信息化技術(shù)在“原電池”教學(xué)中的應(yīng)用

郭靜 薛亮 任程 李俊杰

摘 要：隨著社會邁入信息化時代，信息技術(shù)在科學(xué)研究和日常生活中的應(yīng)用越來越廣，信息化時代的到來對教育教學(xué)提出了更加嚴峻的挑戰(zhàn)，同時也是一種機遇。本文以信息化為指導(dǎo)思想、以“原電池”為載體探究信息技術(shù)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，以期為化學(xué)教學(xué)實現(xiàn)信息化提供切實可行的建議。

關(guān)鍵詞：原電池；教學(xué)設(shè)計；信息化

一、指導(dǎo)思想

新課程所倡導(dǎo)的教學(xué)是建構(gòu)主義的教學(xué)，可以概括為：以學(xué)生為中心，利用情景、協(xié)作、對話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)新精神，最終達到使學(xué)生有效地實現(xiàn)對當(dāng)前所學(xué)知識的意義建構(gòu)的目的，在整個教學(xué)中教師起組織者、指揮者、幫助者和促進者的作用。教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和促進者，越來越多的應(yīng)用信息化技術(shù)手段協(xié)助教學(xué)，除了使用信息技術(shù)手段進行備課、講課之外，還能夠利用視頻、動畫演示、圖片和音頻等啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解構(gòu)問題并解決問題。

現(xiàn)代社會中，隨著科技的高度發(fā)展，信息技術(shù)越來越成為我們生活、學(xué)習(xí)、工作中必不可少的工具。眾所周知，國際上對于信息技術(shù)的重視程度越來越廣，信息技術(shù)也逐漸成為國防安全的屏障和外交的籌碼。作為教育者也越來越重視信息技術(shù)的重要性，國外較早地將信息技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中并且發(fā)展趨于成熟，教師能夠較為熟練的在教學(xué)中應(yīng)用信息化技術(shù)作為重要的教學(xué)輔助手段。相較于國外，國內(nèi)將信息化技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)起步較晚并且發(fā)展緩慢，這對于教育的信息化十分不利。作為21世紀的主人，學(xué)生應(yīng)當(dāng)從小樹立使用信息技術(shù)的概念，這有利于學(xué)生在日益激烈的國際競爭中把握主動權(quán)。本次教學(xué)設(shè)計通過多媒體、視頻、動畫的使用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究，提升化學(xué)學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，促進學(xué)生全面發(fā)展。

二、教學(xué)內(nèi)容分析

筆者在該部分通過分析課標(biāo)要求、考試要求把握教學(xué)的重點和教學(xué)深度。

（一）課標(biāo)要求

1.體驗化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過程，了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。

2.通過查閱資料了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理，認識化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及其重要應(yīng)用。

3.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認識金屬腐蝕的危害，通過實驗探究防止金屬腐蝕的措施。

（二）考試說明

1.了解原電池的工作原理，了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。

2.理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。

三、學(xué)習(xí)對象分析

（一）化學(xué)學(xué)習(xí)需求分析

1.學(xué)生知識完整性的需要

通過初三的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了金屬活動性順序。高一學(xué)生通過必修一的學(xué)習(xí)已掌握氧化還原知識和基本的電學(xué)知識，具有學(xué)習(xí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的知識基礎(chǔ)。在前一節(jié)“化學(xué)能和熱能的相互轉(zhuǎn)化”中了解到化學(xué)反應(yīng)可以把儲存在物質(zhì)內(nèi)部的能量以熱能、電能、光能等形式釋放出來，化學(xué)能可以和熱能之間相互轉(zhuǎn)化，同時也了解到化學(xué)能可以和電能之間相互轉(zhuǎn)化，但他們不知道怎樣才能實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化關(guān)系。

