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《原电池原理及其应用》教学案例
哈尔滨市一六四中学校 张道利
一、教材分析 :
本节内容是电化学中的重要知识。当学生知道了化学反应中能量的相互转化过程之后，对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。教师从能量转化角度来引出这种实现化学能转化为电能的装置──原电池装置，再通过“科学探究”进一步挖掘原电池原理和组成条件，接着教师通过介绍根据此原电池原理制成的各种在现代工农业生产、科学实验、日常生活中被广泛应用的原电池。通过紧密联系生活实际，以激发学生学习化学兴趣，更重要的是启发学生运用已学化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。第一课时的主要内容有：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。原电池原理和组成条件是本节课的重点，原电池原理是本节课的难点。 本节教材设置了大量的探究教学素材，富有深刻的探究教学思想内涵。首先，教师通过复习化学反应与能量变化的关系引导学生思考化学能是否能转化为电能来引入新课；再通过演示实验来验证学生通过思考后得出结论。当学生发现化学反应有电流产生就会情不自禁地提出一系列问题，产生强烈的探索欲望，并提出各种各样的假设；教师通过一系列演示实验为学生提供“实证性”材料，学生根据实验现象，经过严密的逻辑推理，得出相关结论；当学生理解原电池的原理后，教师再通过教材设置的一个讨论题，让学生自己归纳“组成原电池的条件”。同时，课本后面的“家庭小实验 ---- 水果电池”，习题中的“用铜、银和硝酸溶液设计一个原电池”都是本课时探究教学内容的应用和延伸。
二、教学目标
1. 知识与技能：理解原电池原理，掌握构成原电池的条件，会进行简单的原电池设计。
2. 过程与方法：培养学生观察能力、实验能力、实验设计能力、语言表达能力。培养学生正向思维、逆向思维、发散思维能力。
3.情感态度与价值观：培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学态度，培养学生的团队协作精神。
三、设计思路：
教学方法：实验探究法。通过实验、分析、讨论、总结、应用等过程，诱导学生观察、思考、推理、探究。
教师创设实验情景，学生通过思考质疑，沿着化学反应中能量变化的思路，设计、动手实验探讨原电池原理。然后开展第二个探究性实验：通过提供材料，让学生设计实验方案，分组讨论、得出最佳方案，实验探讨构成原电池的条件。最后开展第三个探究性实验：利用所学知识，根据现有材料，制作水果电池，让学生体验学习化学乐趣。
具体流程如下：
教师：
学生：
四、教学过程：
【引入】火力发电中能量是如何转化的呢？
火力发电是通过化石燃料燃烧(氧化还原反应)，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转换过程：
化学能→热能→机械能→电能。
其中，燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键。
火力发电的好处：投资较少，建厂快，技术成熟，安全性能较高，原料较充分。
火力发电的弊病：对环境污染较重，所需原料是有限的不可再生的化石燃料，能源利用率低。
火力发电的这些缺点催生了新的电能发生装置，能不能找到一种装置能把化学能直接转化成电能呢？
【板书】第四节 原电池原理及其应用
教师：化学能能否直接转化为电能呢，我们通过下面的实验观察。
【安排学生实验】
实验1 观察记录（你看到了什么？） 结论（小组讨论）
将锌片和铜片平行插入稀硫酸溶液中，观察现象； 锌片表面有气泡生成铜片面有无泡生成 Zn ＋2H＋＝Zn2+ ＋H2 ↑铜不能与稀硫酸反应
再使锌片和铜片接触，观察实验现象。 铜片也有气泡生成 为什么铜片表面有气泡？H+得到的电子是铜失去的吗？电子从锌片转移到铜片上，H+得到的电子不是铜失去的。
