高中化学-小小电池“设计师”教学设计学情分析教材分析课后反思

PAGE高中化学探究实验课教学设计——小小电池“设计师”【主题背景】该课型获“2014年普通高中化学实验教学优质课展评一等奖”。原电池理论是高中化学“反应原理”部分的重难点，而实验探究是化学科学研究的最基本方法，本节课以原电池模型为理论基础，开展实验探究，有利于教学中重难点知识的再认识，再升华。同时，探究活动中变量控制、对比实验等实验思路和方法的建构和应用，能大大提升学生综合实验素养，对学生后续的科学研究行为影响深远，科学教育价值重大。当下电子产品应用极其广泛，种类繁多的化学电源紧贴生活实际，是学生兴趣点所在，理论联系实际具有STS教育价值。【学情分析】学生在《化学1（必修）》中已初步构建了原电池思维模型，具备简单化学实验的操作能力。但学生对原电池的电流强度可能受某些因素的影响不了解。还不能从定量角度进行分析影响电池效率的几个因素、不能自主运用变量控制的实验方法来设计和实施探究实验，问题探究能力和综合实验素养有待提升。【教学目标】知识与技能：①通过原电池探究实验，加深对电池工作原理的认识；②了解影响电池电流强度的因素。过程与方法：①发现问题，开展自主半定量探究实验；②体会“变量控制、对比实验”的实验研究思路和方法；③通过观察、实验、比较、归纳等方法完成实验探究全过程。情感态度与价值观：①培养学生通过实验活动认识实验事实，在实验举证中求实求真的科学精神；②培养学生交流合作、分析解决问题的能力。【教学重点】对影响电池电流强度的影响因素的猜想和实验设计。【教学难点】变量控制、对比实验等实验方法的应用。【教学策略】情境教学、问题驱动、合作探究、对比分析、变量控制和小组合作等。【设计思想】本节课围绕原电池展开讨论，在真实实验情景中通过数据分析，自主发现问题，大胆假设。通过问题驱动引导学生提出可能影响原电池电流强度的因素。确立探究课题后，进一步凸显出“多种可能因素影响同一变量”的矛盾冲突，需要科学的实验方法做支持，从而引出“变量控制”的实验思想。在对自己实验过程批判修正的过程中，在“变量控制”和“对比实验”的方法支持下学生自主讨论，设计实验方案，并实施实验。通过学生之间、学生和老师之间的讨论对各种方案成果进行评价和优化。通过多媒体技术进行现场数据采集，使各个小组的实验数据记录、分析结论一目了然、直观生动，大大方便了小组间的交流共享，实现了实验探究数据的高效交互，提高了交流研讨的实效性。本节课完整展现学生为主体的自主探究实验的全过程。程序清晰，环环相扣。学生通过自主实践探究，在“探究、交流、合作”中体会了科学探究实验的全过程；构建了“变量控制”、“对比实验”的实验思想和科学方法；在不断的“假设、举证、反思、修正”中的培养了“求真求实”的科学探究精神。【教学过程】教学环节教师活动学生活动设计意图主题引入【设计师成果展示】投影电池最新科研成果(过渡)数百年电池发展，设计师设计出种类繁多、应用广泛的化学电源。他们是如何开展设计工作的？【角色定位】【纵观剧本】投影设计师工作领域和探究流程（强调）我们模拟进行的前期研发实验是设计核心领域。观看，聆听，思考了解探究实验全过程切入学生对新型电池的兴趣点，激发学生学习热情和主动性。直扣主题，让学生快速进入角色扮演，从探究实验开始就是小“设计师”。使学生清楚探究环节，把握探究节奏。探究过程【课题确立】实验活动1发现问题确立课题实验任务：小组协作选择合适仪器和药品组装一个微型原电池，测其电流并及时记录分析，所得数据结论整理在探究学案上。仪器用品：玻璃片(大小各一)、滤纸、小金属片(Zn、Cu)(1×4cm)、灵敏电流计、导线、硫酸铜溶液(0.096mol·L-1、0.032mol·L-1)、镊子。(交流小结)实验现象和数据的汇报(发现问题)小组间电流数据有差异，哪些可能因素影响电流大小？(确定课题)小探可能影响原电池电流强度的因素学生小组合作实验，记录数据、整理分析小组讨论汇报学生思考讨论对原电池模型的温习旧知组装的微型原电池模型为后续实验提供载体。初步培养数据记录分析的科研能力。用真实的实验数据来凸显矛盾，发现问题、确定课题。让学生明确了本节课的探究任务。实验活动2小探可能影响电流因素(思考)多种因素可能影响电流强度时，应该采用什么方法怎样设计探究实验方案呢？探究任务：1.明确设计方法，小组讨论制定设计方案，交流互评优选；2.选择其中一个可能因素作为探究实验目的。领取补充仪器药品。3.实施实验。记录分析得出结论，并及时整理到实验报告中。思考，交流对实验1数据的批判修正观看，明确任务培养学生建立“变量控制”的科学思想和对比实验的实验方法。