《人教版高中化學(xué)《原電池原理及其應(yīng)用》探究－建構(gòu)性教學(xué)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《人教版高中化學(xué)《原電池原理及其應(yīng)用》探究－建構(gòu)性教學(xué)設(shè)計（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 《原電池原理及其應(yīng)用》探究－建構(gòu)性教學(xué)設(shè)計 　 隨著課程改革的深入，探究－建構(gòu)性學(xué)習(xí)的教學(xué)模式逐漸受到廣大教師的重視?，F(xiàn)代建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論倡導(dǎo)者皮亞杰（J.Piaget）認(rèn)為，有效的學(xué)習(xí)過程應(yīng)該是學(xué)習(xí)者以自身已有的知識和經(jīng)驗為基礎(chǔ)，在與外界信息相互作用的過程中把新知識同化到原有認(rèn)知體系中去的一個建構(gòu)活動。本文以《原電池原理及其應(yīng)用》為例，利用化學(xué)學(xué)科中實驗的優(yōu)勢，進(jìn)行了探究－建構(gòu)性教學(xué)模式的初步設(shè)計。 一、教材分析 本節(jié)教材是對金屬與電解質(zhì)溶液、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、氧化還原反應(yīng)等知識的整合。由于原電池原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究以及日常生活方面應(yīng)用甚廣，學(xué)生有較好的感性認(rèn)識，在此基

2、礎(chǔ)上通過原電池原理的探索研究，來完備學(xué)生的知識體系。 為了充分體現(xiàn)“探究－建構(gòu)”這一指導(dǎo)思想，我們適當(dāng)?shù)陌巡糠盅菔緦嶒灨臑閷W(xué)生實驗，讓學(xué)生根據(jù)給出的實驗用品和儀器自主設(shè)計原電池裝置。對于原電池理論的微觀解釋，力求遵守直觀和感性的教學(xué)原則，采用計算機模擬等現(xiàn)代化的教學(xué)手段加以直觀化。 二、教學(xué)過程設(shè)計 1、情景創(chuàng)設(shè)，激活問題意識。 介紹化學(xué)電池的發(fā)明史： 化學(xué)史上的不少發(fā)現(xiàn)都帶有一定的偶然性，只有那些具有科學(xué)素養(yǎng)的研究者善于捕捉實驗中的意外現(xiàn)象，通過進(jìn)一步研究，才能發(fā)現(xiàn)新的物質(zhì)或規(guī)律。 十八世紀(jì)末，意大利生物學(xué)家做青蛙手術(shù)時，當(dāng)金屬手術(shù)刀觸及蛙腿時，發(fā)現(xiàn)蛙腿會抽搐。著名科

3、學(xué)家伏特抓住這一現(xiàn)象，深入研究，在1800年3月20日宣布他的發(fā)明：人類歷史上第一個化學(xué)電池——伏特電池（鋅片和銀片交替疊起來，中間隔以吸有鹽水的皮革）。 1836年，化學(xué)家丹尼爾發(fā)明了人類歷史上第一個實用電池（鋅片、銅片、硫酸鋅溶液、硫酸銅溶液），并用于早期的鐵路信號燈。 結(jié)論：從某一個角度看，一個自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都能設(shè)計成電池裝置。 實驗1：若將鐵片、銅片分別插入稀硫酸中會有什么現(xiàn)象？為什么？ 實驗2：若用導(dǎo)線將鐵片和銅片連接起來再插入稀硫酸中，發(fā)生的現(xiàn)象會有什么不同？ 實驗3：若在導(dǎo)線中間插入一個電流表，電流表的指針會偏轉(zhuǎn)嗎？ 2、學(xué)生自主探究 感受上述情節(jié)后，學(xué)生

4、在教師的引導(dǎo)下自主設(shè)計完成上述實驗： 設(shè)疑1、用導(dǎo)線將鐵片和銅片連接起來再插入稀硫酸中，為何銅片上有氣泡？ 設(shè)疑2、既然銅片上產(chǎn)生的是氫氣，是否說明銅能失去電子？ 提出假設(shè)一：銅若失去電子，應(yīng)該觀察到怎樣的現(xiàn)象？ 啟發(fā)學(xué)生思考：銅若失去電子的話，就會生成銅離子，進(jìn)入溶液中，使溶液呈現(xiàn)藍(lán)色，而實驗后的溶液仍無色，同時銅片反應(yīng)前后稱量質(zhì)量未減少，而鐵片減少，從而確定氫離子得到的電子是從鐵片上得來的。 設(shè)疑3、鐵失去的電子如何傳遞到銅上？沿導(dǎo)線還是從溶液中，怎樣證明？ 提出假設(shè)二：電子若從溶液中傳遞，就應(yīng)該在溶液中有連續(xù)的氣泡產(chǎn)生，但實際上是在銅片的表面產(chǎn)生，電子若沿導(dǎo)線傳遞，必然會產(chǎn)生

