资源简介

学校 庐江中学 课题 核心素养视域下深度融合化学史的教学设计——电解池
年级 高二 学科 化学
教材分析 《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出：学科核心素养是学科育人价值的集中体现 ,是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。化学史作为真实的情境素材，在其孕育、形成、发展以及演变过程中所体现出的逻辑性、曲折性和前进性，正是发展核心素养的养料。通过对学科发展的追根溯源，改变教学过程中知识本位现象，让学生在历史的坐标系中体会化学学科的意义和价值，将学习概念转变为发现概念，将记忆知识转变为探索知识，将好奇心升华为求知欲，从而培育科学精神，促使学科核心素养落地。 【教材位置】新人教版教材将电解池安排在选修一第四章第二节， 【核心知识】电解、电解池的定义、电解池的构成，电解原理、电解原理的应用。 【学科素养】旨在通过电解法的教学培养学生的“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等核心素养。学习完电解池之后学生将认识实现物质与能量转化的重要途径，对氧化还原、 离子反应、电解质溶液、原电池等内容形成完整的知识体系。电解属于电化学的知识范畴，是原电池对电化学基础不可或缺的组成部分，是学生学习“原电池”知识后的自然延伸，同时电解与物理学科中的电学，能量的转换有密切关系，是氧化还原反应、原电池、电离等知识的综合运用，是氧化还原反应理论上的拓展和现实中应用从氧化还原反应的本质及化学反应与能量的关系上，进一步学习和探索化学反应的规律及应用能从化学能与电能之间相互转化的角度理解原电池、电解的原理及应用构建较为完整和系统的化学反应原理知识体系，有助于培养综合学科能力和科学思维。 【社会价值】 电解原理与生产、生活、社会紧密相连，可运用于解决生活中的实际问题，如氯碱工业、电解精炼铜、电镀工业等。
学情分析 【知识储备】学生在必修二中已经学过原电池的基本原理，对电化学有初步的认识，掌握了化学与能量变化，氧化还原知识等知识。 【能力水平】学生具备很强的观察能力和较好的阅读理解，提取信息的能力。具备科学探究的意识并掌握科学探究的方法，具备从宏观、微观相结合的视角分析原电池的工作原理。 【年龄特征】高二学生具有强烈好奇心，求知欲旺盛充满学习热情。 【学习障碍】电解原理是化学反应原理中要求层级较高的内容，它以氧化还原反应离子反应 、原电池、水溶液中的离子平衡作为基础，同时是对化学反应中的能量变化化学反应进行的方向知识的应用与提高电解原理理论性强，深刻领会电解原理需要先从微观的角度判断溶液中有哪些自由移动的离子，然后弄清它们移动的方向，进而分析哪些粒子发生氧化反应，哪些粒子发生还原反应，当放电粒子不止一种时，还需要思考放电顺序推理分析能力要求较高 ,思维障碍较大。对于原电池装置和电解池装置学生易将二者混淆，其对应的电极反应电子流向、离子移动方向等分辨不清楚。
教学目标 教学目标 1 ．宏观辨识和微观探析能力：能从对电解水的宏观认识深入电解池的微观原理，再到认识电解池问题的一般模型，对化学史料进行了从对电解水的宏观认识深入到电解池的微观原理 。 2 ．变化观念与平衡思想：知道电能也可以转化为化学能；能根据观察和实验事实获得的现象或数据概括电能转化为化学能的条件。 3．证据推理和模型认知能力：能从知识层面上构建电解池模型。 4 ．科学探究与创新意识：发现碱金属元素的探究思路，领悟化学家的思维过程，并对戴维的实验想法进行科学评价，能有不迷信权威、敢于质疑的科学态度和精神。 5 ．科学态度与社会责任：能从化学史实中，领悟到科学发展的过程，感受化学在社会发展中的重要性。 评价目标 1 ．通过对不同电解反应的分析，诊断发展学生实验探究的水平和分析的能力。 2 ．通过对电解模型的构建和完善，诊断并发展学生知识结构化的水平，发展认识思路结构化的水平。 3．通过对电解发展化学史的了解，诊断并发展学生解决实际问题的能力及其对化学价值的认识水平。
教学重难点 重点 电解原理 难点 电解原理的模型构建
教学准备 实验报告一份（文档另附） 电解水实验视频（发送至学生的智慧课堂系统）
教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 智慧课堂应用及分析 时长
任 务 一 ： 温 故 知 新 ， 初 建 电 解 模 型 [史料1]1789年，特鲁斯维克首次通过静电装置发电并利用金电极将水电解成气体 ；1800年，伏特发明伏打电池数周后，尼克森和卡莱尔将其运用于电解水。 [问题1]阅读史料， 思考：水在室温下能不能自发分解为氢气和氧气？为什么需要通电才能将水分解？ 电解水的过程中能量是如何变化的？ [学生]回忆电解水知识，明确电解池的概念。 利用智慧课堂的课前系统，将电解水的实验视频发送至学生平板。 10min
