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过程教学模式的应用
编辑/作者:冯公美        发布时间:2011-03-08
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                                ——《化学能与电能的相互转化》教学案例

一、背景分析:
生活在现在社会,学生对“电” 以及“电池”有着丰富而又强烈的感性认识,学生对化学能与电能之间的转化问题有着浓厚的兴趣。《化学能与电能相互转化》这一课介绍了化学能转化为电能的装置——原电池的概念、原理、组成原电池的条件。本节内容是电化学中的重要知识,由于学生之前没有电化学的基。斫庠绯卦碛幸欢ǖ哪讯,并且这节课的内容涉及化学与物理学科知识的综合应用,尤其是对物理学中电学知识与化学中电化学知识的综合理解和运用,学生对这些内容的理解与掌握是相当的困难。这节课在高中化学中有及其重要的地位,它是电化学的基础。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。通过学习本节课有利于学生了解化学电池的构造及其化学反应基。欣谘曰涤眯院痛丛煨缘奶寤,增进学生对化学科学的兴趣与情感。如果本节课以传统的教学方式讲授原电池的概念、组成条件及其反应原理,学生在学习过程中难免枯燥乏味,也不能体现课改的精神。为了避免这种情况,教师必须运用新颖的教学手段,引导学生通过实验探索,让学生亲身体验新知识、新概念、新规律的探索、发现的过程,体验知识与原理的形成过程,体验科学发现问题、解决问题的过程,从而体现新课改的“过程教学”理念。
教学方法:过程教学法。

