一、教学设计

生活在现代社会，学生对“电” 有着丰富而又强烈的感性认识。当学生们了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后，会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。正是基于学生的这种心理特征，教材开始的几个设问，把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”的研究之中。从能量转换角度看，本节课程内容是对前一节课中“一种能量可以转化为另一种能量，能量也是守恒的；化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善。从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用；从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是对“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。

为了使本节教学设计思路更为清晰，可将课程内容大致分为三部分：

本节教学重点：初步认识原电池概念、原理、组成及应用。

本节教学难点：通过对原电池实验的探究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质以及这种转化的综合利用价值。

1.教学策略设计

（1）高效利用教材、课外资料、生动的录像和图片、事实数据等教育资源，对“火力发电”进行完整透彻的剖析，为学生创设情景，使他们有机会去研究和总结“火力发电”的利与弊，实现从“化学能→热能→机械能→电能”的思维模式向“将化学能直接转化为电能”新思维模式的转换，并且形成高效利用燃料、不浪费能源、积极开发高能清洁燃料的意识。

（2）要充分调动学生已有的生活经验，以及电学、化学反应中能量变化和氧化还原反应等知识，建立在学生已有背景知识上的教学设计，能更好地体现课程的完整性和教材编排体系的层次性，也符合认识规律。

（3）选择实验探究教学方法。通过课堂内的实验探究，使学生认识和体会化学能与电能相互转化的研究过程，理解氧化还原反应中的电子转移是化学电池的反应基础。利用课堂外科学探究实验活动和化学制作活动，如利用原电池原理证明几种金属的金属性强弱，各种水果、蔬菜电池的制作等，为学生提供应用知识的空间和拓展知识的机会。

（4）利用课堂内学习探究与课堂外调查相互结合的方式，让学生在对原电池的技术产品──各种化学电源的原理、应用有一个较为理性的认识之后，感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观。

2.教学模式设计

为了凸显重点，突破难点，采用指导发现、探究教学模式，其过程可表示为：

围绕原电池的概念、原理和组成组织学生开展发现性学习活动，在“实现化学能直接向电能转化”的一系列探究实验中让学生形成解决问题的经验及化学知识技能。教师作为引导者和参谋，在整个活动中帮助学生尽可能排除失败和无效学习。

教学策略设计：

 