让学生明确探究实验2的“找实验方法；设计可行科学方案；不同小组、不同任务、不同试剂实施实验”的三个任务。环节1：设计实验交流选优列表呈现研究某一因素时，如何控制不变的因素。变化因素不变因素相关操作或物品活泼性间距溶液浓度环节2：通力合作实施实验学生领取小组任务、相应实际用品和分组任务单，阅读“小贴士”，实施实验。环节3：交流汇报呈现结论多媒体采集数据，学生汇报交流，及时点评。（投影）优化后的设计方案及数据记录整理呈现方式提醒：对比实验的数据分析以表格等形式呈现更直观！环节4：互动归纳提升共识电池的电流强度与电极活泼性、电极间距、电极板表面积、电解质溶液等因素有关，综合考虑。学生小组讨论、交流回答、互评优选。小组领任务、领试剂用品和分组任务单，阅读“小贴士”，实施实验学生汇报方案和数据结果，小组交流互补。整理结果汇总在实验学案上。学生讨论，总结提升，交流互补，达成共识。培养学生独立思考能力，小组合作能力。培养对比、类比、迁移能力，达到构建“变量控制”、“对比实验”的实验思想和科学方法的目的培养学生数据记录整理，以及对比实验的数据分析结论呈现方式的优化以表格等形式呈现更直观！通过多媒体技术进行现场数据采集，使数据记录分析结论直观生动，提高了交流研讨的实效性。训练系统的归纳总结知识的能力。探究实验环节5：学以致用角色升华综合考虑各种影响电流强度的因素，利用便利的家用物品，设计一款有一定实用价值的小电池来带动发光二极管或音乐蜂鸣器。（用品提供：柠檬2个、碳棒2根、镁条2根、双头导线夹，一个发光二极管）（视频准备）展示研发小成果学生讨论如何综合考虑、有效控制，不断试验不断修正。若有成功的小组可汇报成果。升华学生在本节探究实验课的任务，培养学生综合运用前期探究成果来解决实际问题的意识。成功的范例会再次激发学生长久探究的兴趣和欲望，使实验教学效能增大！反思收获帮助学生构建观念方法培养科学精神学生通过自主探究，体会了科学探究实验的全过程；构建了“变量控制”、“对比实验”的思想和方法；在“大胆假设、小心求证”中的培养了“求真求实”的科学探究精神。探究作业结题作业：完成活动小组的实验探究报告。活动作业：观看微视频，自主学习双液原电池的工作原理。与同学合作或自主研发一款双液微电池，并与其他人交流互评。拓展作业：查阅相关资料，了解更多设计化学电源的知识和技术，撰写一篇研究小论文。课后完成外延学生的探究活动，使课堂内外形成合力，拓展学生对化学电源放电效率的认识。使学生探究视野更高、探究范围更广、探究力度更深、探究能力更强。【设计反思】1.本节课突出“电池实用性”探究主题，围绕“影响因素”展开的课题探究，学生建立定量能量观和运用变量控制的研究方法可为后续学习打下坚实的认知基础和能力基础。2.探究课题有合适的深广度，保证了学生自主探究的力度。使学生亲身体验从理论学习到实践应用的过程，体现“科学服务于社会生产生活”的学科价值。3.学生电池实验的微型化改进，在兼顾趣味性的同时，简便快速，现象明显，还节约药品、绿色环保，让学生敢于实验、乐于实验。4.“以小见大”贯穿始终。微电池承载大探究、小课题折射大视野、小设计渗透大理念、小举动成就大作为。其中不时出现的“小贴士、小秘籍、小技巧、小聪明”等环节在关键时候指点迷津，这也体现了教师在探究活动中的小作用——定向、过渡、调整和监控。高中化学探究实验课教学设计——小小电池“设计师”【学情分析】学生在《化学1（必修）》中已初步构建了原电池思维模型，具备简单化学实验的操作能力。但学生对原电池的电流强度可能受某些因素的影响不了解。还不能从定量角度进行分析影响电池效率的几个因素、不能自主运用变量控制的实验方法来设计和实施探究实验，问题探究能力和综合实验素养有待提升。该课型获“2014年普通高中化学实验教学优质课展评一等奖”。原电池理论是高中化学“反应原理”部分的重难点，而实验探究是化学科学研究的最基本方法，本节课以原电池模型为理论基础，开展实验探究，有利于教学中重难点知识的再认识，再升华。同时，探究活动中变量控制、对比实验等实验思路和方法的建构和应用，能大大提升学生综合实验素养，对学生后续的科学研究行为影响深远，科学教育价值重大。当下电子产品应用极其广泛，种类繁多的化学电源紧贴生活实际，是学生兴趣点所在，理论联系实际具有STS教育价值。高中化学探究实验课教学设计——小小电池“设计师”【效果分析】学生在《化学1（必修）》中已初步构建了原电池思维模型，具备简单化学实验的操作能力。但学生对原电池的电流强度可能受某些因素的影响不了解。还不能从定量角度进行分析影响电池效率的几个因素、不能自主运用变量控制的实验方法来设计和实施探究实验，问题探究能力和综合实验素养有待提升。