“原电池电极的再认识”探究式教学设计与实施，本文主要内容关键词为：再认论文,电极论文,式教学论文,原电池论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
[设计构想]
经过《原电池》内容的学习，学生已经初步掌握了原电池的形成条件、装置特点及反应原理，也已学会判断一个装置是否为原电池、判断正负极等基本方法，初步掌握了电极方程式及总方程式的书写。但常有同学片面地认为金属活动性顺序表中较活泼的金属总是作负极。为了诱发学生求知的欲望和动机，促进知识的升华，引发科学思维方法的形成，在高三复习中我采用探究教学的思路设计了本节课的教学内容，通过教师的引导促使学生发现自己认识的片面性，让学生自主设计实验、亲自操作，通过观察现象，组织学生分析、讨论、相互协作，认识到判断原电池正负极方法的实质，从而对原电池的反应原理有更深入准确的认识。
┌───────┬─────┬───────────────────────────────────┐
│ │复习旧知 │复习：原电池的原理和实质一氧化还原反应、构成原电池的正负极材料——还 │
│研究的启动│ │原性较强的物质作负极，学生总结：“较活泼的金属作负极”； │
│ ├─────┼───────────────────────────────────┤
│ │产生问题 │“原电池中较活泼的金属是否总是作负极？” │
├───────┼─────┼───────────────────────────────────┤
│ │ │设计原电池实验、实施实验、观察电流计指针偏转的方向，分析正负极： │
│ │ │①Mg、Al（稀盐酸）——偏向Al，Mg为负极（与总结吻合） │
│ │收集证据 │ │
│ │ │②Mg、石墨（CuSO[，4]溶液）——偏向石墨，Mg为负极（与总结吻合）
│
│ │ │
……
│
│ ├─────┼───────────────────────────────────┤
│ │产生疑问 │Al、Mg（NaOH溶液）——偏向Mg极，说明Al为负极、Mg为正极。Mg的活泼性较 │
│ │ │强，为什么作正极？│
│研究的设计和实│ │ │
│ ├─────┼───────────────────────────────────┤
│施│分析讨论 │因为Al可与NaOH溶液发生氧化还原反应而Mg不可，所以此条件下“较活泼 │
│ │ │的金属”应为Al而不是Mg。 │
│ ├─────┼───────────────────────────────────┤
│ │提出假设 │金属活动性顺序表中的活泼金属在特定的反应条件以下可以作正极│
│ ├─────┼───────────────────────────────────┤
│ │ │设计原电池实验、实施实验、观察电流计指针偏转的方向，分析正负极：Al、Cu│
│ │收集证据 │ │
│ │ │（浓硝酸）——偏向Al，Cu为负极│
│ ├─────┼───────────────────────────────────┤
│ │ │由于浓硝酸使Al钝化，而Cu可与浓硝酸反应，所以此条件下“较活泼的金属” │
│ │分析讨论 │ │
│ │ │为Cu │
├───────┼─────┼───────────────────────────────────┤
│ │形成新观点│作负极的金属不一定是金属活动性顺序表中排在前面的金属，而是“在某原电 │
│结论 │ │池的特定条件下更容易被氧化的金属”│
│ ├─────┼───────────────────────────────────┤
│ │ │活泼金属在原电池中作负极还是正极，受到哪些因素的影响？│
│ │问题讨论 │…… │
└───────┴─────┴───────────────────────────────────┘
[教法目标]
知识、技能目标：加深对原电池原理的理解；学会从整体考虑判断原电池正负电极的方法；学会设计简单的实验并能独立操作和完成实验。
