人教选修4《原电池》教学设计

《原电池》教学设计模块：人教版选修4《化学反应原理》课题：第四章第一节《原电池》授课人：德江县第二中学-廖碧荣时间：2017年12月1日1《原电池》教学设计德江县第二中学廖碧荣一、教材分析与学情分析1、教材分析：在人教版教材必修2中以铜锌单液电池模型为载体，简单介绍了原电池的工作原理和形成条件；在选修4《化学反应原理》的第四章第一节中以双液电池模型为载体，深化认识原电池原理和形成条件；随之，第二节《化学电源》则在此基础上介绍实用化学电池及其工作原理。因此，本节课在教材内容上起着承上启下的作用。2、学情分析：【认知基础】对原电池原理有初步认识；具有一定的实验探究能力。【局限认识】氧化剂和还原剂只有接触才可能发生氧化还原反应。【发展方向】通过实验活动对原电池原理形成完整认识，提高解决问题的能力。从单液电池模型到双液电池模型，学生的知识和能力层次需要进行一次较大的跨越。因此，本节课的关键是寻找学生的“最近发展区”，帮助学生主动思考，突破认识的局限性，完成对原电池原理及形成条件的认知跨越。二、教学目标与教学策略：1、教学目标设计【知识与技能】深入理解原电池的工作原理；完整的认识原电池的形成条件；学会书写电极反应式和电池总反应方程式；能根据反应设计简单的原电池。【过程与方法】通过桔子电池实验活动体验建构原电池模型的过程；通过Zn-CuSO4电池的设计活动，感悟科学探究的思路和方法；体会控制变量在科学探究中的应用。【情感态度与价值观】通过介绍电池发展史，激发学习兴趣，感受原电池原理应用于化学电源的关键作用；通过双液电池模型的建构，渗透对立统一的辩证唯物主义思想。【教学重点】原电池工作原理和形成条件【教学难点】氧化还原反应完全分开在两极发生(分池、分液)2、教学策略设计教师引导下的学生实验探究与模型建构相结合：23、教学用品：多媒体电脑及投影设备、灵敏电流计、导线、原电池容器两个、铜丝、铝线、铜片、锌片、盐桥、培养皿、硫酸铜溶液、硫酸锌溶液、氯化钠溶液、桔子、滤纸、吸管若干（仪器药品按4名学生一组准备）。三、教学过程设计1、教学流程图32、教学过程设计教学环节教师活动学生活动设计意图展示图片复习已知【引入】回忆小学课文冰心的《小桔灯》，并展示现代版“小桔灯”，激发学生回忆复习。【复习】铜锌原电池装置中正负极分别发生了什么反应？电流如何产生？【回顾复习】化学能转化为电能的装置。【复习】原电池工作原理：负极：氧化反应失电子正极：还原反应得电子电子从负极流向正极，阴离子从正极流向负极，形成闭合回路。第一次理论分析，激活学生对原电池原理及形成条件的已有认知。为后续产生认知冲突奠定基础。桔子实验提炼模型【过渡】在必修中有一个家庭实验——设计水果电池。【提出实验内容】现在给你提供了以下材料，请你设计桔子电池，观察实验现象并提炼出原电池模型。可供选择的材料：灵敏电流计、铜丝、铝线、导线、培养皿、桔子滤纸、吸管、NaCl溶液【小组实验】【方案展示，提炼模型】通过桔子实验的方案讨论，使学生从“单瓣”→“两瓣”形象实验演化成“单池”→“双池”的模型建构；从“膜”上升到“盐桥”的认识。交流方案，汇总教师引导，学生主动建构模型，集体讨论修改：方案1：方案2：序号方案、现象方案1铜丝和铝线同时插入一瓣桔子中(有电流)方案2铜丝和铝线分别插入未分开的两瓣桔子中(有电流)方案3铜丝和铝线分别插入分开的两瓣桔子中(无电流)【针对方案2提问】为何两瓣未分开的桔子也能产生电流？【可能解释】因为两瓣中间的膜可以让离子通过，离子定向移动形成4【针对方案3提问】为何两瓣分开的桔子不能产生电流？如何改进，产生电流？【教师演示两种解决方案】“连隧道”(用吸满果汁的导管连通)、“搭桥”(用浸有NaCl溶液的滤纸条连接)。【提问】这两种解决方案为何能产生电流？请提炼模型。【知识介绍】在化学实验中常用的盐桥是在U型管里装含有琼胶的饱和KCl溶液。