教学重点对影响电池电流强度的影响因素的猜想和实验设计。教学难点变量控制、对比实验等实验方法的应用。利用了情境教学、问题驱动、合作探究、对比分析、变量控制和小组合作等教学策略。本节课围绕原电池展开讨论，在真实实验情景中通过数据分析，自主发现问题，大胆假设。通过问题驱动引导学生提出可能影响原电池电流强度的因素。确立探究课题后，进一步凸显出“多种可能因素影响同一变量”的矛盾冲突，需要科学的实验方法做支持，从而引出“变量控制”的实验思想。在对自己实验过程批判修正的过程中，在“变量控制”和“对比实验”的方法支持下学生自主讨论，设计实验方案，并实施实验。通过学生之间、学生和老师之间的讨论对各种方案成果进行评价和优化。通过多媒体技术进行现场数据采集，使各个小组的实验数据记录、分析结论一目了然、直观生动，大大方便了小组间的交流共享，实现了实验探究数据的高效交互，提高了交流研讨的实效性。本节课完整展现学生为主体的自主探究实验的全过程。程序清晰，环环相扣。学生通过自主实践探究，在“探究、交流、合作”中体会了科学探究实验的全过程；构建了“变量控制”、“对比实验”的实验思想和科学方法；在不断的“假设、举证、反思、修正”中的培养了“求真求实”的科学探究精神。本节课突出“电池实用性”探究主题，围绕“影响因素”展开的课题探究，学生建立定量能量观和运用变量控制的研究方法可为后续学习打下坚实的认知基础和能力基础。探究课题有合适的深广度，保证了学生自主探究的力度。使学生亲身体验从理论学习到实践应用的过程，体现“科学服务于社会生产生活”的学科价值。学生电池实验的微型化改进，在兼顾趣味性的同时，简便快速，现象明显，还节约药品、绿色环保，让学生敢于实验、乐于实验。“以小见大”贯穿始终。微电池承载大探究、小课题折射大视野、小设计渗透大理念、小举动成就大作为。其中不时出现的“小贴士、小秘籍、小技巧、小聪明”等环节在关键时候指点迷津，这也体现了教师在探究活动中的小作用——定向、过渡、调整和监控。高中化学探究实验课教学设计——小小电池“设计师”【教材分析】本节介绍化学能转化为电能的一种重要形式——电池。本节在学生已经建立起电极反应的概念并能够正确的判断阴极和阳极的基础上，精心设计、构建了一个内容体系，以一个学生熟悉的自发氧化还原反应为研究对象，通过将其拆开在两个电极上分别进行氧化反应和还原反应并采用逐步深入的研究手段，来介绍原电池的工作原理，以及阴极和阳极、正极和负极、电池反应的概念。本节课围绕原电池展开讨论，在真实实验情景中通过数据分析，自主发现问题，大胆假设。通过问题驱动引导学生提出可能影响原电池电流强度的因素。确立探究课题后，进一步凸显出“多种可能因素影响同一变量”的矛盾冲突，需要科学的实验方法做支持，从而引出“变量控制”的实验思想。在对自己实验过程批判修正的过程中，在“变量控制”和“对比实验”的方法支持下学生自主讨论，设计实验方案，并实施实验。通过学生之间、学生和老师之间的讨论对各种方案成果进行评价和优化。通过多媒体技术进行现场数据采集，使各个小组的实验数据记录、分析结论一目了然、直观生动，大大方便了小组间的交流共享，实现了实验探究数据的高效交互，提高了交流研讨的实效性。本节课完整展现学生为主体的自主探究实验的全过程。程序清晰，环环相扣。学生通过自主实践探究，在“探究、交流、合作”中体会了科学探究实验的全过程；构建了“变量控制”、“对比实验”的实验思想和科学方法；在不断的“假设、举证、反思、修正”中的培养了“求真求实”的科学探究精神。高中化学探究实验课教学设计——小小电池“设计师”【测评练习】1．构成原电池的叙述中正确的是（）A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同金属B．原电池是把化学能转变为电能的装置C．在铅、银和盐酸构成的原电池工作时，铅板上有5.2g铅溶解，正极上就有1120mL（标准状况）气体析出D．原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应2．把铜棒和锌棒用导线与电流表连接后浸入稀硫酸中，下列叙述正确的是（）A．电流表指针发生偏转，指示电流从锌棒通过导线流向铜棒B．溶液中c（H+）减小C．铜棒上产生气泡D．锌棒上产生气泡3．某原电池的总反应离子方程式为：2Fe3++Fe==3Fe2+，不能实现该反应的原电池为（）A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液B．