《化学能与电能》探究式教学设计，本文主要内容关键词为：电能论文,能与论文,化学论文,式教学论文，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。
一、教学目标
1.知识与技能
(1)学生通过实验探究认识原电池的工作原理和原电池的构成条件，初步形成原电池的概念；
(2)学生通过设计科学探究实验方案和实验装置，初步了解实验研究的方法和实验方案设计的原则、步骤、注意事项。
2.过程与方法
(1)学生通过对科学探究过程中实验现象的观察、讨论、归纳、呈现，培养实验观察能力、实验现象的描述能力和使用化学用语的技能，通过对实验现象的整理、分析、推理、归纳，从中培养实验分析能力和实验探究能力，同时，在分组实验中培养合作学习的能力，体验与他人交流的重要性；
(2)学生通过对探究原电池的工作原理和构成条件的学习过程进行计划、反思、评价和调控，初步形成自主学习化学的能力；
(3)学生通过对化学能转化为电能的学习，体验到科学探究的过程，理解科学探究意义，认识科学探究的基本过程与方法，初步养成科学探究的能力。
3.情感、态度、价值观
学生通过探究化学能转化为电能的奥妙，发展学习化学的兴趣与热情，体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。
二、科学探究内容
(1)原电池的工作原理
(2)原电池的构成条件
三、科学探究过程
［创设情境］多媒体动画展示：热电厂的生产过程。
［知识认知］利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏量极其丰富的化石燃料发电称为火力发电。火力发电中最主要的发电方式是汽轮机发电。汽轮机发电又称为蒸汽发电，它利用燃料在锅炉中燃烧产生蒸汽，用蒸汽冲动汽轮机，再由汽轮机带动发电机发电。
［问题探讨］在火力发电的过程中，能量是怎样进行转换的？
［学生分组讨论交流，得出结论］在火力发电过程中，经历了下列一系列的能量转换：
［问题探讨］在火力发电的过程中，化学能要经过一系列能量转换环节才能转化为电能。由于转换环节多，能源利用率低，造成能源的极度浪费。那么，能否将化学能直接转化为电能，提高能量的利用率？
［设置阶梯式问题，对学生进行探究思路引导］
问题1：氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能转化为热能，再经过一系列能量转换环节才能转化为电能。那么，要使氧化还原反应释放的能量不通过热能而直接转化为电能，所要解决的第一个问题是什么？
问题2：若将氧化反应和还原反应分开在两个不同区域进行，那么，怎样架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，同时形成电流？
问题3：怎样知道所架设的桥梁中有电子流过？如何从电学角度考虑仪器的选择和组装问题？
［学生活动］学生组成课堂学习小组进行讨论，交流，初步了解科学探究步骤，建立科学探究模型，并试着设计实验方案进行探究。
［科学探究］如何将化学能直接转换为电能？
［学生组成课堂学习小组，设计实验探究方案，分组实验，进行实验探究，观察实验现象并记录，小组成员交流探讨］
［学生通过上述实验方案进行探究，并对实验结果进行探讨交流，得出结论］要将化学能直接转化为电能，必须使氧化反应和还原反应在不同的区域进行，同时架设桥梁，使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，形成电流。这样将化学能直接转变为电能的装置叫做原电池。
［多媒体动画（Flash动画）展示：Zn～Cu原电池中电子的得失及流动情况、内电路中离子的移动情况，从微观角度加深学生对原电池工作原理的理解］
