1 教学内容的分析和整合
1.1 内容的导入
本节是电化学的重要的组成部分,本节涉及的内容在日常生活中应用广泛,但是本节内容比较抽象,因此,在新课的导入上,我准备了两个方案:1.同学们自己制的水果电池,用耳机可以听嘎嘎声,可引起学生的兴趣,导入新课。2.利用医学史上的一个故事导入:有一个女病人,长期头疼失眠,十分痛苦,做了许多检查,也没有查明病因,后来,一位细心的医生发现这位病人有蛀牙史,换了两颗牙齿,一颗金的,一颗不锈钢的,这位医生恍然大悟,原来这位病人的症状都是因这两颗牙齿引起的。这两个方案经试验效果都比较好。
1.2 原电池的组成
这里我设计了两个环节:1.如何将氧化还原反应中电子转移的抽象概念转变为可观察到的电子定向移动的宏观现象,是帮助学生理解原电池的必要条件。解决这个问题,有两个方法,可以用耳机听外电路的电流声,也可以用电流表来观察指针的偏转来说明电流的产生。2.利用实验器材,让学生自己组装一些类似的装置,用电流表来检查是否有电流来确定是否为原电池,然后将学生的原电池装置集中起来,让学生总结原电池的组成要件。
1.3 原电池的工作原理
学生通过自制果蔬电池、各种原电池装置进行分析对比,会自主地去探究这此电池中电流产生的原因。其中,电极的正与负是由实验现象得出的事实,然后再用有关原理去解释(而常规教学往往颠倒了这一关系)。这里应注意引导学生研究原电池正负极反应与氧化还原反应的关系,从而抓住原电池反应的本质。
1.4燃料电池
在课堂教学的最后环节中,我把燃料电池形象直观地展现在面前,组织学生汇报提前收集的资料,此时,学生的知识水平和能力水平将升华到一个新的高度,燃料电池与其它化学电池在工作原理上有相似性,但又有很在的区别,以此为本节的又一个新情景、新信息,学生会自然地运用原电池的结构和工作原理去分析燃料电池,学生思维的独立性、发散性、创造性才能够得到足够的尊重和发展。
2 教学过程的设计与组织
2.1设计场景、提出问题
在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂之间发生了电子的转移,而微粒的运动没有一定的方向,因此不会形成电子的定向移动,也就不能产生电流。因而,这样的化学能通常转化为热能(有时还会有发光等其它能量释放)。那么能不能将化学能转化为电能?如何将电子转移变成电子的定向移动?
设计情节:
(1)两个学生一组制作一个果蔬电池
器材:耳机一只,带鲤鱼夹的导线两根,铜片,锌片,番茄灵敏电流计一只
操作:分别将不同的金属插入番茄中,接上耳机,仔细听是否有声音;接上灵敏电流计,仔细观察是否产生了电流。
(2)通过两个对比实验得出原电池的概念(分组实验和自主总结)
器材:原电池演示装置,电流表,硫酸等
操作:①将锌片插入硫酸溶液中,观察现象;
②将铜片、锌片用导线连结,插入硫酸溶液中,观察现象。
现象:①锌片上有气泡产生;
②锌片上有少量气泡产生,铜片上有较多气泡产生。
结论:实验中铜片有气泡产生,说明电子由锌片沿导线流向铜片。自然引出原电池的概念。
(3)请一组同学介绍原电池的发明史(课前收集资料)。
2.2研究主题Ⅰ:原电池的工作原理
这个部分为两个环节:
首先,原电池既然可以产生电流,和我们常见的电池是一样的,那么原电池有没有正负极,怎样通过试验来确定原电池的正负极呢?问题提出以后,学生可以利用提供的仪器和试剂进行试验(附学生实验报告)
目的:通过试验确定原电池的正负极
仪器和试剂:铜锌原电池,干电池一节,导线若干
步骤:略
结论:(1)铜锌原电池中铜为正极,锌为负极;
(2)电流方向由铜→锌;
(3)电子流向由锌→铜;
其次,学生探究原电池的工作原理时,应引导学生从以下几个方面着手进行分析:
(1)从一般到特殊的方法,只要分析清楚铜锌原电池的工作原理,就可以类推到其它的原电池;(2)从反应现象进行分析,抓住上述对比实验的现象差异进行分析;(3)联系氧化还原反应的有关知识,再从特殊到一般,即原电池的负极发生氧化反应,正极发生还原反应。
表1 铜锌原电池的工作原理
现象 反应 得失电子 反应类型
正极(Cu) 有大量气泡产生 2H++2e-=H2 得电子 还原反应
负极(Zn) 有少量气泡产生 Zn-2e-= Zn2+ 失电子 氧化反应
2.3研究主题Ⅱ:原电池的组成要件
原电池的组成要件的正确掌握是本节的第二个重点内容。如果按照常规方法,教师直接给出结论,学生可以被动地掌握,虽然节约时间,但是学生没有体会到学习的乐趣,只有结果,没有过程。为了改变这种情况,教学中,先安排学生用提供的仪器和自带的物品,模仿铜锌原电池组装一些类似的装置,用电流表来检查是否有电流来确定是否为原电池,并把这些装置画下来;然后分学习小组介绍自己的试验结果,既要介绍是原电池的装置,也要介绍不是原电池的装置;最后,由学生归纳总结原电池的组成要件:活泼性不同、可导电的两极,电解质溶液,闭合回路。
学生们在探究中也提出发现了一些我没有预想到的问题,如电解质溶液中的微粒是否定向移动?为什么用不同的材料做原电池的两极时,在其它条件相同的情况下,电流表的偏转角度不同?为什么用相同的材料做原电池的两极时,改变条件(如改变电极间的距离,增减电解质溶液的量等)时,电流表的偏转角度不同?这些问题的提出,恰恰反映了学生探究学习的成果,因为这些问题不是教材要求的内容,所以不可能是老师灌输所能涉及的内容,而这些问题却有培养学生探索精神和实践能力的重要载体。
2.4研究主题Ⅲ:生活生产中的化学电池
铜锌原电池只是一个简单的模型,日常生活中有许多应用,因此先由师生互动介绍各类电池如锌锰电池、碱性电池、镍铬电池、银锌电池镍氢电池、手机里的锂电池等。并让学生介绍它们各自的特点和性能。
随着神舟五号的发射,燃料电池越来越为人们感兴趣,为此做为对原电池的内容的补充和升华,我特意收集了一些燃料电池的相关知识:燃料电池的特点是能量利用率高,只要外界不断地输入燃料和氧化剂,它便是一个供电装置,无污染,燃料电池的能质比较高,因此在航天活动中量一个有潜力的能源。燃料电池的构造、工作原理和原电池比较相似,具有很大的应用价值和开发前景。
3教后记
这节课收到了较好的效果,我认为本节课有以下特点:
(1) 以问题引路,以问题促探究。本节课的引入到有三个研究主题的确立,都是先给出情景,启发学生发现问题,然后带着问题去探究,十分顺畅。
(2) 注重学习活动的过程性。老师的教是为了不教,在教学活动中教师应充分让学生参与到学习过程中,充实亲身感受和体验,并且过程的快乐体验对学生能力、知识、修养有很强的教育意义。
(3) 注重学生的自主性。本节课的教学重点和难点均由学生通过自主探究来解决,老师没有包办和代替,而是鼓励和帮助,并给以强有力的支持。
(4) 注意学生的创新性。学生在自主学习的过程中,发现了前文提到的一些问题,这些问题会激励某些学生去进一步的探究,从而使课堂上无法解决的问题成为一个个新的研究性实践活动,从而培养学生创新精神和科学素质。
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