5、電流可用電流計測定。 由實驗后討論得出結(jié)論：電路中由電流，H＋從銅片得到的電子是由鐵片上傳遞過來的。 即當(dāng)用導(dǎo)線將鐵片和銅片連接起來再插入稀硫酸后，兩金屬上發(fā)生的變化是： 鐵：Fe－2e=Fe2＋（氧化反應(yīng)） 銅：2H＋＋2e＝H2↑（發(fā)生還原反應(yīng)） 結(jié)果是將Fe和H＋間直接轉(zhuǎn)移電子，通過導(dǎo)線和銅片間接轉(zhuǎn)移，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 【板書】1、原電池－一種化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的裝置 消耗化學(xué)物質(zhì) 形成電流 屬于氧化還原反應(yīng) 電子定向移動 發(fā)

6、生化學(xué)反應(yīng) 出現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移 依據(jù)實驗內(nèi)容，層層設(shè)疑，提出假設(shè)，驗證假設(shè)，將思維逐步引向深入，引導(dǎo)學(xué)生運用歸納，從能量轉(zhuǎn)化和氧化還原反應(yīng)概括出什么是原電池，培養(yǎng)學(xué)生圍繞提出的問題，自主設(shè)計解決問題的方法和過程的能力。 3．合作學(xué)習(xí) 通過實驗得出結(jié)論之后，教師不失時機的再次設(shè)疑：原電池中電子又是如何運動的？并借助計算機多媒體技術(shù)，模擬原電池反應(yīng)，使學(xué)生在從宏觀現(xiàn)象到微觀本質(zhì)，感知從表象到內(nèi)在聯(lián)系的過程。 【板書】2、原電池的工作原理： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）流向較不活潑的金屬（正極）。 銅鐵原電池 還原反應(yīng)

7、 2H++2e = H2↑↑ Fe-2e= Fe2+ 負(fù)極 失e沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生 正極 不繼溶解 電解質(zhì)溶液 移動 陽離子 氧化反應(yīng) 學(xué)生認(rèn)清原電池原理的本質(zhì)后，教師再次設(shè)疑：原電池的構(gòu)成條件是什么？學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)想和實驗室提供的儀器、藥品進(jìn)行小組實驗探究。 【實驗用品和儀器】鋅片、銅片、鋁片、鐵片、鎂條、石墨、稀硫酸、硫酸鋅溶液、酒精、稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液、導(dǎo)線若干、電流計、大塑杯。 學(xué)生分組展開討論，擬訂實驗方案進(jìn)行探究，觀察并記錄電流計指針偏向、兩極發(fā)生的現(xiàn)象，根據(jù)收集的證據(jù)嘗試解釋。在學(xué)生分組探究的過程中，教師通過與學(xué)生相互交

8、流，對部分有困難的學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)、啟發(fā)。 通過改變電極和電解質(zhì)溶液，有些學(xué)生設(shè)計出以下實驗： 序號 電極 溶液 其他 現(xiàn)象 A Cu、Zn H2SO4 導(dǎo)線、電流計 有電流產(chǎn)生 B Cu、Zn ZnSO4 導(dǎo)線、電流計 無電流產(chǎn)生 C Zn、Zn H2SO4 導(dǎo)線、電流計 無電流產(chǎn)生 D Zn、C H2SO4 導(dǎo)線、電流計 有電流產(chǎn)生 E Cu、Zn C2H5OH 導(dǎo)線、電流計 無電流產(chǎn)生 F Al、Cu NaOH 導(dǎo)線、電流計 有電流產(chǎn)生 Ｇ Al、Mg NaOH 導(dǎo)線、電流計 有電流產(chǎn)生 …… …… ……