教学过程	课程内容	教学策略设计
发现问题 提出任务	创设情景：分析火力发电体系中的各种要素。 1.电力在当今社会的应用和作用。 2.我国目前和未来发电总量构成。 3.火力发电的原理分析。 4.火力发电利与弊分析。 5.燃烧的氧化还原反应本质。 建立新思路： 能否将化学能直接转化为电能？ 提出新的研究任务： 研究“化学能直接转化为电能”的原理	教育资源利用： 1.利用学生的生活经验和生动的事例说明电力在当今社会的巨大作用。 2.以分析“燃烧取暖、烧火煮饭”的能量转化关系为切入点，利用学生的“化学能与热能的相互转化”背景知识启发学生理解火力发电的原理。 3.采用图片、图表、录像等直观材料和相关数据来分析火力发电的利与弊
思考与交流	思考问题： 1.当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能。 2.把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。 3.需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。 4.考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。 5.从电学角度考虑仪器选择和组装问题	1.学生活动形式：组成课堂学习小组进行讨论，建立思维模型。 2.挖掘学生已有的氧化还原反应知识来分析氧化剂和还原剂之间电子转移中的能量转化。 3.积极引导学生思考将氧化反应和还原反应拆开的有关问题（怎样实现上述想法？氧化剂和还原剂分别选择什么物质？它们怎样给出和接受电子？等）。 4.鼓励学生画出装置图并与同学交流
实验探究	实验设计： 1. Cu-Zn原电池实验： ① Cu、Zn分别插入稀硫酸中。 ② Cu、Zn同时插入稀硫酸中，但不接触。 ③ 将Cu、Zn用导线连接起来。 ④ 在Cu、Zn导线之间接电流表。 ⑤ 将Cu、Zn导线互换再接电流表。 2. Zn-Zn与稀硫酸进行实验。 3. Cu-石墨与稀硫酸进行实验。 4. Zn-石墨与稀硫酸进行实验。 5. Fe-Zn与稀硫酸进行实验。 6. Cu-Zn与乙醇进行实验。 7. Cu-Zn与一个西红柿进行实验。 8. Cu-Zn与两个西红柿进行实验	1.学生活动形式：组成课堂学习小组按要求进行分组实验。 2.组织学生按教师预先设计好的实验步骤和要求做实验1，使学生初步掌握原电池实验的操作方法和观察实验现象的方法。 3.向学生提供几种电极材料、电解质和非电解质溶液、水果、蔬菜等实验用品。启发学生自己设计实验并进行各种尝试，使学生初步学会控制实验条件的方法。要注意给学生思考空间，不要过多的限制学生。 4.要求学生记录实验现象
数据处理 和分析	1.表格化处理：将上述实验及现象以表格对比的形式呈现出来。 ① 两极材料不同的各种现象。 ② 不同溶液的各种现象。 ③ 电极在同一容器和不同容器中的现象。 2.化学用语化：将上述各种成功转化实验中的反应，用电极反应式和总化学方程式的形式呈现出来	1.学生活动形式：自发组成课堂学习小组，按要求对实验事实进行整理。 2.让学生填写教师预先设计好的表格和学生自己根据实验编制的表格，两种方式相结合以培养学生处理化学事实的能力。 3.组织学生书写反应式，通过书面表达，训练学生使用化学用语的技能
形成概念	1.归纳、概括形成原电池概念： 将化学能转化为电能的装置叫做原电池。 2.总结归纳原电池的构成条件： ① 有两种活动性不同的金属（或非金属单质）作电极。 ② 电极材料均插入电解质溶液中。 ③ 两极相连形成闭合电路。 3.抽象出原电池化学反应本质： 较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）	1.学生活动形式：各个课堂学习小组之间进行讨论，交流有关原电池的各种观点。 2.设计一系列题目进行交流： ① 电极材料的选择，名称、功能、发生的反应、工作一段时间后的质量变化等。 ② 电解质溶液的选择，功能、质量变化等。 ③ 整个装置怎样形成闭合电路？ 3.给学生陈述自己观点的机会，完成感性认识到理性认识的转变
实际应用	1.社会应用：将原电池转化成技术产品──化学电源。 ① 干电池：锌锰电池的组成、工作原理，使用过程中应注意的问题。 ② 充电电池：铅蓄电池、镍镉电池、锂电池的组成、工作原理，使用过程中应注意的问题。 ③ 燃料电池：H2和CH4燃料电池组成、工作原理，使用过程中应注意的问题。 2.创新应用：几种水果、蔬菜、果汁原电池的制作	1.采用图片、图表、录像等直观的内容呈现形式，让学生了解各种化学电源。 2.组织学生利用课堂内外的活动时间，积极参与各种水果、蔬菜、果汁原电池的制作过程。 3.利用教材和课外等阅读材料，指导学生采用多种学习方式进行学习，如社会调查、上网、去图书馆查资料等
评价 反思	反思评价过程： 1.对研究成果的评价和反思： ① 化学电源在当今社会中的广泛应用 ② 化学电源的使用所引起的环境问题 2.对学习过程和结果的评价和反思： ① 对原电池概念、组成、工作原理等知识掌握的程度。 ② 在实验探究过程中学会了哪些方法，各种基本技能有没有提高。 ③ 在执行学习任务过程中所采取的态度以及与其他同学和老师的合作情况	学生活动形式： 1.以自己的方式总结，如默写、编制知识框图，与同学交流等。 2.完成形成性练习（多媒体呈现）和课堂同步检测（书面呈现）。 3.自我评价或同学互评。 ① 依据知识总结和习题完成情况，进行自我知识评价。 ② 对自己在学习过程中设计、实验、推理、判断、分析、归纳、抽象等技能方法进行评价。 ③ 思考：过去所学的哪些知识对你在本节课的学习有所帮助？在本节课的学习中你认为最有用的方法是什么？学习中你是怎样与本组同学进行合作的？等等

 本节课可划分为两课时：第一课时是实验探究形成原电池概念，初步了解原电池组成。第二课时是展示自己制作的原电池，抽象出原电池工作原理；了解化学电源的应用和发展；进行反思评价。

二、活动建议

【实验2-4】

实验要点：

1.实验中使用铜片的面积要大一些，便于学生观察。使用的锌片越纯越好，这样可以减少锌片上的气泡。

2.如果使用物理示教电流计，应选择好量程，使指针偏转较大同时又不烧毁电流计。用发光二极管代替电流计，可以提高学生的学习兴趣。

实验过程：

实验序号	①
步骤要求	在一支试管中加入少量稀硫酸和一小粒纯锌粒
实验现象
用化学方 程式解释 实验现象
思考问题 寻找答案	1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？ 2. Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中H+的？ 3.想什么办法使Zn与H+分开，不让H+直接在Zn表面得电子？
列出你对 问题3的 想   法

实验序号	②
步骤要求	在另一支试管中加入少量稀硫酸和一小粒纯锌粒，再将一根粗铜丝插入试管，观察一会儿，使铜丝与锌粒接触，观察现象
实验现象
用化学方 程式解 释实验现象
思考问题寻找答案	1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？ 2. Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中H+的？ 3. H+得到的电子是Cu失去的吗？Cu在这个过程中起什么作用？ 4.想什么办法让这种电子的转移变成电流？
列出你对 问题4的 想  法