能力、体验目标：参与观察、实验，从中获取信息并运用比较、归纳等方法对信息进行加工，经历科学研究的过程，发展发现问题、解决问题的能力。
情感、价值目标：形成乐于探究物质变化的奥秘的问题意识，增强参与化学科技活动的热情，树立务实求真、勇于创新的科学态度。
[教法设计]
采用多媒体、实验等手段辅助教学，帮助学生更直观地认识和理解本节课的重点，有利于难点的突破。采用交互式与学生探讨，以学生为主体，引导学生主动探究，体验发现问题、探讨问题、解决问题等各个环节，实现教学目标。
[实验过程]
一、复习回顾
[师生共同分析总结]：
1.原电池的作用和工作原理
[电脑动画演示]
2.氧化还原反应中都有电子转移，但若电子转移的方向杂乱无章，则无法在真正意义上实现化学能向电能的转化
原电池是一种特殊的装置，利用该装置可将一个氧化还原反应“分”在两个不同的地点进行，甲处还原剂发生氧化反应失电子，电子沿装置中设计的路线（导线）移动到乙处，氧化剂在乙处发生得电子的还原反应。于是随着反应物的不断消耗，在导线中电子定向流动，形成电流。
3.原电池通常由两个电极、导线和电解质溶液构成
负极发生氧化反应，电子从负极流出，氧化剂在正极得电子被还原，将两个电极反应式合并就得到了该原电池反应的总方程式。
[教师引导]：如果用金属材料作电极，如何判断哪一极是负极？
[学生]：比较金属的活泼性，较活泼金属作负极。
（学生根据已有的知识进行总结，得出的结论显然有其片面性。）
二、分析探究
[教师引导]：这里我为大家准备了一些器材：干电池、电流计、导线、镁条、铝条（铝片、铝箔）、铁丝、铜丝、石墨、稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液。
利用这些材料，我们可以设计出哪些原电池？它们的正负极分别是什么？如何判断？预期会观察到什么现象？
[学生讨论、设计]：
学生甲：选用铁丝、铜丝和稀盐酸组成原电池，铁丝是负极，因为它比铜活泼。现象是铜上有气泡放出，铁丝上没有气泡。
学生乙：选用铝、石墨和稀硫酸组成原电池，铝是负极，因为它是金属而且比较活泼。现象是石墨上有气泡生成。
[教师]：好，同学们根据自己的设计选择材料，动手做一做实验。
[学生实践活动]：学生动手实验，观察现象并汇报。
学生甲：电流计指针偏转，说明有电流产生，铁丝上……
学生乙：电流计指针偏转，石墨上有气泡放出。
（学生甲在汇报现象电极表面观察到的现象时，有些犹豫豫不决，因为他看到铁丝表面仍有气泡生成，这与他预期的结果有出入。学生乙也观察到铝丝表面仍有气泡产生，但汇报实验现象时，他回避了这一问题。）
[教师引导]：电流计指针发生了偏转，说明在外电路中确实形成了电流，但两极的现象却与我们纯粹从理论出发的预计有出入，……。那么我们能否仅从电流计指针偏转的方向来判断原电池的电极呢？
（教师鼓励学生实事求是地汇报现象，正视实验中出现的与理论预期不符合的现象，并探求解决问题的其他方法。）
[学生讨论、设计]：可以。先用干电池确定电流计指针偏转的方向是指向电池的正极还是负极。
[教师引导]：设想很好，到底能否确定大家动手试一试。
[学生实践活动]：学生通过实验确定了电流计指针偏向电池的正极。
[教师引导]：我们可通过电流计指针的偏转及偏转的方向判断我们设计的装置是否形成了原电池以及该原电池的正负极。刚才我们的实验中都是较活泼的金属作负极，与之前我们总结出的结论相符合。那么，我们还设计出了哪些原电池，什么材料作负极？
[学生汇报]：
学生丙：铝、铜丝、稀硫酸，铝作负极。
学生丁：镁、铜丝、稀硝酸，镁作负级。
（学生此时的设计主要是出于对课本实验装置的模仿，所以几乎都选用了稀酸作电解质溶液。）
[教师引导]：除了选择酸作电解质溶液以外，还可以选其它的电解质溶液！
[学生响应]：还可以选择硫酸铜溶液作为电解质溶液，用铁和铜作电极，铁作负极。
（学生以前面的结论作为理论指导，根据铁与硫酸铜溶液发生的氧化还原反应为原理设计了该原电池，在知识的运用方面已有突破。）