9、 …… …… 至此，學(xué)生為自己設(shè)計的獨特的實驗和探究到的與眾不同的實驗結(jié)論深感興奮和自豪，進(jìn)一步增強了探究的樂趣和自信。教師主持各小組實驗研究的匯報活動，在此基礎(chǔ)上共同得出構(gòu)成原電池的條件： 【板書】3、原電池的構(gòu)成條件： （1） 要有活潑性不同的金屬或?qū)w，且有電解質(zhì)溶液 （2） 負(fù)極金屬能同電解質(zhì)溶液能自發(fā)產(chǎn)生氧化還原反應(yīng) （3） 由導(dǎo)線相連或兩電極接觸（電極與電解質(zhì)溶液接觸構(gòu)成回路） 4．聯(lián)系整合，意義建構(gòu) 學(xué)生在上述探究過程中會發(fā)現(xiàn)一些問題：實驗F觀察到電流計指針偏向Cu，實驗Ｇ觀察到電流計指針偏向Mg，說明都符合構(gòu)成原電池的條件，形成了原電池，而且都是鋁為負(fù)極，與此

10、前的結(jié)論“較活潑的金屬作負(fù)極”相違背。 【學(xué)生疑問】看來負(fù)極不一定總是較活潑的金屬。還有沒有其他例子呢？ 【學(xué)生討論】可以用濃硝酸作電解質(zhì)溶液，以鐵（或鋁）和銅作電極，鐵，鋁雖然活動性較強，但它們會被濃硝酸鈍化，因此應(yīng)該作正極，而銅應(yīng)作負(fù)極。 【學(xué)生實驗】用鐵、銅和濃硝酸組成原電池，電流計指針先偏向銅，偏轉(zhuǎn)幅度不大，隨后指針逐漸回轉(zhuǎn)，偏向鐵，偏轉(zhuǎn)幅度逐漸增大。銅絲周圍有大量氣體產(chǎn)生，呈棕黃色，銅附近的溶液呈現(xiàn)黃綠色。反應(yīng)剛開始時，由于鐵較活潑作負(fù)極，鐵逐漸被鈍化，由于只有銅能與濃硝酸反應(yīng)了，所以銅作負(fù)極。 【學(xué)生總結(jié)】原電池裝置中的兩個金屬電極作負(fù)極的不一定比作正極的金屬活動性強，所謂

11、活潑性不同的兩電極是相對電解質(zhì)而言的。 5．知識的運用和鞏固 探究—建構(gòu)而來的知識、技能和方法需要及時的練習(xí)和應(yīng)用，才能有效地納入學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中并轉(zhuǎn)化為能力。 （1）布置一個家庭小實驗：把幾個個西紅柿用導(dǎo)線串連起來，然后接上一個0.5V的小電珠，看看小電珠是否會發(fā)光。 （2）練習(xí)：如何利用下列反應(yīng)設(shè)計一個原電池實驗裝置？判斷電流方向，寫出電極反應(yīng)式，并用實驗證明。2AgNO3+Cu=2Ag+Cu(NO3)2 （3）Zn與稀 H2SO4和浸有CuSO4的Zn粒與稀H2SO4兩個反應(yīng)中，產(chǎn)生氫氣的速度為何不同？ 討論結(jié)果： Zn與稀 H2SO4 反應(yīng)中Zn板附近有大量的Z

12、n2+，由于同種電荷的相互排拆，使H+很難得到電子，而浸有CuSO4的Zn粒與稀H2SO4反應(yīng)中，由于Cu板得到電子，且異性電荷的相互吸引， 使H+很易在Cu板上得到電子。 【板書】4、原電池的應(yīng)用 （1）形成原電池能加快反應(yīng)速率；（2）制各種電池。 （4） 播放課件《電池的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景》，倡導(dǎo)學(xué)生為環(huán)保多做一份貢獻(xiàn)，多搞小研究、小發(fā)明，增強化學(xué)與社會生活的聯(lián)系，使學(xué)生認(rèn)識到“創(chuàng)造的價值”。 三、結(jié)束語 “探究—建構(gòu)”模式能充分調(diào)動學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性，使學(xué)生通過與外界不斷交流，對已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)作出必要的調(diào)整和更新，包含了一個交流、反思、改進(jìn)、協(xié)調(diào)的認(rèn)知過程。在這個過程中，學(xué)校和教師同樣是建構(gòu)活動中必要的外部環(huán)境。我們希望通過這樣一種教學(xué)模式，能真正體現(xiàn)掌握解決問題的程序和方法比掌握知識內(nèi)容更為重要這一指導(dǎo)思想，真正去實現(xiàn)教是為了不教這一目的。 ［參考文獻(xiàn)］：1文慶城 謝能偉 陳建玲.化學(xué)探究－建構(gòu)性學(xué)習(xí)教學(xué)模式. 中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2005（1～2）：24～27 2 黃建波.《原電池原理及其應(yīng)用》探究教學(xué)設(shè)計.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2005（4）：18～19 5