“化學(xué)電源”教學(xué)設(shè)計(jì)與反思

胡巍娜

[摘要]基于“學(xué)生本位”的教學(xué)理念，將探究和制作氫氧燃料電池和常用電池的原理有機(jī)融合，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)視角看待生活中的問題，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并形成化學(xué)學(xué)科思想。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)電源教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)主體

[中圖分類號]G633.8[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]16746058（2015）110089

一、教材分析

“化學(xué)電源”一課選自蘇教版《化學(xué)2》專題2第三單元第二節(jié)，前一課時(shí)為“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”，后一課時(shí)為“電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能”。本節(jié)課可以看成是原電池知識的具體應(yīng)用，并為《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中化學(xué)電源相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)做好鋪墊，起著承前啟后的作用?！秾W(xué)科指導(dǎo)意見》對本課教學(xué)內(nèi)容的基本要求為：了解常見的化學(xué)電源以及它們在生產(chǎn)生活等方面的應(yīng)用；發(fā)展要求為：能判斷氫氧燃料電池的正、負(fù)極和電子流向，并書寫電極反應(yīng)式。

二、學(xué)情分析

從知識上來說，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧化還原的相關(guān)知識（熟知電子守恒思想）、原電池原理的基礎(chǔ)知識（原電池構(gòu)成條件、正負(fù)極、電子流向判斷、電極反應(yīng)式書寫等）；從能力上來說，學(xué)生具有一定的動手能力、觀察能力、歸納能力；從情感上來說，學(xué)生比較喜歡學(xué)以致用和科技前沿知識，對本節(jié)課內(nèi)容很感興趣。

存在問題：學(xué)生對“氧化還原與原電池原理”理論掌握情況參差不齊；自主探究能力有所欠缺。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.知識與技能。了解常見化學(xué)電源及其應(yīng)用，初步學(xué)會制作簡易電池，掌握燃料電池的組成和工作原理。

2.過程與方法。以制作簡易電池和氫氧燃料電池為例，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)、觀察等手段，結(jié)合原電池相關(guān)理論，利用比較、分類思想，引導(dǎo)學(xué)生探究新知識，通過查閱資料、成果展示和實(shí)驗(yàn)操作，幫助學(xué)生樹立較強(qiáng)的問題意識，逐步形成獨(dú)立思考的能力。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀。通過動手制作電池，體驗(yàn)科學(xué)探究的喜悅，感受化學(xué)世界的奇妙，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。通過“化學(xué)電源應(yīng)用”的成果展示，贊賞化學(xué)對人類生活和社會發(fā)展的貢獻(xiàn)，形成環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展的思想。

四、教學(xué)重、難點(diǎn)

1.重點(diǎn)。常見的化學(xué)電源及應(yīng)用，燃料電池的組成和工作原理。

2.難點(diǎn)。不同介質(zhì)環(huán)境下（中性、酸性、堿性），氫氧燃料電池電極反應(yīng)式的書寫。

五、教法和學(xué)法

1.教學(xué)方法。本節(jié)課主要采用實(shí)驗(yàn)探究法和問題驅(qū)動法，即以課本上的“活動與探究”展開簡易電池的制作及原理分析，進(jìn)而螺旋上升至燃料電池的原理研究，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。

2.學(xué)習(xí)方法。一是小組合作法——通過合作，提高團(tuán)隊(duì)合作能力；二是歸納比較法——通過資料查閱，對不同電池的組成和應(yīng)用進(jìn)行歸納比較，感受化學(xué)的貢獻(xiàn)與魅力；三是遷移聯(lián)系法——通過討論探究和遷移聯(lián)系，抓住燃料電池的組成和工作原理這一重點(diǎn)，突破不同介質(zhì)環(huán)境下，氫氧燃料電池電極反應(yīng)式書寫這一難點(diǎn)。

六、教學(xué)流程

1.課前準(zhǔn)備

教師：（1）準(zhǔn)備與化學(xué)電源相關(guān)的科技前沿資料、教學(xué)課件；（2）準(zhǔn)備常見電源（實(shí)物：紐扣電池、鋅錳干電池、蓄電池）、學(xué)生實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)儀器（橙子、音樂卡片、多孔碳棒、電解槽、直流電源、發(fā)光二極管、電流計(jì)）、實(shí)驗(yàn)試劑（銅片、鋅片、純堿、白醋、0.5mol/LNa2SO4溶液）。

