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发展中的化学电源——开放式课时教学设计（刘文芳1北京市房山区房山中学北京市102400）一、指导思想和理论依据开放式教学，渊源于科恩（R.C.Cohn）1969年创建的以题目为中心的“课堂讨论模型”和“开放课堂模型”--人本主义的教学理论模型；同时，还渊源于斯皮罗（Spiro）1992年创建的“随机通达教学”和“情景性教学”--建构主义的教学模式。这些教学理论模型强调：学习是学习者主动建构的内部心理表征过程，教师的角色是思想的“催化剂”与“助产士”。教师不应把主要精力局限于所教的内容上，而应注意学习者的心态（即情感与动机）变化。教育的目标是教师与学生共享生命历程，共创人生体验；养育积极愉快，适应时代变化，心理健康的人。本设计以开放式教学为指导思想，辅助以视频、讨论、归纳等手段，使学生体验作为不同角色的工作者，思考问题的不同角度，在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。二、教学背景分析依据教育部《普通高中化学课程标准》(实验)和北京市普通高中新课程化学学科模块学习要求，对《化学能与电能》一节教材的学习，包括三部分内容：1、举例说明化学能与电能的转化关系及其应用，2、知道电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置，3、通过制作简易原电池的实验，了解原电池的概念和原理。通过《化学能与电能》的第一课时学习：了解了原电池的概念、原理；并知道电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。所以本课时的主要内容是：1、了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用；2、通过认识生活中的原电池[即传统干电池(锌锰电池)、蓄电池和燃料电池]，进一步理解原电池的概念和原理；3、通过引入新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化学电池的改进与创新，增强学生的创新精神；并且通过本节学习，能够举例说明化学能与电能的转化关系及其应用；4、了解化学电源的发展与环境污染，增强环保意识。三、学生学情分析初中化学已经从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，《化学能与电能》的第一课时学习了：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。所以本课时设计：同学们通过换位思考，担任不同的角色，导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程，增强学生的创新精神；然后依次的分析，各1作者简介：刘文芳，女，1974年生，硕士，中学一级教师，联系地址：北京市房山区房山中学，邮政编码：102400，电话：010-69316145。E-mail:liuwenfangg@163.com种化学电源的原理，电极材料，电子流向，电池的缺陷，既增强了学生的分析，综合，应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。四、教学流程图教师活动学生活动创设情境：展示世界上第一个电池：伏打电池提出问题：如果你是伏打，你会如何思考对付打电池进行改进？导出：“干电池”并展示干电池的结构提出新问题：如果你是开发商，你想如何对干电池进行改进？导出：燃料电池，并展示燃料电池的结构观看、分析：伏打电池的缺陷分析交流：将液体电解质转变为便于携带的固体形式讨论归纳：分析干电池的缺陷讨论归纳：最清洁的燃料——氢讨论归纳：将电池制成可以循环使用的电池，降低成本归纳与整理导出：充电电池，并展示充电电池的结构讨论归纳：分析干电池和充电池的缺陷五、教学过程发展中的化学电源——教学设计教师活动学生活动设计意图创设情境：展示幻灯片，生物学家在解剖青蛙大腿的时候，发现金属刀一碰伤青蛙的大腿，青蛙就会发生颤抖，当时物理学家付打恰在观察，受到启发，他认为一定是青蛙腿中的组织液含有电解质溶液，金属刀在切割的时候产生了电流。于是他用锌、铜做电极，稀硫酸作电解质溶液，制成了世界上的第一个电池。观看幻灯片，展开联想。激起联想，回顾原电池正负极的判断，以及常见金属活泼性的比较提出问题：你认为在此电池中，哪一种物质失电子？哪一种物质得电子？为什么？思考交流：锌比铜的金属性强，失电子能力强，锌做负极，铜做正极，电子从锌经外电路流到铜电极，流硫酸电离出的氢离子得电子。完成导学提纲铺垫资料：伏打发明了伏打电池后，英国化学家戴维非常感兴趣，戴维用伏打电池进行了电解实验，首次制出了非常活泼的碱金属，当时为了提供足够的电流，戴维将伏打电池进行了串联，最多一次并排放置了100多个大玻璃瓶，放置了100多对电极。感受、思考：伏打电池有什么缺陷？激起探索兴趣，思考伏打电池有什么缺陷？激发学生的创新思维提出问题：如果你是伏打，你想如何对你的电池进行改进？思考交流：①因为电解质为硫酸溶液，不便于携带，不能够推广使用，将电解质制成固体。②如何开发高能电池铺垫问题：什么是电解质？电解质制成固体还导电吗？思考交流：在水溶液里或熔化状态下能够导电的化合物，故态状况下电解质不导电。