【提出问题】你的头脑中产生了什么疑问？做一个合理的假设解释你的疑问！
【学生假设】假设：电子从锌片跑到铜片上。
【追问】如何证明电路中有电子通过？
【学生回答】用电流表检验！将锌片和铜片用导线连接起来，在导线之间接入电流表。平行插入稀硫酸溶液中观察实验现象。
【教师】动手试一下吧！
【安排学生实验】
实验内容 观察记录（你看到了什么？） 结论（小组讨论）
实验2：将锌片和铜片用导线连接起来，在锌片和铜片导线之间接入电流表。 电流表偏转 1、电路中有电流通过；2、化学能直接转化为电能的装置。
【教师】电流表偏转啦！电流产生啦！从能量变化的角度分析，这是什么装置
【生】化学能直接转化为电能的装置。
【板书】原电池定义：化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
【小组讨论】
1．在锌片和铜片表面分别发生了哪些变化？
2．电子从哪里来，到哪里去？
3.电池的正极和负极分别是什么？判断依据是什么？
4.溶液中有哪些看不见的动作？
【小组汇报】由于Zn失去的电子经导线转移到Cu片上，故导线上有电流通过，因此电流计指针发生偏转。电子由锌片流向铜片，根据物理学知识，电子移动方向与电流方向相反，电流由铜片流向锌片，铜片为正极，锌片为负极。负极(Zn)：Zn-2e-＝Zn2+ 正极（Cu）：2H+＋2e-＝H2
Zn失去电子成Zn2+进入溶液，溶液中的阴离子移向负极Zn，阳离子移向正极Cu。
【教师总结板书】
化学能电能
2e-
电极总反应：Zn + 2H+ == H2↑ + Zn2+
【过渡】原电池是化学能直接转化为电能的装置，那么，要构成一个原电池需要哪些条件呢？
【提出问题】根据已具备的氧化还原反应知识和上述信息，你认为构成原电池的条件是什么？说出你的想法并与同伴交流。
【学生假设】原电池组成：两块电极（正、负极）和电解质溶液。
【小组讨论】下列装置能否构成原电池。如果你还有疑问，你可用下列药品：Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉、稀硫酸、无水乙醇、导线、CuSO4溶液、电流表、烧杯等设计对比实验证明你的想法。
【教师总结】形成条件一：活泼性不同的两个电极──负极：较活泼的金属；正极：较不活泼的金属或非金属导体石墨等；形成条件二：电极需插在电解质溶液中；形成条件三：必须形成闭合回路。用一句话可概括为“两极─液成回路”
【板书】构成原电池条件：“两极─液成回路”。
【提问】有新发现的请举手，还有什么实验方案在现有实验条件无法验证的
【学生】原电池反应必须是自发氧化还原反应。
【过渡】根据构成原电池的条件，你是不是很想自己动手设计一个原电池呢？
【安排学生活动】有下列材料：电极（Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉等任选）、导线、水果（西红柿2个）、电流计，请设计一个能使电流计指针发生偏转的装置。方式：最好先独立设计，并动手试验，边做边改进，也可与邻座同学相互讨论和观摩，或请老师指导。
我设计的原电池 实验现象 电流表是否偏转 能否构成原电池
结 论
【教师评价】提供参考设计。
【课堂练习】1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达10年之久，这种心脏起搏器中安装了寿命长、可靠性最高的锂电池。这种电池容量大，电压稳定，能在-56.7℃ ～ 71.7℃的温度范围内正常工作，现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使用。它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酸酰氯（SOCl2）中组成电解质溶液。电池总反应为：
8Li + 3SOCl2 == 6LiCl + Li2SO3 + 2S
⑴此电池中___________作负极，电极反应为________________________，_________作正极；