學(xué)生：（1）查閱資料：常見的化學(xué)電源及其應(yīng)用，關(guān)注與電源相關(guān)的社會熱點(diǎn)和科技前沿；（2）復(fù)習(xí)氧化還原相關(guān)概念、原電池知識，預(yù)習(xí)化學(xué)電源；（3）設(shè)置4人小組，準(zhǔn)備一個(gè)新鮮水果、兩種不同材料的金屬絲或金屬片、音樂卡片。

2.教學(xué)過程

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，鞏固舊知

【環(huán)節(jié)展開】化學(xué)源于生活，并最終造福人類，為使學(xué)生能在課堂中學(xué)習(xí)知識，體驗(yàn)生活，設(shè)計(jì)以下兩個(gè)環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)一：通過教材“活動探究1——簡易電池制作”，組織學(xué)生利用自備的生活中的材料（新鮮水果、兩種不同材料的金屬絲或金屬片、音樂卡片）組裝一個(gè)簡易電池，并測試是否能產(chǎn)生電流。

環(huán)節(jié)二：回憶原電池原理及形成條件（電極材料、電解質(zhì)溶液、閉合回路），判斷簡易電池的正負(fù)極、電子流向。

【設(shè)計(jì)意圖】通過環(huán)節(jié)一，調(diào)動學(xué)生積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，使其感受到化學(xué)無處不在；培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和觀察能力。通過環(huán)節(jié)二，使學(xué)生更加深刻地理解原電池反應(yīng)的原理和形成的條件。

【解決問題】通過簡易電池的制作與理論分析，鞏固舊知，加深學(xué)生理解原電池原理、正負(fù)極和電子流向判斷。

（2）引導(dǎo)探究，突破難點(diǎn)

【環(huán)節(jié)展開】學(xué)生動手制作氫氧燃料電池，書寫不同介質(zhì)環(huán)境下的電極反應(yīng)方程式，為此設(shè)計(jì)以下四個(gè)環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)一：通過教材“活動探究2——燃料電池制作”，以小組為單位，制訂實(shí)驗(yàn)方案，完成燃料電池的制作。4人小組交流討論提出實(shí)驗(yàn)方案；組裝實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）；關(guān)閉S1，電解半分鐘，觀察并記錄現(xiàn)象；打開S1，關(guān)閉S2，觀察并記錄現(xiàn)象；得出相關(guān)結(jié)論。

環(huán)節(jié)二：問題式引導(dǎo)，展開探究。

①打開S1，關(guān)閉S2后的現(xiàn)象說明什么問題？說出能量轉(zhuǎn)化的形式。

②電解Na2SO4溶液時(shí)的現(xiàn)象及生成的產(chǎn)物是什么？

③判斷正、負(fù)極，判斷電子流向，并書寫Na2SO4溶液中的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。

環(huán)節(jié)三：知識遷移，突破難點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生思考在酸性、堿性溶液中氫氧燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。

環(huán)節(jié)四：通過氫氧燃料電池制作及原理分析，對比遷移判斷“甲醇—氧氣—KOH溶液”燃料電池的正負(fù)極、電子流向。

【設(shè)計(jì)意圖】通過環(huán)節(jié)一，借助氫氧燃料電池的制作，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和質(zhì)疑精神，激發(fā)探究熱情；培養(yǎng)學(xué)生小組合作精神、實(shí)驗(yàn)操作能力、表達(dá)能力。通過環(huán)節(jié)二，借助頭腦風(fēng)暴式提問，暴露認(rèn)知困難，引導(dǎo)學(xué)生理解氫氧燃料電池的反應(yīng)原理，加深對原電池原理的理解。通過環(huán)節(jié)三，讓學(xué)生關(guān)注介質(zhì)環(huán)境，暴露學(xué)習(xí)困難，解決疑問。通過環(huán)節(jié)四，實(shí)現(xiàn)知識遷移，總結(jié)燃料電池的正負(fù)極和電子流向的判斷，達(dá)到舉一反三的效果。

【解決問題】鞏固原電池形成條件、正負(fù)極和電子流向的判斷方法；關(guān)注電極反應(yīng)式與電極材料、介質(zhì)環(huán)境（酸性、中性、堿性）的關(guān)系；總結(jié)其他燃料電池的正負(fù)極和電子流向的判斷方法。

（3）交流討論，對比遷移

【環(huán)節(jié)展開】成果展示，將原電池原理應(yīng)用于生活實(shí)際，為此設(shè)計(jì)以下三個(gè)環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)一：組織學(xué)生活動，交流課前準(zhǔn)備好的資料（化學(xué)電源的組成、特點(diǎn)及其應(yīng)用）；展示常見電源（實(shí)物和圖片）；交流討論與化學(xué)電源相關(guān)的前沿問題（如：2分鐘內(nèi)完成電動車快速充電的電池，航天材料中的高能電池等）。

