第四章 化学能转化为电能 教学设计 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

高中新课程新教材优质课评选 《化学能转化为电能——电池》大单元教学设计 1 宏微结合揭秘化学能转化成电能单元学习基本信息 学科 化学 实施年级 高二年级 课程标准模 选择性必修主题 1：化学反应与能量 使用教材 鲁科版选择性必修一 单元名称 第 1 章第 2 节 化学能转化为电能-电池 单元课时 2 引领性学习主题 【研读课标找到依据】 普通高中化学课程标准是高考命题、教材编写的主要依据，也是教师课堂教学的依据，要依据课程标准发展学生素养。本单元的学习主题为“化学能转化为电能”，《普通高中化学课程标准 （2017 年版 2020 年修订）》 （以下简称新课标）内容要求：“认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。了解原电池及常见化学电源的工作原理。” 【梳理教材准确定位】 本主题单元内容以鲁科版教材为基础，综合课标要求和三个不同版本教材确定。鲁科版教材将该部分内容放在了化学反应的热效应之后，如下图所示： 化学反应的热效 化学反应转化为电能 电能转化为化学能 本节在学生已经建立起电极反应的概念并能够正确的判断正极和负极的基础上，精心设计、构建了一个内容体系，以学生熟悉的自发的氧化还原反应为研究对象，通过将其拆开在两个电极上分别进行氧化反应和还原反应实现化学能向电能的转变，并采用逐步深入的研究手段，介绍原电池的工作原理。通过单元教学重点帮助学生建立对原电池工作原理、原电池构成要素及其相互关系的本质认识，形成解决化学能转化为电能的一般思路和方法，为解决复杂问题提供思考框架，从而促进学生“模型认知”这一核心目标的发展。 【单元知识结构】 本单元共安排了 2 个课时的教学内容。第 1 课时为：原电池的工作原理，第 2 课时为化学电源。本节内容以电化学认识模型的建构、发展为暗线展开。在“探秘铜锌原电池”活动中，通过预测性问题“图中装置是否能够构成原电池将化学能转化为电能？”探查学生的认识基础，进而通过实验后的讨论，从电极反应、电化学过程等角度发展学生对原电池工作原理的认识，并利用双液原电池模型澄 2 清学生对“电流是怎样产生的”这一问题的迷思认识，加强对原电池工作原理的理解。后续通过对干电池、蓄电池的装置构成介绍和原理分析，一方面丰富学生对电池的认识，另一方面发展学生对应用电化学认识模型并结合所给信息分析真实复杂电池的能力。最后通过活动探究“设计一个简单的燃料电池”，将学生对电池的认识从“分析解释”水平提升到“简单设计”水平。 运用 “价—类”二维图将不同化学电源关联，将知识结构化。 【了解学情有的放矢】 在知识方面，学生的先前知识是氧化还原反应，知道氧化还原反应的实质是电子的转移， 能较为熟练地分析氧化还原反应中得失电子的情况；从能量转换的角度，学生知道化学能可以转换成热能，同时还知道日常生活中用到的电池能够为用电器提供电能，为本节课通过单液原电池装置实现化学能向电能的转化打下了基础。对于氧化剂和还原剂发生反应且电子从还原剂直接转移给氧化剂，同时伴随着化学能向热能的转化，学生已有了基本认识，但尚不清楚如何把氧化还原反应拆成两个半反应在不同的区域进行，并且通过何种方式、何种装置传递电子，实现化学能向电能的转化，对电池的认识还没有深入到微观这一层面。因此，在本单元教学中，很重要的一点就是需要从原理、装置的角度剖析电池是如何工作的，让学生从微观视角深层次理解电池的构成要素及其工作原理。 学生学习中可能存在的学习障碍有： 学生很容易形成对原电池的错误认识。如: 原电池的负极必须是较活泼金属、原电池的负极一定和电解质溶液发生反应等等。这些错误认识均来自于对铜锌原电池的刻板认识。一部分学生只关注电池的构成要素，缺乏对各要素所起功能及各要素之间内在关系的理解；一部分学生的认识角度单一，仅具有电极反应单一的认识角度。因此，在本单元教学中，首先通过铜锌原电池建立原电池的基础模型，再利用化学电源的工作原理进一步修正基础模型，建立并完善分析原电池系统的认识角度( 电极反应、电极材料、离子导体、电子导体) 以及各角度之间的关联，形成解决化学电源问题的一般思路和方法。 【素养导向的学习目标】 本单元的教学重在发展学生从原理和装置两大维度建立原电池的一般模型，并 3 具体细化各认识角度及各角度之间的关联，为解决原电池问题建立思维框架，发展学生 “模型认知”的核心素养。 【教学目标】 【单元教学目标】 学科核心素养 化学能转化为电能-电池 对应的素养 A 宏 观 辨 通过对铜锌原电池的分析，理解铜锌原电 识与微观探析 池的工作原理，形成原电池的认识模型，并能 A、B、C、D B 变 化 观 用模型解释陌生原电池的工作原理