基于教学内容结构化的设计与实践--------以“化学反应与电能”为例.pdf

基于教学内容结构化的设计与实践-----
---以“化学反应与电能”为例

一、问题的提出

“新课标”提出重视开展“素养为本”的教学。即“倡导真实问题情境的创
设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计”。《普
通高中化学课程标准(2017年版)》提出“化学教学内容的组织，应有利于促进
学生将化学学科知识向化学学科核心素养的转化，而内容的结构化则是实现这种

转化的关键。

结构化可以将化学知识关联形成有机整体，有利于化学知识的记忆、存储和
检索，有利于提升学生的化学认知结构品质，使之具有简约性、关联性与逻辑性，
从而提高知识的迁移能力，并使知识具有自我生长的活力，在真实问题情境中生
成新知识、新方法、新思想。新课标中明确提出化学教学内容结构化有以下三种
形式(知识关联、认识思路与核心观念)进行教学任务的设计、学生活动的开展、

真实情境的创设、实验方案的设计或探究等。

二、教材及思路分析

“化学反应与电能”作为“化学反应与能量变化”这一章的第2节内容，与
选择性必修中的“电解池”“金属的腐蚀与防护”都有直接的关联，可以说这是

本节知识的统领性和关键性内容，也是进行单元化设计的“基点”。

因此进行结构化教学设计有利于增强学生对“原电池”这一概念的结构化认
识，它能将学生从抽象化，记忆化的学习中“解放”出来，使学生能集中精力
去理解核心知识的内涵和价值，围绕核心知识建构知识体系，迁移运用核心知识

分析和解决问题。

三、教学目标
①知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化

②以原电池为例认识化学能可以转化为电能

③从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理

四、教学过程

【情境创设】新浪新闻：数据告诉你为什么出现全国“限电潮”？会常态化

吗?

【学生活动】电不够用，因为我国主要的是煤炭发电。

火力发电中，能源的利用率仅为30%~40%，因此我们不得不思考能不能减少

中间的能量转化环节，将化学能直接转化为电能？

【提出问题1】我们所学的化学反应中，什么类型的化学反应有电子的转移？

【学生活动】氧化还原反应。

【提出问题2】通常氧化还原反应中没有电子的定向移动，所以我们还需要

某种装置把电子导出反应体系，使其定向移动形成电流。

【设计意图】通过煤炭发电效率低并提出问题，使学生思考能否有装置直接

将化学能转化为电能。因此带着问题进入学习，学生的积极性得以大大的提高。

【学习任务1】原电池概念

【实验探究】（1）将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。

现象：锌片上有气泡产生，铜片无变化

（2）将锌片和铜片用导线连接起来后插入稀硫酸中，观察、比较导线连接

前后的现象。
现象：导线连接后铜片上产生气泡

（3）用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏

转。

现象：铜片上产生气泡，电流表指针发生偏转

【设计意图】通过三个层层递进的实验，使学生认识到锌与稀硫酸的反应，
可以通过某种装置使其的化学能转化为电能，同时得出原电池的概念。但对于现

象不多分析，仅仅知道原电池的概念。

原电池：将化学能转化为电能的装置。

【学习任务2】电极反应式的书写

问题1:铜片表面产生的气体是什么？并分析铜片表面是如何得到该气体？

【学生活动】氢气，氢离子的电子产生的。

【深入思考1】电子哪里来的？

【学生活动】锌失去电子，通过导线到了铜表面。

【深入思考2】电子为什么会持续从锌片流向铜片呢？

【学生活动】学生陷入了思考，无法回答。

想象类比：水的流动-----动能：动能来自势能转化（高处→低处），存在

重力势能差。

电子流动-----动能：动能来自电子的势能转化（电势能高处→电势能低

处），存在电势差。

【教师活动】铜片表面发生的反应：2H+2e===H↑，锌片表面发生的反应：
+-2

Zn-2e-===Zn2+。

这种式子代表两个电极上发生的反应，我们称之为电极反应式。
【提出问题】从氧化还原反应的角度分析，铜片和锌片上分别发生了什么反

应？

【学生活动】铜片表面发生了还原反应，锌片表面发生了氧化反应。

【教师活动】将两条电极反应式合一起，就是一条完整的氧化还原反应。因
此我们可以得知，原电池可以实现将一条氧化还原反应拆开在两个电极上发生，

得以让电子产生定向流动。

问题2：以上现象说明氢离子向哪极移动？为什么？

【学生活动】铜电极表面有很多电子，带负电，对溶液中的阳离子有吸引力，

所以氢离子移向铜电极。

问题3:按照正负电荷相互吸引的理论，溶液中的硫酸根离子应向哪极移

动？

【学生活动】锌片失去电子，使得锌附近带正电，对溶液中的阴离子有吸引

力，所以硫酸根离子移向锌电极。

【设计意