[教师继续引导]：如果选择氢氧化钠溶液作电解质溶液能否设计原电池呢？
[学生思考讨论]：氢氧化钠溶液能与……发生反应。
学生戊：选择铝和铜作电极，与氢氧化钠溶液组成原电池。铝可以与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，作负极。
学生己：选铝、石墨与氢氧化钠溶液组成原电池，铝作负极。
学生庚：选铝、铁与氢氧化钠溶液组成原电池，铝作负极。
[教师引导]：分析刚才这几位同学的设计思路：要求用氢氧化钠溶液作电解质溶液→电极须与之能发生氧化还原反应→必须选择铝作电极，只有它能与氢氧化钠溶液反应→铝作负极，则必须选择一种比铝不活泼的材料作正极。这样的设计是以前面的结论“较活泼的金属作负极”作为理论指导进行的，设计出的原电池无疑是正确的，但我们有没有想过可能不可能有所突破，如提供的材料中还有镁，我们有没有想过镁、铝和氢氧化钠溶液是否可以组成原电池呢？
（在学生能运用已有的知识设计电池之后，教师分析学生思维上的局限性，鼓励学生创新，引导学生去发现新的问题。）
[学生热烈讨论]：有的同学认为可以，有的认为不可以，有的拿不定主意，此时有同学提出应该做实验来验证。
（学生能尝试以亲自实践来探索疑问、解决问题，表明他们主动探究意识有所增强，这种意识的出现和形成主要来源于对教师行为的模仿。）
[学生实践活动，并汇报]：通过亲自进行实验操作，证明了镁、铝和氢氧化钠溶液能够组成原电池，而且铝为负极。观察到电流计的指针有所偏转，偏向镁极，说明确实形成了原电池，铝是负极。
[教师引导]：建议大家再用镁、铝和稀盐酸组成原电池对比一下。
[学生实践、汇报结果]：用稀盐酸作电解质溶液电流计的指针偏向铝，说明镁作负极；而氢氧化钠溶液作电解质溶液时，铝作负极。
（增加对比实验，学生更能认识到同样的电极，在不同的原电池中，其正、负极的情况可能有所不同）
[学生提出疑问]：看来负极不一定总是较活泼的金属。还有没有别的例子呢？
[学生继续讨论]：可以用浓硝酸作电解质溶液，以铁（或铝）和铜作电极，铁、铝虽然活动性较强，但它们会被浓硝酸钝化，因此应该作正极，而铜应作负极。
[学生实验、观察现象]：用铁、铜和浓硝酸组成原电池，电流计指针先偏向铜，偏转幅度不大，随后指针逐渐回转，偏向铁，偏转幅度渐渐增大。铜丝周围有大量气体产生，呈棕黄色，铜比附近的溶液呈现黄绿色。反应刚开始时，由于铁较活泼作负极，铁逐渐被钝化，由于只有铜能与浓硝酸反应了，所以铜作负极。
[教师引导]：我建议你们用同样的电极和稀硝酸组成原电池，与刚才的情况对比一下。
[学生再次实验]：用稀硝酸作电解质溶液，电流计指针偏向铜，铜作正极。
三、形成新知
[教师引导]：经过前面的探究分析，对于到底什么材料作原电池的负极，我们又有了怎样的认识？
[学生总结]：我们不能机械地以金属活动顺序表中体现的金属的活泼性来判断原电池的正负极，“较活泼的金属”应理解为“在某原电池的特定条件下更容易发生氧化还原反应的材料”。
（学生此时对原电池反应的原理和如何判断原电池的正负极的认识已经比之前深入而全面了。）
[教师引导]：通过今天的探究分析，我们完善了之前的认识，也有了不少收获，但同时也产生出新的疑问，大家有些什么疑问吗？
[学生质疑]：
原电池中什么材料作负极，除了与电极材料的活泼性、电解质溶液有关，还与哪些因素有关？会不会与电解液的温度、电极的状态也有关系？
为什么用铁、铜和稀盐酸组成的原电池中，铁丝上仍有气泡放出？
铝、镁和氢氧化钠溶液形成的原电池，电极反应式怎么写？
[教师结束语]：
对，我们还有很多问题没有解决，这应该成为我们继续探究的动力。就是在不断地发现了问题，努力去探索，找到了答案，又发现了新问题，再继续去探索的实践中，我们的视野拓宽了，我们的体验丰富了，我们的认识水平提高了，我们解决问题的能力增强了。你、我、我们都在这样不断地努力，我们的科技就发展了，我们的社会就进步了。
所以，时刻记住这句话：我们不知道什么并不可怕，可怕的是我们不再想去知道什么了。