实验序号	③
步骤要求	将锌片和铜片用导线连接，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象
实验现象
写化学方程 式或解释 实验现象
思考问题 寻找答案	1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？ 2.电子从Zn到溶液中H+经历了哪些途径？ 3.导线在这个过程中起什么作用？ 4.你怎样才能知道导线中有电子流过？怎样才能知道导线中电子流动方向？
组内交流 列出想法

实验序号	④
步骤 要求	将锌片和铜片用导线连接，在导线中间接入一个电流计，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。将锌片和铜片用导线反接电流计再做实验，观察现象
实验 现象
解释实 验现象
思考问题 寻找答案	1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？ 2.电子从Zn到溶液中H+经历了哪些途径？ 3.电流计在这个过程中起什么作用？ 4.你认为这个过程中能量的转化关系是怎样的？
组内交流 列出想法

组内讨论交流和小组之间汇报总结。

【科学探究】原电池的构成条件探究。

［活动形式］学生分组实验。

［实验类型］对比实验。

［实验目的］使学生学会控制实验条件的方法。

［探究活动组织］

1.组织学生根据实验用品，如Zn、Cu、石墨棒、Fe、稀硫酸、乙醇、CuSO4溶液、ZnSO₄溶液，导线、西红柿（或其他水果）、电流计等自己设计对比实验。

2.让学生设计表格整理实验信息，然后将化学事实用化学式表达出来。

3.活动总结汇报。

说明：教师要指导学生设计对比实验方案和编制对比表格。例如：

 

原电池构成部分对比一		实验现象	解释或写化学方程式
稀硫酸	Zn
	石墨
稀硫酸	Cu
	石墨
电流计

 

原电池构成部分对比二		实验现象	解释或写化学方程式
稀硫酸	Zn
	Fe
乙醇	Zn
	Fe
电流计

 

原电池构成部分对比三		实验现象	解释或写化学方程式
稀硫酸	Zn
	Zn
稀硫酸	Zn
	Fe
电流计

原电池构成部分对比四		实验现象	解释或写化学方程式
插在一个 西红柿中	Zn
	Cu
插在两个 西红柿中	Zn
	Cu
电流计

三、问题交流

【学与问1】

在电学中，电流的方向与电子流动方向相反。输出电流的一极是电源的正极，而流入电流的一极是电源的负极。在原电池中，电子从原电池的负极流出，经过导线流入原电池的正极。关于原电池的两极的名称和判断，在课堂探究实验中引导学生结合电学知识学习。经过对几种原电池的研究后，总结出原电池两极的判断方法：活泼金属→发生氧化反应→向外线路提供电子→原电池的负极；不活泼金属（或石墨）→发生还原反应→接受外线路提供的电子→原电池的正极。

【学与问2】

锌锰干电池与我们的生活联系十分密切，几乎每个学生在生活中都使用过锌锰干电池。大多数学生都经历过或听说过由于锌锰干电池的使用不当而造成的损失，关于锌锰干电池在使用时的注意事项可以通过学生讨论，汇集一些实例进行分析，最后总结出锌锰干电池的使用方法和保存时应注意的问题。

【思考与交流】

对于原电池的组成条件，要让学生在课堂中进行实验探究对比分析，在尝试了几种组合实验后自己总结出来。原电池的组成条件可以简单的概括为：两极一液一连线。具体是：

① 有两种活动性不同的金属（或非金属单质）作电极。

② 电极材料均插入电解质溶液中。

③ 两极相连形成闭合电路。

四、习题参考

1.化学电池是把化学能直接转化为电能的装置。其反应的基础是氧化还原反应。

2.一次性干电池中的氧化还原反应是不可逆的，放完电之后就不能再使用。而蓄电池中的氧化还原反应是可逆的，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使生成物恢复原状。

3.从电极材料判断：活泼金属作负极，不活泼金属（或石墨）作正极。从发生的反应判断：发生氧化反应的电极是负极，发生还原反应的电极是正极。

4.家用电器的普及和种类的增加，使得电池的使用量随之剧增。废电池混在垃圾中，不仅污染环境，而且造成浪费。据报道，全国的电池年消耗量为30亿只，因疏于回收而丢失铜740吨，锌1.6万吨，锰粉9.7万吨。另外，普通干电池里含有镉和汞两种元素，这两种元素若污染了土壤和水源，进入人类的食物链，就会发生“水俣病”（汞中毒）和“痛痛病”（镉中毒），这两种工业公害病，都在日本发生过，造成很多人死亡。

为防止悲剧重演，我们应该把废旧电池与其他垃圾分开，集中回收。许多国家都很重视废旧电池的回收，如德国的很多商店要求顾客在购买电池时，同时要把废旧电池交回商店；日本的分类垃圾箱里有一种专门放废旧电池的黄色垃圾箱，垃圾箱的投入口有三个，分别标有普通电池、纽扣电池和其他电池。

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