“化学电源”教学设计与反思

胡巍娜

[摘要]基于“学生本位”的教学理念，将探究和制作氢氧燃料电池和常用电池的原理有机融合，引导学生从化学视角看待生活中的问题，培养学生的学习兴趣，并形成化学学科思想。

[关键词]化学电源教学设计实验探究学习主体

[中图分类号]G633.8[文献标识码]A[文章编号]16746058（2015）110089

一、教材分析

“化学电源”一课选自苏教版《化学2》专题2第三单元第二节，前一课时为“化学能转化为电能”，后一课时为“电能转化为化学能”。本节课可以看成是原电池知识的具体应用，并为《化学反应原理》模块中化学电源相关内容的学习做好铺垫，起着承前启后的作用。《学科指导意见》对本课教学内容的基本要求为：了解常见的化学电源以及它们在生产生活等方面的应用；发展要求为：能判断氢氧燃料电池的正、负极和电子流向，并书写电极反应式。

二、学情分析

从知识上来说，学生已经学习了氧化还原的相关知识（熟知电子守恒思想）、原电池原理的基础知识（原电池构成条件、正负极、电子流向判断、电极反应式书写等）；从能力上来说，学生具有一定的动手能力、观察能力、归纳能力；从情感上来说，学生比较喜欢学以致用和科技前沿知识，对本节课内容很感兴趣。

存在问题：学生对“氧化还原与原电池原理”理论掌握情况参差不齐；自主探究能力有所欠缺。

三、教学目标

1.知识与技能。了解常见化学电源及其应用，初步学会制作简易电池，掌握燃料电池的组成和工作原理。

2.过程与方法。以制作简易电池和氢氧燃料电池为例，运用实验、观察等手段，结合原电池相关理论，利用比较、分类思想，引导学生探究新知识，通过查阅资料、成果展示和实验操作，帮助学生树立较强的问题意识，逐步形成独立思考的能力。

3.情感态度与价值观。通过动手制作电池，体验科学探究的喜悦，感受化学世界的奇妙，提高学习化学的兴趣。通过“化学电源应用”的成果展示，赞赏化学对人类生活和社会发展的贡献，形成环保意识和可持续发展的思想。

四、教学重、难点

1.重点。常见的化学电源及应用，燃料电池的组成和工作原理。

2.难点。不同介质环境下（中性、酸性、碱性），氢氧燃料电池电极反应式的书写。

五、教法和学法

1.教学方法。本节课主要采用实验探究法和问题驱动法，即以课本上的“活动与探究”展开简易电池的制作及原理分析，进而螺旋上升至燃料电池的原理研究，符合学生认知规律。

2.学习方法。一是小组合作法——通过合作，提高团队合作能力；二是归纳比较法——通过资料查阅，对不同电池的组成和应用进行归纳比较，感受化学的贡献与魅力；三是迁移联系法——通过讨论探究和迁移联系，抓住燃料电池的组成和工作原理这一重点，突破不同介质环境下，氢氧燃料电池电极反应式书写这一难点。

六、教学流程

1.课前准备

教师：（1）准备与化学电源相关的科技前沿资料、教学课件；（2）准备常见电源（实物：纽扣电池、锌锰干电池、蓄电池）、学生实验所需的实验仪器（橙子、音乐卡片、多孔碳棒、电解槽、直流电源、发光二极管、电流计）、实验试剂（铜片、锌片、纯碱、白醋、0.5mol/LNa2SO4溶液）。

学生：（1）查阅资料：常见的化学电源及其应用，关注与电源相关的社会热点和科技前沿；（2）复习氧化还原相关概念、原电池知识，预习化学电源；（3）设置4人小组，准备一个新鲜水果、两种不同材料的金属丝或金属片、音乐卡片。

2.教学过程

（1）实验设计，巩固旧知

【环节展开】化学源于生活，并最终造福人类，为使学生能在课堂中学习知识，体验生活，设计以下两个环节。

环节一：通过教材“活动探究1——简易电池制作”，组织学生利用自备的生活中的材料（新鲜水果、两种不同材料的金属丝或金属片、音乐卡片）组装一个简易电池，并测试是否能产生电流。

环节二：回忆原电池原理及形成条件（电极材料、电解质溶液、闭合回路），判断简易电池的正负极、电子流向。

【设计意图】通过环节一，调动学生积极性，激发学生学习化学的兴趣，使其感受到化学无处不在；培养学生的动手能力和观察能力。通过环节二，使学生更加深刻地理解原电池反应的原理和形成的条件。

【解决问题】通过简易电池的制作与理论分析，巩固旧知，加深学生理解原电池原理、正负极和电子流向判断。

（2）引导探究，突破难点

【环节展开】学生动手制作氢氧燃料电池，书写不同介质环境下的电极反应方程式，为此设计以下四个环节。

环节一：通过教材“活动探究2——燃料电池制作”，以小组为单位，制订实验方案，完成燃料电池的制作。4人小组交流讨论提出实验方案；组装实验装置（如图所示）；关闭S1，电解半分钟，观察并记录现象；打开S1，关闭S2，观察并记录现象；得出相关结论。