⑵该电池用于以及起搏器时，在生理上的作用是________________________。
【课后作业】
1. 完成探究：完成探究活动表。
2. 解决问题：了解一个真正的电池，看看哪些地方运用到今天大家的研究成果。
3. 搜集关于废旧电池中存在的物质，废旧电池随便丢弃会对环境造成哪些不良影响？
五、教学反思：
本课时为实验探究教学模式，本课时教学是否成功，笔者认为，应从以下几个方面综合考虑：
1. 教材处理是否合理。探究性教学要对教材内容有所扬弃。探究性教学要以大纲为依据，教材仅仅是本参考书。因为现有教材的知识大都是以陈述性方式直接呈现，而探究性教学要求教材提供问题情景和解决问题所必需的事实材料，而不只是结论的堆砌，因此，探究性教学首先要求对现有教材作适当处理。
2. 教学过程是否优化。优化的教学过程就是灵活机智地运用各种教学策略。如激励性策略，即使用鼓励性语言，肯定学生任何一个微小的闪光点；自主性策略，即要求设计的问题有一定思维含量，讨论要注重实效性，讨论过程要注意学法指导，并培养学生善于思考、勇于提出问题的习惯；诊断性策略，即教学过程中经常注意学生的学习情况，根据反馈的信息调整教学程序；创造性策略，即鼓励学生大胆质疑，发表不同意见尤其是创造性的意见。
3. 教学效果是否显著。教学效果就是教学目标的达成度。首先，学生要有良好的学习状态，如学生学习兴趣浓厚，思维得到很好的启发，教学过程中学生参与面广、参与时间长、参与空间大等；其次，好、中、差不同水平层次的学生的知识目标、能力目标、情感目标要基本达成或得到一定程度的发展。
《 原电池原理及其应用》第一课时教学案例说明 本节课采用实验探究式教学，既符合化学的学科特点，也符合学生的心理和思维的发展特点。 化学是一门以实验为基础的学科，实验事实是最具有说服力的。本节课以实验事实设疑，又以实验事实释疑，让学生从直观、生动的实验中发现问题，进一步引导学生进行推理和分析，再通过实验验证分析的结果。这样得出的结论学生才能真正理解和牢固掌握。 从学生的心理特点来看，高二的学生对新鲜事物有强烈的好奇心和探索欲望，对老师的讲授敢于质疑，有自己的想法和主见。往往不满足于老师告诉他是什么，而更愿意自己去探索是什么和为什么。并且具备了初步的探索能力。在思维发展的层次上，学生的形象思维已充分发展，抽象思维也正在迅速发展之中。实验探究是让学生在具体实验事实的基础上分析问题得出结论，符合学生的思维特点，有利于在形象思维的基础上发展学生的抽象思维。 但学生的抽象思维和探索能力毕竟还处于初级阶段，尚不成熟，这就决定了他们还不能成为完全独立的探索主体，探索活动需要在教师的组织引导下，有目的有计划地进行。教师的作用是“引导和启发”，即引导学生独立思考，主动探索，当学生的思考和探索遇到困难时，及时给予启发、提示、点拨，以帮助学生顺利地开展实验探索活动，既不是灌输也不能放任自流。因此，本节课的部分实验是由教师预先设计的，但同样起到了实验探究应有的作用。 本节课应给学生充分的讨论时间和自由发表意见的机会。因为小组的每个成员的知识水平存在差异，对问题的分析能力不同，充分的讨论有利于组内的交流和互助，使实验探究活动成为全体同学而不是部分尖子生的活动。在实验探究的过程中，学生肯定发现了不少新问题，心里有很多想法，其中不乏正确的和错误的、常规的和富于创新的想法。因此要让学生把他的想法表达出来，这既能丰富学生对原理和正确结论的多角度的认识，也是对学生探究精神的一种肯定和保护。
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材料引题
设置悬念
指 导
实 验
归纳要点
知识呈现
引
导
总结布置
新 问 题
自主思维
设计方案
自己动手
开展实验
小组讨论
得出结论
解决问题
发散思维
应用评价
创新方案
观察 → 探索 → 验证 → 归纳
激发思维 激化思维 深化思维 聚合思维
电解质溶液
负极
正极
铜锌原电池
失e-，沿导线传递，有电流产生
阴离子
阳离子
阳离子
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