4.2素养为本的创新实验探究案例——电解原理 说课稿 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

人教版高中化学选择性必修1第四章第二节《素养为本的创新实验探究案例——电解原理》说课稿 各位评委、各位老师： 我今天说课的题目是素养为本的创新实验探究案例——电解原理，我主要从以下七个方面对本节课进行阐述。 1、 教学背景分析 新课标要求学科教学注重发展学生核心素养，重视教学内容的结构化，倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的探究活动，培养学生的创新精神和实践能力。 新人教版教材将电解池安排在高中化学选择性必修1第四章第二节。旨在通过电解池的教学培养学生的“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等核心素养。学习完电解池之后学生将认识实现物质与能量转化的重要途径，对氧化还原、离子反应、电解质溶液原电池等内容形成完整知识体系。 学生在必修二中已经学过原电池的基本原理，对电化学有初步的认识。掌握了化学反应与能量转化、氧化还原反应等知识。此外有强烈的好奇心与探索精神，具备一定的实验操作与探究能力。 2、 实验教学目标 基于新课标要求和提升学科素养需要，确定了以下的实验的教学目标： 1.以电解氯化铜溶液为例，从宏观与微观结合角度分析电解原理，培养宏观辨识与微观探析素养；从假设出发设计探究方案，能发现问题进行创新改进并做实验探究，培养科学探究与创新意识素养； 2.通过预测电解氯化铜产物及实验验证，发展学生对电解池工作原理的认识，建构电解池的一般模型，培养学生的证据推理与模型认知能力； 3.通过电解池实验探究，养成严谨求实的学习品质和良好的科学态度，体验从实验室到氯碱工业生产的改进过程。培养科学态度与社会责任素养。 在教学设计上以实验创新与探究为主线，根据学生已有知识和思维起点，将电解理论的必备知识进行整合，引导学生从装置和原理两个维度建构认知模型，注重培养学生有序认知和关联分析的能力，突破常规教学中教师难教学生难懂的尴尬局面。 3、 实验器材与药品 实验器材与药品如下： 图1 4、 实验创新要点 教材中电解氯化铜溶液采用的是U型管，收集、检验气体均不方便，且产生的有毒气体无法处理吸收；使用笨重的学生电源；另外用此装置电解饱和食盐水时无法添加膜。在本节课我设计了两套的创新装置。优点如下：①装置一体化：集反应、验证、除尾气于一体，操作具有连贯性，演示效果更佳。②实验绿色化：有毒有害气体不会逸出污染空气，绿色环保。③简便灵活化：使用电池组作为移动电源；试剂用量少等。④功能多元化：中间加膜用于电解食盐水。 5、 实验设计思路： 从绿色化学的角度思考教材装置存在的问题，针对上述问题确定改进思路，设计了两组创新装置。实验一——密闭体系化装置（图2）的优点：1.密闭体系，氯气不发生泄漏；2.装置内部附有氢氧化钠溶液的棉花；可处理尾气；3.使用电池组作为移动电源；4.中间可加膜；或者注入有色离子的琼脂，用于探究阴阳离子移动方向。 图2 图3 实验二——微型化装置（图3）的优点：1.微型化实验，反应剂量小；2.装置简单，成本低，操作简便；3.现象直观明显，电解效率快；4.塑料瓶自动液封收集氯气，检验方便，检验后将产生的有毒气体直接挤入氢氧化钠溶液中，无污染。 在应用模型分析电解饱和氯化钠时，可使用nobook虚拟仿真实验进行装置的设计与改进，增加趣味性。连接装置后按下开关会呈现氯碱工业原理的微观动画，便于学生直观理解。 6、 实验教学过程 接下来，具体的实验教学过程分为5个环节。 环节一情境激趣 再识电解 展示电解全球无淡化海水制氢视频，吸引学生的兴趣。引导学生回顾初中电解水实验知识，提出问题，电既然能分解水，氯化铜溶液在通电情况下是否分解为Cu和Cl2。基于POE教学策略的指导，引导学生作出预测。 环节二探究生趣 实验创新 学生阅读教材上的装置，若作为分组实验，从绿色化学的角度思考存在哪些不足？组织学生讨论发现问题，1.装置为敞开体系，可能造成污染；2.反应试剂量大；3.使用笨重的学生电源，携带不方便； 针对问题不足确定改进思路，指导学生用提供的仪器做实验设计。 环节三分组实验 合作升趣 利用设计的创新装置进行分组实验，引导学生观察现象。 与电源负极相连的石墨上覆盖一层红色的固体，与电源正极相连的石墨棒上有气泡产生，用湿润的KI试纸进行检验，试纸变蓝。通过实验获得证据，由证据推理得出结论：CuCl2在通电条件下生成Cu和Cl2。 环节四剖析原理 建模探趣 通过问题链引导学生从微观角度进行探析：通电前，氯化铜溶液里存在哪些离子？如何运动？通电后，电子流向和阴阳离子如何运动？教师利用多媒体技术，模拟这些过程中微观粒子的变化情况，利于学生直观理解电解的实质。 学生尝试写出电极反应式进行符号表征，并得出该实验的离子放电顺序。此时教师再设疑，阴极为什么是Cu2+优先H+反应？阳极为什么是Cl-优先OH-反应？引导学生思考这是与阳离子和阴离子的得失电子能力强弱有关，强者优先反应。离子的放电顺序实质上就是阴阳离子得失电子的能力顺序。 将电解理论的必备知识进行整合，引导学生从装置和原理两个维度建构电解池认知模型。 应用模型分析电解饱和食盐水。从溶液中存在的离子、电极反应类型、产物预测等问题进行理论分析。若用普通电解池制备Cl2、H2 和NaOH存在哪些问题，又怎样进行改进？使用nobook虚拟实验进行装置设计，让学生体验有趣的实验操作。经过探讨可以添加离子交换膜进行改进，即为氯碱工业的实际生产。 环节五总结固趣 凝练思维 最后，学生总结本节课的收获，通过推理推测-设计方案-实验探究-模型建构与应用，理解学习了电解池原理，体会了科学探究的一般思维方法。 7、 实验效果评价与反思 本节课的创新实验有以下的优点： 1. 从绿色化学角度设计实验创新装置，无氯气泄露，安全环保； 2. 实验操作简单、效率高，微型化装置方便分组实验与师生互动； 3. 两组实验创新装置均现象明显，有利于证据推理与符号表征； 4. 密闭体系化装置也可改装用于模拟膜法氯碱工业生产、双液电解等。 教学反思：在POE教学策略的指导下，学生通过预测、实验创新、实验观察、总结解释、模型建构等环节，发展了化学学科核心素养；通过实验探究激发学习化学的积极性，避免了学习电化学知识的枯燥，充分发挥学生的主体作用； 存在的不足：a.密闭体系化装置价格较高，用作分组实验成本高；b.塑料管需使用注射器加入溶液，实验准备时间较长； 学科网（北京）股份有限公司 $$