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《化学能与电能――原电池》教学实录及反思

　　 为了配合小学课程改革,全国小学教师教育化学教学研讨会在山东莱芜召开。来自全国多个省份的教授、化学教研员、教师参加了研讨会。江苏省、山东省的四位教师展出了精彩的示范课。下面是《化学能与电能―原电池》的课堂教学实录。总体来说,本节课的设计思路是按照科学探究的一般过程,带领学生进行了“发现科学现象”、“提出科学问题”、“尝试解释和假设”、“收集实验证据”、“形成科学概念”、“拓展科学概念外沿”、“尝试运用科学”等七个教学环节,为如何将探究式学习应用于化学理论教学做了精彩的诠释。
　　 教具准备
　　 教师实验用品:锌片、铜片、稀硫酸、导线、自制二连体电解槽、拆掉电池的音乐贺卡、西红柿一只、电流计、乙醇、烧杯。
　　 学生实验用品:锌片、铜片、稀硫酸、导线、烧杯、电流计。
　　 多媒体设备:实物投影,多媒体投影仪,音响设备
　　 师:同学们,在生活中我们常利用的能量有光能、热能、电能,其中应用最广泛、最方便、最清洁的能源是什么呢?
　　 生:电能。
　　 师:在生活中哪些地方需要用到电能呢?
　　 生:冰箱、电视机、电脑等。
　　 【幻灯片】电池――便携式电能,展示各种各样的电池
　　 师:生活中电池的应用多吗?说说看。
　　 生:手电筒、收音机、复读机、手表、手机等。
　　 【幻灯片】(1)汽车排队加油(2)奔驰纯电动概念汽车
　　 师:众所周知,2008年石油价格猛涨,目前已达139美元/桶。而2004年只有30美元/桶。这对汽车的销售有很大冲击。目前,很多汽车制造商都在开发电动汽车。它的关键技术就是电池,设计电池首先要了解电池的构成、工作原理。今天我们一起学习电池的工作原理,将来大家有可能参与车用电池的开发。
　　 (考虑到在外地上课,师生需要磨合,所以选择了从生活中的问题切入,让学生有认同感)
　　 科学探究环节1―发现科学现象
　　 【实物投影】实验:1、锌片插入稀硫酸中2、铜片插入稀硫酸中
　　 生:观察、记录实验现象。
　　 师:将锌片和铜片用导线连接起来同时插入稀硫酸中,现象会不会有变化呢?
　　 生:思考、猜想、个别同学发表看法。
　　 【实物投影】将锌片和铜片用导线连接起来同时插入稀硫酸中
　　 生:观察、描述实验现象。
　　 【PPT】小结三个实验现象
　　 科学探究环节2―提出科学问题
　　 【PPT】想吧“铜片上的气体是什么,如何产生的?”
　　 师:引导思考铜片上的气泡是稀硫酸和哪种金属反应产生的?铜还是锌?说明理由。
　　 生:铜离子是蓝色的,由于溶液的颜色还是无色的,所以推测气泡还是硫酸与锌反应生成的。
　　 师:试写金属和稀硫酸反应的离子方程式
　　 生:写出锌与稀硫酸反应的离子方程式。用双线桥标电子转移方向和氧化反应、还原反应。
　　 师:既然气体仍然是由锌和稀硫酸反应生成的,那么它为什么会出现在铜片上呢?
　　 (培养学生分析、探究化学反应实质的能力,对学生进行从现象到本质等辩证唯物主义教育)
　　 科学探究环节3―猜想与假设
　　 师:引导思考化学是从什么角度研究物质的?
　　 生:从分子、离子、原子等微观粒子的角度。
　　 师:从微观粒子角度分析,氢离子怎样才能变成氢气?
　　 生:得到电子。
　　 师:氢气在铜片的表面产生,说明铜片上有哪种微观粒子?
　　 生:有电子。
　　 师:铜与硫酸不反应,铜不失电子,那么氢离子得到的电子是谁提供的呢?
　　 生:是锌提供的。
　　 师:锌片上的电子是如何转移到铜片上的呢?
　　 生:通过导线转移。
　　 师:导线中会有电流吗?什么仪器能帮助我们看到电流?
　　 生:电流计。
　　 (培养通过实验现象分析,得出一般性概念的能力)
　　 科学探究环节4―实验探究检验猜想
　　 【PPT】根据图示连接装置
　　 学生实验
　　 用电流计测量导线中的电流
　　 科学探究环节5―原电池理论的初步形成
　　 师:假设在导线中接入小灯泡,会怎么样呢?
　　 生:小灯泡会发亮。
　　 师:如果导线中有电流通过,必然有闭合电路,溶液是怎样导电的?
