高中鲁科版 (2019)第2节 化学反应与能量转化教学设计

这是一份高中鲁科版 (2019)第2节 化学反应与能量转化教学设计，共5页。教案主要包含了学生汇报，问题组1，分组实验，小组讨论，归纳总结，评测练习，问题组2，问题组3等内容，欢迎下载使用。

本节内容属于鲁科版必修二第二章第2节第2课时的内容。本节教材围绕着化学反应中能量的变化，引导同学们丰富对化学反应的认识角度——能量变化视角，在研究了化学能与热能相互转化的实例之后，继续研究化学能与电能的相互转化。根据课标的要求“以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原的角度初步认识原电池的工作原理”，本课时的教学一是要引导学生认识原电池的构成，了解其构成要素及各要素的功能；二是要能以简单的原电池为例，基于氧化还原理论，能从微观描述电路中带电微粒的移动情况并能够解释宏观的现象。本部分内容既是必修一氧化还原基本原理的重要应用，也是选修一中化学电源的基础知识，是氧化还原原理的进阶，也是化学电源的基础；本节所涉及的电池是人类能源史上浓墨重彩一笔，至今还有非常广阔的发展前景，所以本节课还承载了重要的科学态度和社会责任的核心素养的落实。
教学目标
1.能从宏观角度描述铜锌原电池的构成和发生的反应，从微观解释原电池的工作原理。
2.通过分析铜锌原电池和氢氧燃料电池，建构原电池的认知模型，并应用模型设计简单的原电池。
3.能从实际问题出发，设计探究方案，进行实验探究，描述现象并解释现象。
4.通过问题解决的体验过程，体会电池对社会发展做出的巨大贡献，树立绿色化学的社会责任感。
教学重难点：
引导学生认识原电池的构成，了解其构成要素及各要素的功能；二是要能以简单的原电池为例，基于氧化还原理论，能从微观描述电路中带电微粒的移动情况并能够解释宏观的现象。
任务与情景
学生活动
教师活动
意图与语言
总情境：小朋友的玩具小车电池没电了，我们能不能用我们所学的化学知识设计一个电池，使小车重新动起来呢？
【学生汇报】电池的发展史
根据问题组的提示，思考并得出原电池的概念及基本的构成。
描述任务与情境，并分析与分解任务。展示问题组1，并引导同学们从能量和物理两个角度为原电池下一个定义。
【问题组1】
1.从能量变化的角度给电池下一个定义。
2.在外电路中，电流、电子流向是什么？
3.电流产生的条件是什么？
通过情境引入课题，引发学生学习的兴趣。让学生体会解决问题过程中拆解任务的重要性。以问题形式分析与分解任务，引出任务一：初步认识原电池。
1.原电池的定义。2.电池分为正极与负极，电路分为外电路和内电路，电流在外电路中由正极流向负极，是因为正极的电势高于负极。
任务一：认识原电池的工作原理，构建认知模型
【分组实验】认识铜锌原电池，并得出原电池的构成条件。
描述实验现象；
【小组讨论】根据问题组2，讨论解释实验现象。
【归纳总结】整理电池的构成要素，在图中标出电流、电子和阴阳离子的移动方向。
【评测练习】下列装置能够构成原电池的有哪些？
指导学生实验；组织学生汇报实验现象；组织学生讨论；评价学生的汇报结果总结原电池的构成要素。板书。
【问题组2】已知该原电池的总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑。
1.电路中的电流是如何产生的？铜片上的气泡是如何产生的？2.请结合课前预习区第2题，判断什么样的反应能够成原电池？3.请判断该原电池的负极材料是什么？
4.负电荷是如何构成闭合回路的？
【追问】能否找出该原电池的正负极，你是通过什么方法判断的？
还原伏打电堆，模拟简单的原电池装置，让学生从无电解质溶液到有电解质溶液，体会电解质溶液在构成闭合回路中的作用。从现象出发，得出原电池的基本构成条件，以及电流产生的原因。
1.构成四要素：正极、负极、离子导体、电子导体。（闭合回路）2.通过现象，书写电极反应式，并合并总反应，讨论什么样的反应能够构成原电池。
3.完善原电池的定义，能够从氧化还原的角度定义原电池。通过测评，看学生对原电池的理解是否合适。
任务二：完善原电池的认识模型
观看演示实验，记录实验现象，并尝试完成自己思考完成问题。
【归纳总结】电极材料的作用以及影响电极电势的因素
演示氢氧燃料电池，引导同学们观察实验现象。
【问题组3】观察氢氧燃料电池实验视频，思考以下问题：
1.写出该原电池的总反应方程式，找到该反应的还原剂和氧化剂。2.请在图中标出该原电池的构成要素和电子的转移方向，尝试写出正、负极的电极反应式。
3.石墨电极的作用是什么？板书。
延续电池的发展史，从伏打电堆进化到氢氧燃料电池。通过氢氧燃料电池，完善原电池认知模型，区分电极材料与电极反应物并不相同。电极可以是相同的材料，是附着在电极上的不同气体造成了电势的不同，产生了电流。能够简单的解释影响电极电势的因素。
分任务三：设计并制作能够使玩具小车行驶的电池
阅读方法引导，明确设计电池的基本思路。
设计实验方案，汇报实验方案。
【小组讨论】完善实验方案。【分组实验】将设计的原电池应用到小车上，使小车重新动起来。
