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一、 指导思想和理论依据

    开放式教学,渊源于科恩(R .C .Cohn1969年创建的以题目为中心的“课堂讨论模型”和“开放课堂模型”--人本主义的教学理论模型;同时,还渊源于斯皮罗(Spiro1992年创建的“随机通达教学”和“情景性教学”--建构主义的教学模式。这些教学理论模型强调:学习是学习者主动建构的内部心理表征过程,教师的角色是思想的“催化剂”与“助产士”。教师不应把主要精力局限于所教的内容上,而应注意学习者的心态(即情感与动机)变化。教育的目标是教师与学生共享生命历程,共创人生体验;养育积极愉快,适应时代变化,心理健康的人。本设计以开放式教学为指导思想,辅助以视频、讨论、归纳等手段,使学生体验作为不同角色的工作者,思考问题的不同角度,在不断解决问题的过程中,建构理论知识,增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。

 

二、 教学背景分析

依据教育部《普通高中化学课程标准》(实验)北京市普通高中新课程化学学科模块学习要求,对本节教材的学习,包括三部分内容:1举例说明化学能与电能的转化关系及其应用2、知道电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置,3通过制作简易原电池的实验,了解原电池的概念和原理

 

通过《化学能与电能》的第一课时学习:了解了原电池的概念、原理;并知道电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。所以本课时的主要内容是:1、了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用;2、通过认识生活中的原电池[即传统干电池(锌锰电池) 、蓄电池和燃料电池],进一步理解原电池的概念和原理;3、通过引入新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化学电池的改进与创新,增强学生的创新精神;并且通过本节学习,能够举例说明化学能与电能的转化关系及其应用;4、了解化学电源的发展与环境污染,增强环保意识

 

三、 学生学情分析

初中化学已经从燃料的角度初步学习了化学与能源的一些知识,《化学能与电能》的第一课时学习了:原电池的概念、原理、组成原电池的条件。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。所以本课时设计:同学们通过换位思考,担任不同的角色,导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程,增强学生的创新精神;然后依次的分析,各种化学电源的原理,电极材料,电子流向,电池的缺陷,既增强了学生的分析,综合,应变能力,同时又促进了对原电池原理的进一步理解。     

四、 教学流程图

教师活动                                学生活动

 

归纳与整理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

五、 教学过程

 

发展中的化学电源——教学设计

教师活动

学生活动

创设情境:展示幻灯片,生物学家在解剖青蛙大腿的时候,发现金属刀一碰伤青蛙的大腿,青蛙就会发生颤抖,请同学们展开联想,推测可能是什么原因?

展开联想,推测原因,回答,交流,讨论。

展示幻灯片:

当时物理学家付打恰在观察,受到启发,他认为一定是青蛙腿中的组织液含有电解质溶液,金属刀在切割的时候产生了电流。于是他用锌、铜做电极,稀硫酸作电解质溶液,制成了世界上的第一个电池。

观看感受

提出问题:

你认为在此电池中,哪一种物质失电子?哪一种物质得电子?为什么?

思考交流:

 锌比铜的金属性强,失电子能力强,锌做负极,铜做正极,电子从锌经外电路流到铜电极,流硫酸电离出的氢离子的电子。

铺垫资料:

伏打发明了伏打电池后,英国化学家戴维非常感兴趣,戴维用伏打电池进行了电解实验,首次制出了非常活泼的碱金属,当时为了提供足够的电流,戴维将伏打电池进行了串联,最多一次并排放置了100多个大玻璃瓶,放置了100多对电极。

感受、思考:

伏打电池有什么缺陷?

提出问题:

如果你是伏打,你想如何对你的电池进行改进?

思考交流:

     因为电解质为硫酸溶液,不便于携带,不能够推广使用,将电解质制成固体。

     如何开发高能电池 。    

铺垫问题:

什么是电解质?电解质制成固体还导电吗?

思考交流:

在水溶液里或熔化状态下能够导电的化合物,故态状况下电解质不导电。

展示幻灯片:

有一位化学家在伏打电池中加入淀粉。

思考交流,归纳:

加入固体填充物,制成糊状。

导出:

现在使用的普通干电池,并展示结构图片。

思考交流:

分析干电池的负极:锌,正极:碳棒。

电解质:氯化铵。

提出问题:

从我们查询的信息来看,氯化铵溶液显酸性,你认为干电池有什么缺陷,如何改进?