2.學(xué)生觀念和思維轉(zhuǎn)變的需要

在教學(xué)過程中努力實現(xiàn)“化學(xué)能→熱能→機械能→電能”思維模式向“將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”新思維模式的轉(zhuǎn)換，并且?guī)椭鷮W(xué)生形成高效利用燃料、不浪費能源、積極開發(fā)高能清潔燃料的意識?，F(xiàn)代化學(xué)強調(diào)“綠色化學(xué)”和“高效化學(xué)”，而原電池通過能量轉(zhuǎn)化能夠?qū)⒒瘜W(xué)能直接轉(zhuǎn)化為熱能正符合這樣的思想。

（二）學(xué)生的能力起點分析

1.具備的知識與技能

學(xué)生通過“化學(xué)能與熱能”學(xué)生了解了化學(xué)能可以和熱能之間相互轉(zhuǎn)化，為化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)化的學(xué)習(xí)埋下伏筆，并且高一學(xué)生已掌握氧化還原知識、金屬活動性順序和基本的電學(xué)知識，掌握了氧化還原的本質(zhì)與反應(yīng)式的書寫，具有學(xué)習(xí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的知識基礎(chǔ)。在技能方面，通過初中和高一上學(xué)期對學(xué)生實驗基本技能的培養(yǎng)，學(xué)生能夠在教師的指導(dǎo)下完成化學(xué)實驗并進行探究，現(xiàn)已具備獨立完成實驗的動手能力。

2.具備的方法

通過實驗方案的設(shè)定選擇實驗儀器的方法，設(shè)計簡單探究實驗的方法。

3.具備的情感態(tài)度與價值觀

結(jié)合生活中的電池感受化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，對原電池的工作原理充滿了好奇，樂于探究化學(xué)世界的奧秘。

4.具備的媒體操作能力

學(xué)生已經(jīng)具備一定的媒體操作能力，會使用多媒體播放功能以及上網(wǎng)瀏覽搜索所需要的信息。

四、學(xué)習(xí)目標(biāo)分析

（一）知識與技能

1.了解并掌握原電池形成的原理及原電池的定義。

2.能利用實驗進行探究原電池形成的條件。

3.能利用所學(xué)知識進行知識的運用。

（二）過程與方法

1.學(xué)會利用化學(xué)實驗進行探究原電池原理和形成條件的能力。

2.學(xué)生通過觀察宏觀現(xiàn)象，分析微觀本質(zhì)，體會從“宏觀到微觀”的化學(xué)思維方法。

（三）情感態(tài)度與價值觀

1.通過對銅鋅原電池的工作原理和構(gòu)成條件的學(xué)習(xí)，體驗原電池的奇妙與科學(xué)價值，感受“電子轉(zhuǎn)移”過程中物質(zhì)變化與能量變化的辯證統(tǒng)一。

2.學(xué)生通過化學(xué)實驗進行問題探究，提高其動手能力和相互合作精神及科學(xué)探究問題的能力。

五、教學(xué)重難點分析

（一）教學(xué)重點

原電池的概念、工作原理、構(gòu)成條件。

（二）教學(xué)難點

從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價值。

六、學(xué)習(xí)資源與環(huán)境

（一）教師通過網(wǎng)絡(luò)下載圖片、視頻，自制flash動畫等教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（二）學(xué)生上網(wǎng)查詢原電池相關(guān)資料，加深理解。

七、教學(xué)多媒體設(shè)計

八、教學(xué)過程設(shè)計

【新課導(dǎo)入】

【視頻播放】太空大戰(zhàn)時宇宙飛船上的太陽能電池

【引入】電池與我們的生活息息相關(guān)，在生活中哪些地方會用到電池？

【多媒體展示】西紅柿電池。

【學(xué)生活動】學(xué)生觀看聆聽，踴躍回答

【設(shè)計意圖】觀看趣味實驗激發(fā)探究原電池工作原理的欲望，引出新課方向。

實驗探究1：

【flash動畫】實驗1：把一塊鋅片插入盛有稀硫酸的燒杯里。測量溶液的溫度，分析能量變化情況

實驗2：把一塊銅片插入盛有稀硫酸的燒杯里。

實驗3：把銅片和鋅片用導(dǎo)線連起來插入稀硫酸的燒杯里。

要求同學(xué)認真觀察現(xiàn)象，并思考原因。

【設(shè)疑】銅不與稀硫酸反應(yīng)，銅片上的氣體是哪里來的？

【學(xué)生回答】 1、鋅片上有氣泡，因為鋅能和稀硫酸反應(yīng)放出氫氣化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能