闭合回路。【可能解释】未形成闭合回路。解决方法：将两瓣桔子贴在一起。还有可能会有将其浸入电解质溶液中。【可能解释】在“隧道”和“桥”中离子能够定向移动，构成闭合回路。【提炼模型】第二次理论分析提出双池-盐桥模型，在模型分析中再次强调电流的形成过程，同时强调盐桥的作用。实验探究完善认识【连接】水果中含有电解质溶液，因此可以设计水果电池实现化学能转化电能的过程。如何将化学反应设计成原电池装置呢？【提出问题】现有反应Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu，如何设计成原电池装置？【组织学生交流，确定设计思路】先将氧化还原反应拆分，再根据反应确定电极材料和电解质溶液。【提出实验目的】按盐桥模型，根据Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu反联系已学知识，回忆根据化学反应设计成原电池装置的思路和方法。思路1：先选材料，后定反应。Zn是负极，发生氧化反应；Cu是正极，发生还原反应。思路2：先拆反应，后选材料。Zn-2e-=Zn2+氧化反应负极Cu2++2e-=Cu还原反应正极可供使用的仪器和药品：灵敏电流计、铜片、锌片、导线、培养皿、ZnSO4溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液、浸NaCl溶液的滤纸条(盐通过方法讨论和交流，后面学生实验过程会有的放矢，防止漫无目的的实验。5应设计成原电池装置。【指导学生实验】注意电极材料的选择。注意电解质溶液的选择。注意记录实验现象。桥)。注意：及时清洗电极。【小组实验设计方案，并实施】通过实验活动，感悟科学探究的思路和方法，进一步体会控制变量在科学探究中的应用。在讨论交流方案的过程中，学生对实验现象的解释，深入认识原电池原理和形成条件，上升到完整认识。通过双液电池模型的建构，渗透对立统一的辩证唯物主义思想。【交流方案】【方案1】为何Zn表面会变黑？从能量转化的角度说明什么问题？（分析现象）Zn接触到CuSO4溶液，会直接发生置换反应。说明Zn失去的电子并没有完全转化成电能，电能转化率较低。【方案2】为何会产生电流？（理论分析）①因负极和正极已有提供电子和接受电子的物质，两者存在电势差，有电子定向移动的趋势。②当通过盐桥连接两极时，阴离子从正极溶液通过盐桥向负极移动，此时形成闭合回路，就形成了电流。【问题】负极液的作用？正极液的作用？（学生通过对比分析）负极液只起导电作用；正极液中Cu2+发生还原反应，且起导电作用。【总结交流】你对原电池原理的认识。(见学案)方案负极负极液正极正极液现象1ZnCuSO4CuCuSO4Zn表面变黑有电流产生2ZnZnSO4CuCuSO4Zn表面不变黑有电流产生3ZnNaClCuCuSO4Zn表面不变黑有电流产生6回顾历史发展创新【介绍电池发展史】通过今天的实践活动，联系电池发展史，你有哪些感想？交流感受。介绍电池发展史，激发学习兴趣，感受原电池原理应用于化学电源开发的关键作用。四、教学反思1、教学素材选取得当，有助于激发学习兴趣，突破教学难点本节课借助妙趣横生的课堂引入和桔子实验，使学生在探究过程中自主建立了分池、盐桥等观点，从而突破了对原电池原理认知发展的教学难点。2、教学中问题线索及学生活动设计得当教学中问题线索设计及学生活动设计有利于使学生产生认知冲突，可以为学生提供真实的科学探究背景，模拟解决实际问题的过程，符合学生认知发展的规律。从而使学生在已有基础上发现问题，并在不断解决新问题的过程中实现能力升华，达成教学目标。3、教学设计应安排得更紧凑本节课的实际教学中教师还安排了根据H2+O2==H2O这一反应来设计原电池的学生活动。由于课堂容量大、时间紧，因此通过教学实践认为将该活动放在下一节《化学电源》中作为课堂引入和过渡的线索更为妥当。