思考交流:

氯化铵溶液显酸性,则会跟锌皮发生反应,使用一段时间后电池会发生漏液。

改进方法:

1.  换锌皮为排在氢后的金属(不可行)。

2.  将氯化铵换为碱性电解质。

导出:

现在使用的较多为碱性干电池,

思考交流:

分析电极以及电子转移方向

提出问题:

如果你是开发商,你有什么想法?

思考交流:

将电池制成可以循环使用的电池,降低成本

导出:

可充电电池,展示首先使用的铅蓄电池的可充电电池结构

思考交流:

分析铅和氧化铅的活泼性,推测正、负极和电子转移方向

提出问题:

在元素周期表中查阅铅的相对原子质量,分析铅蓄电池的缺陷是什么?如何改进?

查阅数据:

铅的相对原子质量是207,相对原子质量较大,铅蓄电池较笨重,不便于携带,寻找导电性较好的相对原子质量较小的金属做电极,最轻的金属是锂。

导出:

锂电池,同时展示镍镉蓄电池的信息介绍

思考交流:

分析锂电池的电极以及电子转移方向

展示资料幻灯片:

对自然环境威胁最大的五种物质:铬、镉、铜、铅、汞及对人类造成的危害;

干电池的负极材料:锌汞齐,11号干电池会使1 m2 的土地永久实效,而仅我国一年就生产各种电池上亿节。

观看幻灯片,增强环保意识

提出问题:

上述各种电池的共同缺陷是什么?如何改进?

分析:

干电池中的汞、蓄电池中的铅、镉,三种金属都是对自然环境威胁最大的物质,都会造成环境污染。

导出:

燃料电池,展示甲醇、甲烷燃料电池,分析正负极

思考交流:

燃料电池中氧气得电子,作正极,燃料作负极,并分析电子流动方向。

提出问题:

甲醇、甲烷燃料电池有什么缺陷,你想如何改进?

思考交流:

大量化石燃料的燃烧会生成大量的二氧化碳,造成温室效应,开发绿色、清洁燃料。

提出问题:

你认为什么燃料最清洁?

思考交流:

氢气是最清洁、无污染的燃料。

导出:

氢、氧燃料电池

思考交流:

分析正、负极和电子流动方向。

归纳小结并板书:

[板书设计]

1.  干电池

负极 锌(失电子)

发生氧化反应 

正极 碳棒(得电子)发生还原反应

2.  充电电池

负极  铅(失电子)

发生氧化反应

正极  氧化铅(得电子)发生还原反应

3.  燃料电池

负极 燃料(失电子)

发生氧化反应

正极 氧气(得电子)发生还原反应

归纳总结交流:

1.  干电池

负极 锌(失电子)

发生氧化反应 

正极 碳棒(得电子)发生还原反应

2.  充电电池

负极  铅(失电子)

发生氧化反应

正极  氧化铅(得电子)发生还原反应

3.  燃料电池

负极 燃料(失电子)

发生氧化反应

正极 氧气(得电子)发生还原反应

[布置作业]

分小组制作“化学电源——环境污染——清洁能源”图片展,倡导学生自觉组织在校园内设置废旧电池回收箱,定时回收废旧电池。

 

 

  六、 学习效果评价设计

  学生学习评价设计: 

 

发展中的化学电源 课堂评价量规

内 容

评价要求

需努力

1.学习态度

在角色转换中踊跃发言的次数

9

6

3次及以下

2.  学习方法

在角色转换中分析问题的视角

在角色转换中能够站在主要矛盾的分析问题视角。

在老师的适当铺垫下能够站在主要矛盾的分析问题视角。

被老师牵着鼻子走,没有自己的思路。

3.综合能力评价

 

思路清晰、顺畅,能清晰地分析化学电源的正负极,电子流向,在角色转换中,思维活跃,切入点准确,提高了对环境保护的认识。

思路比较清晰、顺畅,基本能清晰地分析化学电源的正负极,电子流向,能够在限定的时间内进行角色转换,并有清晰的思路,提高了对环境保护的认识。

思路不够清晰,不能独立地对化学电源的正负极,电子流向进行准确的分析,在限定的时间内进行角色转换时,被别人牵着鼻子走

    
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