明确实验方案，组织实施实验，强调注意事项。【问题组4】
（1）写出氧化反应和还原反应。
（2）确定负极反应物和电极材料、正极反应物和正极材料。
（3）确定电解质溶液。
（4）画出实验装置图
通过原理的分析，能够根据已知反应设计简单的原电池，使小车重新动起来，完成本节课的总任务。
任务四：分析与评价自己设计的原电池
【思考】如果将你设计的电池应用到真正的车载电池中，需要在哪些方面做改进？【学生汇报】车载燃料电池的发展历程以及与燃料汽车对比的优缺点
引导学生对自己设计的电池做出相应的评价。
学生通过评价分析自己设计的电池，能够从电极、电极材料、安全、能量效率等角度分析电池，这些因素都是设计电池应该注意的问题。通过学生汇报车载电池的发展历程，了解车载电池的发展现状以及还需解决的问题。
《化学反应与能量变化——化学电池》课后反思我将从以下三个方面对本节课进行反思与总结。
1.为什么不按照教材直接分析氢氧燃料电池建构模型？本节课的设计理念是基于深度学习的“两次倒转”，设计真实情境，任务驱动探究，促进学生思维进阶。深度学习要求培养学生的学科核心素养，提升学生的学科思维，“两次倒转”的教学机制可以更好的帮助学生实现深度学习。相对于人类总体最初发现、建构知识的过程，教学首先是一个“倒过来”的过程——它不是从摸索、试误开始，不是从实践开始，而是直接从认识开始，有目的地指向人类已有认识成果的学习。这是第一次倒转；第二次倒转则是在承认“第一次倒转”的基础上，充分考虑学生与知识的心理距离及学习感受，把第一次“倒过来”的过程再“倒回去”。“两次倒转”实际上就是学生在已有知识的基础上重走人类发现知识的发展史，。所以本节课以“模拟电池的发展史”为暗线，从模拟伏打电堆到新型氢氧燃料电池，最后到新型车载电池，以具体的电池实例，一步步帮助学生构建和完善原电池的装置和原理模型，有选择性地重走电池的发展史。从学生预习以及调查的情况看，学生虽然对氢氧燃料电池很熟悉，但是对氢气和氧气为什么会在电极上发生反应不理解，所以本节课对原电池模型的构建是一步步完善的，先让同学们结合物理学科的电流产生的原因分析锌铜原电池中电子的转移是因为存在电势差，那么氢氧燃料电池两极的电势差是如何产生的呢？学生就比较容易得出是因为不同的电极反应物附着在电极上造成了电势差，顺理成章的理解了电流产生的原因，并同时完善了电池的装置的模型，区分电极材料和电极反应物，这对于选修电化学的学习是非常重要的。
2.设置有效的问题组可以提高课堂效率，但是否会限制学生的思维？任务驱动教学策略最大的优点就是提高课堂效率并能够发展学生思维，本节课以解决实际问题为总任务，通过拆解任务，一步步完成任务，达到学习的目的。
但是在每一个任务进行的过程中，教师需要给与一定的提示帮助和指导学生完成任务，而问题组就是提示与指导。例如问题组2的设置为：问题1是让学生从物理学科中电流产生的原因转移到化学反应上，能够从微观上判断电流和电子产生的原因，能够从物质变化上解释实验现象；问题2是问题1的提升，目的上让学生完善之前的定义，将关注点从能量转化转移到氧化还原角度；问题3与问题4同时在总结和归纳原电池的构成要素。而整个问题组所承担的任务是从微观解释宏观现象，从氧化还原的角度理解电池的工作原理，总结归纳原电池的构成要素。若没有问题组2的提示与引导，学生在回答问题的时候是天马行空，教师还是需要通过教师语言进行引导；而这样的问题组可以让学生以说大段话，表达自己的见解，教师可以不用打断学生的回答，从而达到实现课堂的高效。但正因为给予了学生提示，是否会限制了学生的思维，使得学生就是按照既定的思路进行思考呢？肯定会存在一定的思维限制，可能会缺少教师与学生对话过程中课堂的生成性。这就需要我们在设置问题时需要注意，不要讲问题细碎化，还是要设计“大问题”，这些大问题同样可以让学生的思维得到提升，在实际的课堂中还是会有生成性的问题：例如有同学就会提出为什么锌片也会有气泡产生这样的问题。所以限制学生思维的不是这种教学模式，而是教师设计的问题本身。
3.深度学习中如何落实“教-学-评”一体化？课标要求“教-学-评”一体化，本节课的设计理念是基于此，但是在本节课的试讲过程中我还是遇到很大的问题，那就是课堂中教师的评价语言。在试讲过程中的评价语言就仅限于“好与非常好”不丰富且没有意义，也没有意识去更改。
在不断的磨课过程中，我逐渐意识到了评价的重要作用，尝试有意识的进行不同的评价方式，丰富自己的评价语言。
例如：学生展示小组实验现象后，首先应该肯定他的观察是准确/全面的，或是其他小组成员还有补充吗；在小组讨论时关注学生的状态，表扬他们讨论的非常激烈，请大家来分享火花碰撞后的精彩结论；学生在回答完问题后可以说：你是从某某角度分析了这个问题，角度很好，分析很全面，但是还有其他的角度吗？这样的语言就会起到引导作用，发散学生的思维；如果学生回答的不正确，那么久应该及时指出，也可以让其他组同学指出问题所在，这也是生生互评的一种。总之，评价语言是丰富的，意义是重要的，形式也可以是多样的，希望自己在今后的课堂中能够有意识的注意这个问题。