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    在阅读:“导学案”教学法在培养学生化学学科思想和  上传:郭述猛  点击:809次  上传时间:2020-01-04  

“导学案”教学法在培养学生化学学科思想和方法的探究

——以高三二轮复习《原电池和电解池的工作原理》为例

摘要:新课程标准化学核心素养中的“证据推理与模型认知”这一层面要求学生能建立认知模型,并能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律,使学生形成化学学科的思想和方法。结合本组区级课题“运用导学案促进高中学生化学学习能力培养的研究”,本文以“原电池和电解池的工作原理”二轮复习课堂教学为例,探究“导学案”教学如何培养学生“证据推理与模型认知”的核心素养。

关键词:导学案 电化学 模型认知 证据推理

导学案是以新课程标准为指导、以素质教育要求为目标,结合学校实际情况,体现校本教研,由预习案、教学案、巩固案、检测案等有机组合,用于引导学生自主学习、主动参与、合作探究、优化发展的学习方案。是校本课程体系的重要组成,是教材的有益补充,是学生学会学习、学会创新、学会合作,自主发展的路线图。目标是培养学生的学习能力,提升学科核心素养,为学生的终身学习奠定基础。

一、高考要求

电化学是高中化学的重要内容之一,同时今年的化学诺贝尔奖也颁给了锂电池的重要贡献者,明年高考电化学必然是热点。高考考纲要求理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。每年高考试题中电化学以选择和填空两种题型出现,选择主要考查原电池和电解池工作原理,填空考查电极反应式的书写和相关计算。

二、“预习案”两种基本模型的认知和构建

高三二轮复习课课堂容量大,综合性强,提前预习是课堂教学目标得以完成的前提,尤其是对于一些基础不好的学生,通过提前预习可以达到对旧知的再现和对自己存在问题的挖掘,使其课堂复习目标性和针对性更强。在“原电池和电解池工作原理”这一课时的预习案中,笔者设计了氢氧燃料电池和电解水两种简单基本模型让学生达到旧知的再现和问题的提出。学生课前通过回忆、看教材填写好相关内容,对于完成不了的当作重要问题课堂解决。这种原始模型认知和构建的预习方法,比起学生毫无目的的看教材针对性更强、实际效果更好。

附:预习案 两种基本的原电池和电解池模型

项  目

原电池

电解池

认知两

种模型

能量转化

电极反应

负极:

正极:

阳极:

阴极:

电子流向

离子流向

阳离子:

阴离子:

阳离子:

阴离子:

电极现象

负极:

正极:

阳极:

阴极:

pH变化

负极:

正极:

阳极:

阴极:

三、教学案”的问题解决和拓展运用

在课堂教学中用5分钟左右的时间组织学生以学习小组为单位讨论“预习案”,通过组员间的交流、合作完成“预习案”上的所有内容,然后选取3个小组展示其预习成果和未解决的问题。教师通过学生的展示和提问针对性地辅导,然后展示正确答案,并给学生几分钟时间去理解,同时展示多种原电池和电解池装置,引导学生思考、归纳、总结其工作原理与模型的关系,达到由个别到一般的提升。完成这一任务后选取几个典型例题达到学以致用,训练学生解决实际问题的关键能力。

附:教学案 1、两种基本的原电池和电解池模型

项  目

原电池

电解池

认知两

种模型

能量转化

化学能转化为电能

电能转化为化学能

电极反应

负极: H2-2e- == 2H+

正极: O2+4e- == 4OH-

阳极:4OH--4e- = O2+2H2O

阴极:2H++2e- == H2

电子流向

由a经导线到b

由负极到阴极,由阳极到正极

离子流向

阳离子: 移向正极

阴离子: 移向负极

阳离子: 移向阴极

阴离子: 移向阳极

pH变化

负极: 变小

正极: 变大

阳极: 变小

阴极: 变大

2、课堂例题

1:已知:H2O2是一种强氧化剂。Mg­H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如图所示。该电池工作时,下列说法不正确的是(  )

A.Mg电极是该电池的负极

B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应

C.该装置能将化学能转化为电能

D.溶液中ClMg电极移动

解析:选B 组成的原电池的负极被氧化,镁为负极,故A正确;双氧水作为氧化剂,在石墨电极上被还原成水,发生还原反应,故B错误;该装置是原电池,将化学能转化为电能,故C正确;原电池中,阴离子移向负极,Mg电极为该原电池的负极,则ClMg电极移动,故D正确。

2:如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是(  )