为部分没有思路的学生铺垫问题，使所有的学生都能有探索，有收获展示资料：有一位化学家在伏打电池中加入淀粉思考交流，归纳：加入固体填充物，制成糊状导出：现在使用的普通干电池，并展示结构图片思考交流：电解质：氯化铵分析干电池的负极：锌，正极：碳棒完成导学提纲提出问题：从我们查询的信息来看，氯化铵溶液显酸性，你认为干电池有什么缺陷，如何改进？思考交流：氯化铵溶液显酸性，则会跟锌皮发生反应，使用一段时间后电池会发生漏液。1．改进方法：换锌皮为排在氢后的金属（不可行）2．将氯化铵换为碱性电解质增强逻辑思维能力的锻炼，同时巩固原电池正负极的分析判断的掌握导出：现在使用的较多为碱性干电池，思考交流：分析电极以及电子转移方向完成导学提纲提出问题：如果你是开发商，你有什么想法？思考交流：将电池制成可以循环使用的电池，降低成本激发学生的创新思维，巩固对原电池正负极，电子流向的判断知识的掌握导出：可充电电池，展示首先使用的铅蓄电池的可充电电池结构思考交流：分析铅和氧化铅的活泼性，推测正、负极和电子转移方向，分析充电和放电时的能量转换形式完成导学提纲提出问题：在元素周期表中查阅铅的相对原子质量，分析铅蓄电池的缺陷是什么？如何改进？查阅数据：铅的相对原子质量是207，相对原子质量较大，铅蓄电池较笨重，不便于携带，寻找导电性较好的相对原子质量较小的金属做电极，最轻的金属是锂导出：锂电池，同时展示镍镉蓄电池的信息介绍思考交流：分析锂电池的电极以及电子转移方向完成导学提纲展示资料幻灯片：对自然环境威胁最大的五种物质：铬、镉、铜、铅、汞及对人类造成的危害；干电池的负极材料：锌汞齐，1节1号干电池会使1m2的土地永久实效，而仅我国一年就生产各种电池上亿节；观看幻灯片，增强环保意识增强环保意识，提升逻辑思维能力，同时巩固对原电池正负极，电子流向的判断知识的掌握提出问题：上述各种电池的共同缺陷是什么？如何改进？分析：干电池中的汞、蓄电池中的铅、镉，三种金属都是对自然环境威胁最大的物质，都会造成环境污染。导出：燃料电池，展示甲醇、甲烷燃料电池，分析正负极思考交流：燃料电池中氧气得电子，作正极，燃料作负极，并分析电子流动方向。完成导学提纲提出问题：甲醇、甲烷燃料电池有什么缺陷，你想如何改进？思考交流：大量化石燃料的燃烧会生成大量的二氧化碳，造成温室效应，增强环保意识，激发学生的创开发绿色、清洁燃料新思维，同时巩固对原电池正负极，电子流向的判断知识的掌握提出问题：你认为什么燃料最清洁？思考交流：氢气是最清洁、无污染的燃料导出：氢、氧燃料电池思考交流：分析正、负极和电子流动方向完成导学提纲归纳小结并板书：[板书设计]：1．干电池负极锌（失电子）发生氧化反应正极碳棒（得电子）发生还原反应2．充电电池负极铅（失电子）发生氧化反应正极氧化铅（得电子）发生还原反应3．燃料电池负极燃料（失电子）发生氧化反应正极氧气（得电子）发生还原反应归纳总结交流：1．干电池负极锌（失电子）发生氧化反应正极碳棒（得电子）发生还原反应2．充电电池负极铅（失电子）发生氧化反应正极氧化铅（得电子）发生还原反应3．燃料电池负极燃料（失电子）发生氧化反应正极氧气（得电子）发生还原反应完成导学提纲培养学生总结归纳能力，养成阶段整理的良好习惯[布置作业]：分小组制作“化学电源——环境污染——清洁能源”图片展，倡导学生自觉组织在校园内设置废旧电池回收箱，定时回收废旧电池。培养学生的合作能力，树立环保理念六、学习效果评价设计学生学习评价设计：发展中的化学电源课堂评价量规内容评价要求优良需努力1．学习态度在角色转换中踊跃发言的次数963次及以下2．学习方法在角色转换中分析问题的视角在角色转换中能够站在主要矛盾的分析问题视角在老师的适当铺垫下能够站在主要矛盾的分析问题视角被老师牵着鼻子走，没有自己的思路3．综合能力评价思路清晰、顺畅，能清晰地分析化学电源的正负极，电子流向，在角色转换中，思维活跃，切入点准确，提高了对环境保护的认识思路比较清晰、顺畅，基本能清晰地分析化学电源的正负极，电子流向，能够在限定的时间内进行角色转换，并有清晰的思路，提高了对环境保护的认识思路不够清晰，不能独立地对化学电源的正负极，电子流向进行准确的分析，在限定的时间内进行角色转换时，被别人牵着鼻子走七．导学提纲发展中的化学电池导学提纲（姓名学号）课前须知：1．原电池是一种将能转变为能的装置。2．电子流出的一极为极，电子流入的一极为极3．若选择两种金属做电极，较活泼的金属做极预习与课堂须知：1．干电池①伏打电池中作为负极的是，作为正极的是，电解质是，电子从极经外电路流向极，负极反应式为：，正极反应式为：。②最早使用的化学电池是，即大家所熟悉的干电池。放电之后不能充电，做负极，做正极，电解质是，填充物是，负极反应式为：。③由于氯化铵显弱酸性，对负极材料（）有腐蚀作用，为了延长电池寿命和提高性能，人们将电解质换成湿的，制成了碱性锌锰电池。应用：、、、等。2．充电电池①充电电池又称为，它在放电时进行的反应在充电时可以进行，使电池恢复到放电前的状态。思考：使用电池时（即电池放电时），能转化为能；充电时能转化为能；②最早使用的充电电池是，目前汽车上使用的电瓶大多仍是，是负极，是正极，是电解质。现代社会对耗电量高的便携式电器的需求量越来越大，化学家又研制出了新型的封闭式体积小的充电电池——，是负极，是正极，是电解质。应用：、、、等。③元素周期表中第一主族元素——是最轻的金属，原子序数是，质子数是，相对原子质量是，最外层电子数是，用该金属制成的充电电池用于：、、、等。3．燃料电池燃料电池是一种、的发电装置。燃料电池和干电池、蓄电池的主要差别是。甲醇燃料电池中通入负极，通入正极；电池总反应式为：甲烷燃料电池中通入负极，通入正极；电池总反应式为：氢燃料电池中通入负极，通入正极；电池总反应式为：[本节整理]：