环节二：问题式引导，展开探究。

①打开S1，关闭S2后的现象说明什么问题？说出能量转化的形式。

②电解Na2SO4溶液时的现象及生成的产物是什么？

③判断正、负极，判断电子流向，并书写Na2SO4溶液中的电极反应式和总反应式。

环节三：知识迁移，突破难点。引导学生思考在酸性、碱性溶液中氢氧燃料电池的电极反应式和总反应式。

环节四：通过氢氧燃料电池制作及原理分析，对比迁移判断“甲醇—氧气—KOH溶液”燃料电池的正负极、电子流向。

【设计意图】通过环节一，借助氢氧燃料电池的制作，培养学生的科学探究能力和质疑精神，激发探究热情；培养学生小组合作精神、实验操作能力、表达能力。通过环节二，借助头脑风暴式提问，暴露认知困难，引导学生理解氢氧燃料电池的反应原理，加深对原电池原理的理解。通过环节三，让学生关注介质环境，暴露学习困难，解决疑问。通过环节四，实现知识迁移，总结燃料电池的正负极和电子流向的判断，达到举一反三的效果。

【解决问题】巩固原电池形成条件、正负极和电子流向的判断方法；关注电极反应式与电极材料、介质环境（酸性、中性、碱性）的关系；总结其他燃料电池的正负极和电子流向的判断方法。

（3）交流讨论，对比迁移

【环节展开】成果展示，将原电池原理应用于生活实际，为此设计以下三个环节。

环节一：组织学生活动，交流课前准备好的资料（化学电源的组成、特点及其应用）；展示常见电源（实物和图片）；交流讨论与化学电源相关的前沿问题（如：2分钟内完成电动车快速充电的电池，航天材料中的高能电池等）。

环节二：组织讨论，分类研究。通过P43表2-6中各电池的总反应式的异同（“=”、“”）将化学电源分为一次电池（不可逆：如锌锰干电池）、二次电池（可逆：如银锌纽扣电池、铅蓄电池、镍氢电池），讨论各类电池的特点，并为下一节“电能转化为化学能”做好铺垫。

环节三：判断表中各电池的正负极。

【设计意图】通过环节一、二，借助“常见电源及应用”的成果展示活动，培养学生参与活动的热情，提高学习化学的兴趣，确立“本位意识”；培养学生查阅资料，对比、分类、归纳的能力。通过环节三，借助判断常见电池的正负极，引导学生重塑原电池相关概念，训练学生思维的整体性和归一性。

【解决问题】了解生活中的常见电池的组成、特点与应用；运用原电池原理，正确判断各种电池的正负极。

（4）注重环保，回归生活

【环节展开】引导学生交流讨论：化学电源应用广泛，其使用过程中会遇到哪些问题？

【设计意图】设置开放性问题，进行环保和可持续发展思想教育，使学生树立环保意识，增强社会责任感。

【解决问题】明确“回收废旧电池”的重要性。

（5）板书小结，突出重点

【设计意图】板书服务于教学，通过“图表提纲相结合”的板书模式，展现出本堂课的整体思路，抓住重点，突出难点。

七、教学反思

1.教师要善于创设教学情境，肯定学生学习的主体地位。新课程改革强调学生的主体性，教师要学会把主动权交给学生，变被动学习为主动学习。即让学生主动构建自身发展所需的化学基础知识和基本操作技能，加深对物质世界的认识，培养学习化学的兴趣，增强创新精神和实践能力，形成科学的世界观，逐步形成环保意识和可持续发展观。

2.教学要关注“三维目标”的达成。新课标是以促进学生的全面、和谐发展为目的的，要求教师通过活动的开展，使学生的知识得到丰富与更新，能力得到提升和发展，同时形成正确的情感态度与价值观。本课例通过五个活动的设计：趣味实验（水果电池）的制作、探究实验与难点突破（氢氧燃料电池的制作、不同介质下电极方程式的书写对比）、成果汇报及巩固提升（不同电池的正负极判断）、走向生活（环保意识）、板书小结（强调重点），使学生运用实验、观察等手段，结合原电池相关理论，利用比较、分类思想，同化和探究新知识，提高迁移能力和科学探究能力。

3.教师要优化教学方式。顺应新课标要求，探究式、体验式、合作式、启发式等教学方式是我们倡导的主导教学活动方式，实践也证明这些教学方式在培养学生能力方面所起的积极作用。因此，教师在选择教学方式时，要关注多样化教学，以促进学生的全面发展。本课例通过“情景—探究—难点—生成”的活动方式，采用实验探究法和问题驱动法，让学生在实验和原理中寻找结合点，自主总结学习方法，并遵循“从生活中来，到生活中去”的原则，提高学生对化学的认同感。

（责任编辑罗艳）