A.a为电池的正极

B.电池充电反应为

LiMn2O4===Li1-xMn2O4xLi

C.放电时,a极锂的化合价发生变化

D.放电时,溶液中Lib向a迁移

解析:选C 图示所给出的是原电池装置。A项,由图示分析,金属锂易失电子,由原电池原理可知,含有锂的一端为原电池的负极,即b为负极,a为正极,正确;B项,电池充电时为电解池,反应式为原电池反应的逆反应,正确;C项,放电时,a极为原电池的正极,发生还原反应的是Mn元素,锂元素的化合价没有变化,不正确;D项,放电时为原电池,Li为阳离子,应向正极(a极)迁移,正确。

四、“巩固案”规律的总结和升华

课堂中典型例题的讲解和练习让学生感受到了从模型总结到规律再到运用的一般过程,虽然电池种类成千上万,但核心原理却是一样的,这便是电化学装置的工作原理,同时也遵循物理学科中的电路知识。此时再一次以模型拓展、归纳达到经验的总结、规律的发现,揭示其本质与规律。
附:巩固案

1、原电池和电解池工作原理

项  目

原电池

电解池

能  量

化学能转化为电能

电能转化为化学能

电极反应

负氧正还

阳氧阴还

电子流向

负极经导线到正极

负极到阴极,阳极到正极

离子流向

阳离子移向正极

阳离子移向阴极

pH变化

负小正大

阳小阴大

2、解题前提:准确判断电极

五、“检测案”的及时反馈和评价

课堂实效的落实需要一定的练习来加强,课堂效果的反馈也需要学生的作业来反馈。在课堂的最后,通过一定数量的习题来检测本堂课学生的掌握情况,也是学生知识巩固的重要方法。本堂课最后选择了5个工作原理的选择题,检测学生的巩固情况。课后统计正确率达到了92%,说明学生解决此类问题方法基本掌握,规律已经形成。

附:检测案

1.天然气的主要成分为CH4,可将CH4设计成燃料电池,来解决能源问题,装置如图所示。在标准状况下,持续通入甲烷,消耗甲烷VL。下列说法错误的是(   )

A.当0

CH410OH-8e== CO32-7H2O

B.正极反应式为O2 +4H+ +4e==2H2O

C.当V=67.2L时,电池总反应方程式可写为:

CH42O2NaOH== NaHCO32H2O

D.电解质溶液中的Na+向正极移动

2.镁电池作为一种低成本、高安全的储能装置。一种以固态含Mg2+的化合物为电解质的镁电池的总反应为:xMg+V2O5 MgxV2O5。下列说法错误的是(       )

A.充电时,阳极质量增加

B.充电时,阴极反应式:Mg2++2e=Mg

C.放电时,正极反应式为:V2O5+xMg2++2xe=MgxV2O5

D.放电时,电路中每流过2mol电子,固体电解质中有1molMg2+迁移至正极

3.双极膜(BP)是阴、阳复合膜,在直流电的作用下,阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+OH,作为H+OH离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HCl,其工作原理如图所示,M、N为离子交换膜。下列说法错误的是(

A.阴极室发生的反应为2H++2e=H2

B.M为阳离子交换膜,N为阴离子交换膜

C.若去掉双极膜(BP),阳极室会有Cl2生成

D.电路中每转移1mol电子,两极共得到0.5mol气体

4.铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺,装置如图所示。若上端开口关闭,可得到强还原性的H·(氢原子);若上端开口打开,并鼓入空气,可得到强氧化性的·OH(羟基自由基)。下列说法错误的是

A.无论是否鼓入空气,负极的电极反应式均为Fe-2e=Fe2+

B.不鼓入空气时,正极的电极反应式为H++e===H·

C.鼓入空气时,每生成1mol·OH有2 mol电子发生转移

D.处理含有草酸(H2C2O4)的污水时,上端开口应打开并鼓入空气

5.锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH+2H2O===2Zn(OH)42-。下列说法正确的是(     )

A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动

B.放电时,负极反应为:Zn+4OH-2e===Zn(OH)42-

C.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小

D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)

答案: BADCB

五、课后反思

本堂课从以两种基本的电化学装置为模型,让学生从认识模型开始,逐步提升到运用模型解决问题,最后通过分析、推理总结出了研究对象的本质和规律。从课堂检测情况来看,也达到了很好的教学效果。高中化学知识仍然是化学学科的入门阶段,对于初学者来说,通过导学案的引导、探究,建立认知模型,从个别到一般的学习方法很有助于学生形成化学学科的思想和方法。能很好的培养学生沟通合作、自主发展、终身学习的能力。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准[S].北京:人民教育出版社,2017.

[2] 人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书·化学[M].北京:人民教育出版社,2003.

[3]苏秋颖,胡媛媛.从证据到证据推理[J].中学化学教学参考201711:69-71.

[4]许华红.基于项目的学习文献综述[J].教师博览(科研版)2014:69-71.

[5]“导学案”教学模式在教学中的应用[J]. 徐博文. 教育艺术. 2014(06)


文章来源:本人原创  审阅:郭述猛

 
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