毕竟是必修的内容，知识的拓展与延伸完全可以放到高二的选修课上。所以这节课该怎么上出新意，怎么让课堂“热闹