　　 生:自由移动离子的定向移动形成电流。
　　 师:离子定向移动具体情况怎样?如H+的运动方向是怎样的?
　　 生:问题较难回答。
　　 【FLASH辅助动画】锌铜原电池的工作原理
　　 生:观看动画,尝试理解电流是如何形成的,观察溶液中离子的运动方向。
　　 科学探究环节6―拓展概念的外延1
　　 师:分析反应Zn+H+=Zn2++H2↑电子转移情况。
　　 生:用双线桥标出电子转移方向和数目。
　　 师:如果说这个装置将氧化还原反应拆成两个半反应,即氧化反应和还原反应,分别在不同的区域进行,这样的描述你同意吗?
　　 生:讨论、发表看法。
　　 【FLASH动画】锌铜原电池的工作原理
　　 生:再次观看动画,思考氧化还原反应被拆分的原理。
　　 师:锌片上发生了什么反应?铜片上发生了什么反应?
　　 生:锌片上只发生氧化反应。铜片上发生还原反应。
　　 师:负极:锌片:Zn-2e-=Zn2+ 氧化反应
　　 正极:铜片:2H++2e-=H2↑ 还原反应
　　 生:注意电极反应的书写格式。
　　 (引导学生观看动画时,把注意力放在两个电极所发生的变化上,明确了原电池通过将氧化还原拆分成两个半反应在不同区域发生从而形成电流)
　　 科学探究环节6―拓展概念的外延2
　　 【PPT】讨论:屏幕上的四种装置能提供稳定电流吗?分组讨论,请两组代表回答。
　　 生:讨论、回答,是否能提供稳定电流,并说明原因。
　　 【实验】教师提供实验装置,学生代表做演示实验通过实验验证自己的结论。

　　 生:观察,把自己的回答和实验结果对比。
　　 师:你能否归纳原电池的形成条件?
　　 生:分组讨论,教师协助将结论的表达规范化。
　　 小结
　　 构成原电池并形成稳定电流的条件:
　　 ①电极材料:活泼性不同的两种金属或一种金属和一种非金属;
　　 ②导线连接两个电极,并插入同一杯电解质溶液中;
　　 ③至少有一个电极能与电解质溶液发生氧化还原反应。
　　 (培养讨论的意识和能力,形成合作、协作精神。培养学生的概括能力)
　　 科学探究环节7―尝试运用于生活
　　 师:水果除了可以作为食品以外,还能用来做什么呢?
　　 【视频】生活中的水果电池
　　 师:大家想尝试一下自制水果电池吗?
　　 生:自制水果电池,让音乐贺卡发出声音。巩固新知,实现知识的迁移利用。
　　 师:今天我们学习了原电池的构成条件和工作原
　　理,还自己制作了简单的水果电池,老师希望你们将来能制作更高级的电池。谢谢大家!
　　 (形成学以致用的观点和习惯)
　　 反思
　　 (1)要运用“解释性原则”设计探究式学习问题情境。也就是说问题情境必须能激发学生对科学现象进行解释的欲望。例如本案,通过实验“锌、铜用导线连接后同时插入稀硫酸中,铜片表面出现气泡”和学生以前的认知出现冲突,让学生从自己的理解尝试解释。因为要尝试解释就必须收集证据,而猜想、推理、实验都可以作为证据,通过这些工作不断推进探究的深度,同时无形中使用了科学家进行科学探究的方法和程序,这种主动探究不仅使学生学到了科学知识,而且更能理解科学的本质。
　　 (2)科学探究过程只是载体,其目的是使学生掌握知识与方法,使学习知识和方法的策略更优化。这是针对有些说法认为“探究不一定要学到知识,只要掌握探究方法”提出的。在理科学习中,只掌握方法不增长知识的探究式学习是不可持续发展的学习。探究式学习中猜想、假设、实验设计哪一个环节都离不开科学知识的支撑,掌握知识的多少决定探究的发展方向、深度和成功率。学生对自己能把握的问题有更持续的兴趣。
　　 (3)将探究式学习应用于科学理论性知识的教学比应用于元素化合物性质类教学更有意义。由于元素化合物性质类知识更有利于展开探究式学习、切入点更多,因此,教师也愿意在这类知识的教学中运用探究式教学。但是将探究式学习应用于科学理论性知识的教学意义更深远。目前我国科学研究中轻理论的现象非常严重。仔细分析近百年来诺贝尔奖发现,科学奖的大多获奖项目并未授予发明某种技术或产品者,而是给了为该技术或产品的诞生奠定了科学理论或技术基础的科学家。我国的科学研究功利色彩严重,缺乏脚踏实地进行理论研究的科技工作者。
　　(责任编辑:张华伟)