二、教学过程:
利用趣味实验引入:在一个苹果上相隔2cm分别插入一小段铜片和铝片,把铜片和铝片的另一端通过导线接触耳机的两极,让学生听声音。然后展示干电池、纽扣电池,引出课题《化学能与电能的相互转化》。
师:刚才的实验装置、干电池和纽扣电池都能够产生电能,下面请同学们根据以下操作要求实验,看下列装置能否产生电能?
操作要求:(1)将铜片和锌片分别放入盛有稀硫酸的烧杯里;
(2)将锌片和铜片一端用导线连接并将它们的另一端同时放入盛有稀硫酸的烧杯里;
(3)在上述(2)的导线中间接一个电流表。
学生活动:各个小组(课前安排好)按照实验要求实验,要求学生注意实验安全,要求学生注意观察实验现象做好实验记录,并填写实验报告,教师在实验的过程中起着指导的作用。
各组代表描述他们所观察到的实验现象及所发现的问题,归纳起来得到以下现象和问题:
实验现象:
实验一的现象:锌片周围有气泡产生,铜片周围无现象;
实验二的现象:锌片周围有气泡产生,铜片周围也有气泡产生;
实验三的现象:锌片周围有气泡产生,铜片周围也有气泡产生,电流表的指针发生偏转;
发现的问题:
(1) 锌片和铜片单独放入稀硫酸中,为什么锌片周围有气泡产生,而铜片周围却没有气泡产生?
(2) 将锌片和铜片的一端连接后将它们的另一端同时放入稀硫酸中,为什么铜片的周围有气泡产生?产生的气体是什么?
(3) 实验三中电流表的指针为什么偏转?
(4) 实验三中锌片和铜片的质量有无变化?溶液中[H+]有何变化?
学生带着众多的为什么急切的希望老师给予答案,而教师并未直接分析原因,而是利用多媒体教学软件模拟原电池反应的原理,引导学生交流与讨论,并通过与教师讨论分析,学生归纳了上述问题的原因:
(1) 由于锌元素的活动性排在氢元素的前面,而铜元素排在氢元素的后面,锌可以与稀硫酸反应,铜却不能,故实验一中锌片的周围有气泡产生,而铜片的周围没有;
(2) 实验二中锌片失电子,电子聚集在锌片上产生负电势,形成电压,导致电子通过导线传给铜片,铜片上的电子转移给稀硫酸中的H+,故产生氢气;
(3) 实验三中有电子定向通过导线,产生电流,因此电流表的指针发生偏转,这说明导线中有电流通过,该实验装置产生了电能;
(4) 实验三中锌失去电子变成锌离子溶于水中,因此锌片的质量减少,而铜片的质量没有变化,溶液中的H+获得电子变成氢气,因此溶液中的[H+]减少。
师:通过刚才的分析,同学们能不能归纳出原电池反应的原理?
生:原电池反应的原理是:较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属流向较不活泼的金属,原电池反应实际上就是氧化还原反应。
师:这位同学归纳得很好。原电池的原理:较活泼的金属发生氧化反应,电子从
较活泼的金属失去流向较不活泼的金属。原电池反应的基础是氧化还原反应。
师:从刚才的实验中可知原电池装置可以产生电流。所以我们可以把原电池的概念归纳为原电池是化学能产生电能的装置。
师:同学们能否结合电学知识判断上述原电池的正负极?
生:根据电池中电子从负极流出,流向正极的电学知识,可知在该原电池中,锌片是负极,铜片是正极。
师;这位同学回答很好。在电池的外部电路中电子都是从负极流出,流向正极的。因此在该原电池中,锌片是负极,铜片是正极。如果从得失电子的角度来考虑,如何判断原电池的正负极呢?
生:从刚才的铜-锌原电池分析可知,失去电子发生氧化反应的一极是负极,得到电子发生还原反应的一极是正极。
师:很好。在原电池中,失电子发生氧化反应的是负极,得电子发生还原反应的是正极。下面请同学们写出铜-锌原电池的电极方程式。
学生活动:书写铜-锌原电池的电极方程式。
师:我们已经学习了原电池的原理,同学们能不能利用以下的药品和仪器设计一些原电池装置,看哪个小组所设计的装置的个数最多,所用时间最短,在设计过程中所发现的问题最多。
药品与仪器:铁片、铜片、锌片、石墨棒、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸、氯化钠溶液、酒精、导线和电流表。
学生活动:学生以小组为单位进行实验,在实验过程中要求学生注意观察实验现象并做好记录(由记录员负责)。
师:请各个小组代表把本小组所设计的原电池装置的描述出来,并判断其正负极,且说出在实验过程中所发现的问题。
小组一的代表:我们小组共设计出3个原电池装置。第一个装置是将铁片与铜片用导线连接后放在硫酸铜溶液中,其正极是铜片、负极是铁片;第二个装置是将锌片与铜片用导线连接后放入盐酸中,其正极是铜片、负极是锌片;第三个装置是铁片和石墨棒用导线连接后放入稀硫酸中,其正极是石墨棒、负极是铁片。我们组所发现的问题是:一、铁片与铜片用导线连接后放入酒精和氯化钠溶液中,电流表的指针不偏转,也没有任何实验现象,为什么?二、铜片与石墨棒用导线连接后分别放入盐酸、稀硫酸和氯化钠溶液中,电流表的指针也不偏转,也没任何现象,为什么?这些装置是原电池装置吗?
小组二的代表:我们组共设计了两个原电池装置。第一个是铁片和铜片用导线连接后放入硫酸铜溶液中,其正极是铁片、负极是铜片;第二个装置是铁片与锌片用导线连接后放入盐酸中,其正极是铁片、负极是锌片。发现的问题:一、铁片与锌片连接后分别放入酒精、氯化钠溶液中,电流表不偏转,为什么?二、铁片与锌片的一端用导线连接后另一端分别放在盛有盐酸的两个烧杯中,电流表的指针也不偏转,为什么?
小组三的代表:我们组共设计了四个原电池装置。第一个是铁片与石墨棒用导线连接后放入同一烧杯的盐酸中,其正极是铁片、负极是石墨棒;第二个是锌片与石墨棒用导线连接后放入同一烧杯的硫酸铜溶液中,其正极是锌片、负极是石墨棒;第三个是锌片与铜片用导线连接后放入同一烧杯的稀硫酸中,其正极是锌片,负极是铜片;第四个是铁片与石墨棒用导线连接后放入同一烧杯的盐酸中,其正极是铁片,负极是铜片。发现的问题是:锌片与铜片的一端连接后另一端分别放入盛有稀硫酸的两个烧杯中,电流表的指针不偏转,为什么?
………………
接着,教师从学生所发现的问题入手,引导学生分析解决所发现的问题。
师:结合刚才的实验以及刚才的分析,大家能否归纳出形成原电池的条件?
生:形成原电池的条件:①活动性不同的金属(或金属与石墨)构成两个电极;
②电解质溶液;③“两极”“一液”连成回路;④能自发地发生氧化还原反应。
师:通过以上分析,可知原电池反应的本质是氧化还原反应,
化学能             电能。


在教师的监督下由全班学生评价哪个小组做得最好。
………………
三、反思:
在过程教学的模式中,教师要引导学生进入探索的情境之中,让他们亲身体验新知识、新概念、新规律的探索与发现;体验知识和原理的形成过程,体验科学发现问题、解决问题的过程;在整个体验过程中,要充分展现学生的思维过程,发展学生的思维,通过过程的展现,使学生学习过程变为一个问题“再现”和“再解决”的过程。这种教学模式既要重视过程,又不轻视结果,既要培养学生的研究意识,又要完成教学目标。
通过这节课的教学实践,提高了学生的学习技巧和能力。在课堂中,将物理和化学知识有机融合在一起、综合运用,提高了学生综合应用知识的能力。在实验的设计实施中,展示了学生的个性,有助于学生发散性思维的养成。课程气氛和谐,师生平等,充分发挥了学生的主体作用于教师的主导作用,达到了预期效果。
这节课对本人的教学工作,也有了很大的提高。在给学生充分讨论的时候,学生提出的问题,我必须能及时的解决。并且在实验和讨论的时,要求我必须能控制住教室里的整体气氛,这对本人知识的驾驭能力与课堂的驾驭能力提出了更高的要求。
 
 
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