環(huán)節(jié)二：組織討論，分類研究。通過P43表2-6中各電池的總反應(yīng)式的異同（“=”、“”）將化學(xué)電源分為一次電池（不可逆：如鋅錳干電池）、二次電池（可逆：如銀鋅紐扣電池、鉛蓄電池、鎳氫電池），討論各類電池的特點(diǎn)，并為下一節(jié)“電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能”做好鋪墊。

環(huán)節(jié)三：判斷表中各電池的正負(fù)極。

【設(shè)計(jì)意圖】通過環(huán)節(jié)一、二，借助“常見電源及應(yīng)用”的成果展示活動，培養(yǎng)學(xué)生參與活動的熱情，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，確立“本位意識”；培養(yǎng)學(xué)生查閱資料，對比、分類、歸納的能力。通過環(huán)節(jié)三，借助判斷常見電池的正負(fù)極，引導(dǎo)學(xué)生重塑原電池相關(guān)概念，訓(xùn)練學(xué)生思維的整體性和歸一性。

【解決問題】了解生活中的常見電池的組成、特點(diǎn)與應(yīng)用；運(yùn)用原電池原理，正確判斷各種電池的正負(fù)極。

（4）注重環(huán)保，回歸生活

【環(huán)節(jié)展開】引導(dǎo)學(xué)生交流討論：化學(xué)電源應(yīng)用廣泛，其使用過程中會遇到哪些問題？

【設(shè)計(jì)意圖】設(shè)置開放性問題，進(jìn)行環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展思想教育，使學(xué)生樹立環(huán)保意識，增強(qiáng)社會責(zé)任感。

【解決問題】明確“回收廢舊電池”的重要性。

（5）板書小結(jié)，突出重點(diǎn)

【設(shè)計(jì)意圖】板書服務(wù)于教學(xué)，通過“圖表提綱相結(jié)合”的板書模式，展現(xiàn)出本堂課的整體思路，抓住重點(diǎn)，突出難點(diǎn)。

七、教學(xué)反思

1.教師要善于創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，肯定學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位。新課程改革強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性，教師要學(xué)會把主動權(quán)交給學(xué)生，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。即讓學(xué)生主動構(gòu)建自身發(fā)展所需的化學(xué)基礎(chǔ)知識和基本操作技能，加深對物質(zhì)世界的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，增強(qiáng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，形成科學(xué)的世界觀，逐步形成環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展觀。

2.教學(xué)要關(guān)注“三維目標(biāo)”的達(dá)成。新課標(biāo)是以促進(jìn)學(xué)生的全面、和諧發(fā)展為目的的，要求教師通過活動的開展，使學(xué)生的知識得到豐富與更新，能力得到提升和發(fā)展，同時(shí)形成正確的情感態(tài)度與價(jià)值觀。本課例通過五個(gè)活動的設(shè)計(jì)：趣味實(shí)驗(yàn)（水果電池）的制作、探究實(shí)驗(yàn)與難點(diǎn)突破（氫氧燃料電池的制作、不同介質(zhì)下電極方程式的書寫對比）、成果匯報(bào)及鞏固提升（不同電池的正負(fù)極判斷）、走向生活（環(huán)保意識）、板書小結(jié)（強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)），使學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)、觀察等手段，結(jié)合原電池相關(guān)理論，利用比較、分類思想，同化和探究新知識，提高遷移能力和科學(xué)探究能力。

3.教師要優(yōu)化教學(xué)方式。順應(yīng)新課標(biāo)要求，探究式、體驗(yàn)式、合作式、啟發(fā)式等教學(xué)方式是我們倡導(dǎo)的主導(dǎo)教學(xué)活動方式，實(shí)踐也證明這些教學(xué)方式在培養(yǎng)學(xué)生能力方面所起的積極作用。因此，教師在選擇教學(xué)方式時(shí)，要關(guān)注多樣化教學(xué)，以促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。本課例通過“情景—探究—難點(diǎn)—生成”的活動方式，采用實(shí)驗(yàn)探究法和問題驅(qū)動法，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)和原理中尋找結(jié)合點(diǎn)，自主總結(jié)學(xué)習(xí)方法，并遵循“從生活中來，到生活中去”的原則，提高學(xué)生對化學(xué)的認(rèn)同感。

（責(zé)任編輯羅艷）