[问题2]安东尼等人在伏打电池刚问世几周就将其运用于电解水实验，其科研敏感性值得称道。结合电解水实验和原电池知识 , 思考电解池的构成要素有哪些？ [学生]讨论与总结。 利用智慧课堂的全班作答环节，了解学生对电解池的构成要素，初步了解电解池的模型。
[问题3]电解过程中， 电子和阴阳离子是如何移动的？ 尝试绘制电解水的微观示意图 。 [学生]绘图， 标注电解过程中微粒的移动方向。观看电解水的 Flash动画，从能量转化、微粒移动、电极反应等角度初步建构认识电解池的一般模型。 利用智慧课堂抢答环节。 设计意图：此环节是对学生已有知识的再建构。从对电解水的宏观认识深入电解池的微观原理，再到认识电解池问题的一般模型。对化学史料进行了从对电解水的宏观认识深入到电解池的微观原理，再三方面的挖掘：一是更为完整的电解水历史事实；二是从能量角度认识电解是水分解的必要手段；三是化学家的科研敏感性与模仿迁移能力。
任务二 ： 探究放电顺序 [史料 2]电解水的成功，使得电能广泛运用于化学研究中。不久之后，思维敏捷的英国科学家戴维将研究方向转为电化学，在总结前人经验的基础上，他不禁思 [实验 1]电解CuCl2 溶液。 [学生]观察实验，汇报实验。 利用智慧课堂互动中的随机点名功能，汇报实验结果。 15min
[问题 4]假如你是化学家，结合上述实 [学生]通过 电解制备更多的金属单质，为
考：如果电解盐溶液，会产生什么现象？ 验，你想利用电解技术做些什么？ 生产生活服务 。
[史料 3]法国化学家拉瓦锡在其 1789 年出版的《化学概要》 中，预言了苛性碱在将来一定会被分解，并提出将来有望利用新的分解方法发现新物质。后来，戴维受电解水研究的启发，决定采用电解法从盐溶液、固体化合物中提取新的金属单质。 [问题5]英雄所见略同。阅读史料，你发现戴维想法有问题吗？ [学生]固体化合物不导电，电解固体化合物无法得到金属单质。 利用智慧课堂的讨论、抢答功能，学生们被充分调动起来，发表自己的看法。 [设计意图]本环节沿着戴维发现碱金属元素的探究思路，引导学生领悟化学家的思维过程， 并对戴维的实验想法进行科学评价，培养学生不迷信权威、敢于质疑的精神 。基于电解水和电解CuCl2溶液可以得到单质的实验事实 , 鼓励学生继续探究可否通过电解NaCl溶液得到钠单质 , 创设认知冲突， 引出对放电顺序的讨论。
[实验 2]利用电解装置电解NaCl 水溶液 。 [学生]汇报实验现象：阳极产生了使淀粉碘化钾试纸变蓝的气体，阴极也产生了气点燃后能听到爆鸣声，电解过程中并没有钠单质。
[问题 6]为什么电解 CuCl:溶液可以得到铜，但电解 NaCl 溶液阴极却无法析出钠单质？思考并讨论其原因 。 [学生]从氧化性、还原性的角度认识阴阳离子的放电顺序，构建放电顺序模型。
[问题7]结合微粒的氧化性和还原性，你对阴阳离子的放电顺序有没有新的理解？
任务三 ： 再探史 [史料4]1807年，英国化学家戴维把电池连上电极 , 放入熔融的钾的化合物中，在阴极附近产生了银白色金属，它们遇到空气就瞬间燃烧，产生紫色的火焰。 [问题8]戴维的实验能成功吗 根据放电模型 预 测 电 解K2CO3溶 液 的产物 [学 生 ]电 解K2CO3溶液并不能使其分解 , 电解单质产物 是 H2和 O2 。 8min
料 ， 完善思维模型 [史料5]19世纪初 , 人们仍然认为从草木灰中提取出 来 的 K2CO 是一种元素，但戴维不迷信前人的结论，试图通过电 解 K2CO3溶 液使其分解。 [问题9]电解水实验中可以通过加入哪些电解质，增强其导电能力？ [学生]分享结果。在教师的引导下总结规律，得出判断电极产物的思维模型。 设计思路：本环节是电解池模型在知识层面的迁移应用 , 设计学习任务时由化学史料的引入，进一步发挥史料的育人功能， 结合实验的验证预测，建构思维模型，有效突破电极产物判断这一难点。
板书设计 一、电解池 构成条件 二、电解氯化铜溶液 三、电解氯化钠溶液
教学反思 本堂课是以化学史实为明线，电解原理模型构建为暗线贯穿整个课堂。明线一方面带学生们了解一些化学史实，另一方面激发了他们的学习兴趣，学生在课堂上表现也很积极。课前，利用智慧课堂系统，回顾了电解水实验，利用实验报告引发他们继续思考探究。课中，利用平板与学生互动，能实时掌握学生的学习情况，运用随机点名、讨论、抢答、全班作答等功能，调动课堂的气氛。也能让教师能充分接收到学生反馈的情况。课后，利用平板发送课后评价习题，根据完成情况，调整后续的教学重点。今天的课堂中，在电解氯化钠溶液这一任务中，学生的作答“钠和水可以继续反应”虽然没有明确指出氧化还原能力的强弱，但教师在引导学生从氧化还原角度，从而分析出强弱规律的思考角度，很好地启发了学生。而在后面的课后评价中，发现学生在最终完整的模型构建时，对最基本的阴阳极概念判断上，有点失误，下次课要着重强调阴阳极的判断。

展开更多......

收起↑