［学生活动］分析在Zn～Cu原电池中，锌片、铜片两个区域得失电子的情况，并试着用式子表示出来。
［教师引导，学生归纳，共同得出结论］
负极：电子流出的一极（如上述原电池中的锌片）；
正极：电子流入的一极（如上述原电池中的铜片）；
电极反应式：表示负极、正极得失电子情况的式子。
［过渡］上面，我们通过实验探究了原电池的工作原理，初步形成了原电池的概念，那么，原电池是由哪些部分组成的？也即原电池的构成条件是什么？
［科学探究］原电池的构成条件。
探究目标：根据已有的氧化还原反应知识和电学知识，利用提供的实验用品，设计一套原电池装置，探究原电池的构成条件。
实验仪器、用品：镁条、铜片、铁片、石墨棒、导线、金属夹、发光二极管、烧杯、稀硫酸、乙醇、果汁（橙汁、苹果汁、柠檬汁等）、番茄、白萝卜。
［设置阶梯式问题，对学生进行探究思路引导］
问题1：如果两极的材料相同和不同时，将会产生什么现象？
问题2：如果溶液的导电性强弱不同时，将会产生什么现象？
问题3：如果两个电极在同一容器和不同容器中，将会产生什么现象？
［学生活动］学生组成课堂学习小组，利用所提供的仪器、用品，设计实验探究方案，并进行分组实验，将实验现象记录在各小组事先根据实验探究方案编制好的表格中，然后对实验事实进行整理、归纳，并将化学事实用化学用语表达。
原电池构成条件对比实验现象
解释或电极反应式
Zn
Zn
Cu
Cu
Zn
Cu
原电池构成条件对比 实验现象 解释或电极反应式
Zn
石墨
Cu
石墨
Zn
Fe
原电池构成条件对比
实验现象 解释或电极反应式
Zn
Cu
Zn
Cu
原电池构成条件对比
实验四 实验现象 解释或电极反应式
Zn
Cu
Zn
Cu
［学生分组总结汇报实验结果和实验结论，师生共同交流探讨，得出结论］
原电池构成条件：
1.用两种活动性不同的金属（非金属）作电极；
2.能自发发生氧化还原反应；
3.电极材料均插入电解质溶液中；
4.两个电极相连形成闭合回路。
［课外实验活动］请根据本节课所学的知识，选择适当的日常生活材料，制作水果电池、音乐电池、简易电池。
［可参考选用的材料］番茄、苹果、土豆、柠檬、萝卜、食盐、醋、酒精、小苏打、蔗糖、铅笔芯、铁丝、铁钉、铜丝、导线、去掉纽扣电池的音乐贺卡、发光二极管、剪刀、易拉罐等等。
四、教学反思
在科学探究过程中，教师的组织和指导作用是不可或缺的。教师在教学中，要在科学探究活动策略与方法的制定方面起启发、指导、咨询作用；要在科学探究活动的组织中起主导作用；在活动的操作层面上起示范作用；在学习活动过程和评价方面发挥指导作用；引导学生有效地参与探究学习活动。
所以，在本节课的教学设计中，在进行原电池的工作原理和原电池的构成条件这两项科学探究活动时，如果全部由学生独立自主地进行探究，完全不加以组织和引导的话，以学生现有的认知水平和知识技能水平，是无法运用科学探究的方法设计出较为科学严密的实验探究方案，从而得出正确的结论的。
例如：在探究如何将化学能直接转化为电能时，如果不进行探究思路引导的话，学生根本不知道应该怎样将化学能转化为电能，也就不知道应该如何人手进行探究。但是，如果先设置阶梯式的问题：学生通过对这些问题进行思考、讨论、交流之后，对探究的思路就有了明确的认识，自然而然就能设计实验方案来进行探究。
因此，在进行这些科学探究活动时，我都是先设置阶梯式的问题来对学生进行科学探究思路引导的。学生在对这些问题进行思考、讨论、交流之后，对科学探究的思路也有了明确的认识，就能设计出较为科学严密的实验方案和实验装置来进行探究，并通过探究得出正确的结论。
在本节课的科学探究过程中我只是对学生进行思路的引导和活动的组织，而科学探究过程中，实验方案和实验装置的设计、实验的操作、实验现象的观察、记录、整理、呈现以及对实验结果的讨论并总结出结论，都是由学生独立自主地开展实施，让学生通过亲身的体验，真实地感受科学探究过程的艰辛和喜悦。