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液C．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液4．铁棒与石墨用导线连接后，浸入0.01mol·L-1的食盐溶液中，可能出现的现象是（）A．铁棒附近产生OH-B．铁棒被腐蚀C．石墨棒上放出O2D．石墨棒上放出Cl25．下列事实不用原电池原理解释的是（）A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块B.铝片不用特殊方法保存C.纯锌与稀H2SO4反应时，滴入少量CuSO4溶液后速率加快D.白铁比马口铁耐腐蚀6．下列说法正确的是（）A．钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以合金都不耐腐蚀

B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀

C．钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起的正极反应不同

D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化7．根据下列实验事实：（1）X+Y2+=X2++Y（2）Z+2H2O（冷）=Z(OH)2+H2↑（3）Z2+离子的氧化性比X2+弱（4）由Y、W做电极组成的原电池反应为：Y=Y2++2e—由此可知，X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是（）A．X＞Y＞Z＞WB．Y＞X＞W＞ZC．Z＞X＞Y＞WD．Z＞Y＞X＞W8．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是：，根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（）A电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大B电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被还原D电池放电时，H2是负极9．在一铜片中央滴一滴稀硝酸银溶液，一段时间后洗去残留溶液，铜片表面出现一个银白色的亮斑。在亮斑和铜片的交界处滴一滴含NaCl和酚酞的溶液，数分钟后能观察到什么现象？为什么？10．取6根铁钉，6支干净的试管及其它材料，如下图：试管（1）放入一根铁钉，再注入蒸馏水，使铁钉和空气及水接触；试管（2）的试管底放入硅胶（是一种干燥剂），再放入铁钉，用棉花团堵住试管口，使铁钉和干燥空气接触；试管（3）先放入一根铁钉，趁热倒入煮沸的蒸馏水（赶出原先溶液在蒸馏水中的空气）浸没铁钉，再加上一层植物油，使铁钉不能跟空气接触；试管（4）中放入铁钉注入食盐水，使铁钉和空气及食盐水接触；试管（5）放入相连的铁钉和锌片，注入自来水，浸没铁钉和锌片；试管（6）放入相连的铁钉和铜丝，注入自来水浸没铁钉和铜丝。把6支试管放在试管架上，几天后观察铁钉被腐蚀的情况．其中试管内的铁钉未被腐蚀．从铁钉被腐蚀的情况可知引起和促进铁钉腐蚀的条件是。11．烧过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，第二天便出现红棕色锈斑(该锈斑为Fe(OH)3失水的产物)。试用有关的电极反应式、离子方程式和化学方程式表示Fe(OH)3的生成：(1)负极；(2)正极；(3)离子方程式；(4)总的化学方程式。12．在经常受酸雨危害的地区，金属制品易受腐蚀。其中铁制品主要发生腐蚀，电极反应式为；铜制品发生腐蚀，正极反应式是。13．1958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。这种能源起搏器中安装了寿命最长、可靠性最高的锂—碳电池。这种电池容量大，电压稳定，能在－56.7～71.1℃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)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液。电池总反应为：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S。(1)此电池中作负极，电极反应为，作正极。(2)该电池用于心脏起搏器时，在生理上的作用是