2、銅片上沒有氣泡，因為銅不能和稀硫酸反應(yīng)

3、銅片上有氣泡

【引導(dǎo)】怎樣通過實驗來證明鋅片上的電子是否通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到了銅片上？

【學(xué)生討論】學(xué)生激烈討論的焦點問題有：

1、銅片上的氣體是什么？

2、氫離子轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃馑璧碾娮訌暮味鴣恚?/p>

3、鋅片有什么變化？溶液中氫離子濃度發(fā)生了什么變化？

討論結(jié)果：鋅失去的電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到銅片上，氫離子在銅片上得電子轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃狻?/p>

【追問】能量是如何轉(zhuǎn)化的？

【學(xué)生回答】電流計指針偏轉(zhuǎn)說明導(dǎo)線中有電子流過，證明氫離子得到的電子確實是鋅片失去，通過導(dǎo)線傳遞到銅片上的。

【師生總結(jié)】

【板書】原電池

1、定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池；

2、工作原理：

負極：電子流出，較活潑，鋅片：Zn-2e-=Zn2+

（氧化反應(yīng)）

正極：電子流入，較不活潑，銅片：2H++2e-=H2↑

（還原反應(yīng)）

【設(shè)計意圖】通過實驗探究，借助已有的物理知識理解化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為了電能，揭示原電池的反應(yīng)本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的思維遷移能力以及將各學(xué)科知識融會貫通與應(yīng)用能力。有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

實驗探究2：

【提問】通過以上實驗探究，你認為構(gòu)成原電池應(yīng)滿足什么條件呢？

學(xué)生積極思考，作出判斷。

【學(xué)生總結(jié)】構(gòu)成原電池的條件：

首先，有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)

其次，滿足下列條件：

（1）有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極

（2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中

（3）兩極相連形成閉合回路

【多媒體展示】給出不同的裝置，讓學(xué)生判斷哪些是原電池，哪些不是原電池并解釋原因。

【板書】

3、構(gòu)成原電池的條件：

（1）自發(fā)的氧化還原反應(yīng)

（2）有兩種活動性不同的電極

（3）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中

（4）兩極相連形成閉合回路

【強調(diào)】構(gòu)成原電池的條件：兩極一液成回路

【設(shè)計意圖】通過問題的設(shè)計與解決，層層遞進，自主探索，得出形成原電池的條件，鍛煉了學(xué)生分析推理能力。利用化學(xué)史料培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，歸納抽象其本質(zhì)的能力。完成化學(xué)源于生活，探究其本質(zhì)，應(yīng)用于生活的學(xué)習(xí)目的。

【課堂小結(jié)】小結(jié)本節(jié)課重難點

【課堂檢測】布置任務(wù)，給出5個針對性訓(xùn)練題（幻燈片展示）。

【評價階段】引導(dǎo)學(xué)生組內(nèi)互相評價、自我評價。

【設(shè)計意圖】及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決

【作業(yè)布置】任務(wù)：對應(yīng)課時作業(yè)

本節(jié)教學(xué)設(shè)計將“原電池”的教學(xué)內(nèi)容和信息化技術(shù)融會貫通，利用多媒體視頻、動畫、圖片等手段向?qū)W生動態(tài)地展示原電池形成的條件，一方面使得學(xué)生形成原電池的基本概念，為選修四電化學(xué)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，同時在學(xué)生頭腦中建立起信息化的觀念，有助于促進信息化教學(xué)的不斷完善和發(fā)展。