能量的充分利用优秀教案说课稿

教学设计

基本信息

姓

名

学

科

年

级

学习领域/模块

张晨颖

化学

高二

学

校

联系电话及邮箱

教科书版本及章节

中央民族大学附属中学

18813140178 zhangchenying1013@163.com 人教版选修四第四章第三节

化学反应原理

课时教学设计

课题

课型

电解原理的应用—为纪念币“穿”铜衣

新授课■

章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□

1.

教学内容分析

（1）理论依据与指导思想：发展学生的核心素养旨在发展学生的科学精神，和以实验为基础，发展学生的创新思维能力。科学研究的核心关键在于模型的发现、建构和不断完善。

（2）教材内容分析：本节内容选自人教版高中化学选修四《化学反应原理》第四章电化学第三节电解池，教材分为两部分：第一部分电解原理，第二部分电解原理的应用（氯碱工业、电解精炼铜、电镀等）。本节课是第二课时，有关电解原理的应用-为纪念币穿铜衣。

（3）新课标分析：新课程标准提出要了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，并将简单的电镀实验列为学生必做实验。电解属于电化学知识范畴，是中学化学理论体系不可缺少的一部分，是氧化还原反应、原电池理论、电离理论等知识的综合运用。

（4）学科及社会价值：从物质转化和应用的视角，知道在化工生产和实际问题中，人们常常需要通过电解使许多不能自发进行的氧化还原反应顺利进行。电解在人类社会发展史上曾起到过划时代的意义，教材集中体现了其社会价值。

综上，本节课的教学设计是将理论与实际问题相联系，重点以电解在实际生产中的应用为主线。通过“为纪念币穿铜衣”这一主题，加深对电解原理、电解模型及其构成要素的理解，在此基础上对电解进行深度学习，介绍电解原理的应用-电镀。使学生更加牢固地掌握电能转化为化学能的条件和方法，进一步加深对氧化还原反应本质的理解，提高辩证思维能力。

2.

学习者分析

（1）

已有知识：通过调查问卷分析（见附录表1），显示有92.7%的学生对于电解池有了初步了解，也知道电解池与原电池的区别，了解外加电源的作用；对于电解池中电极的判断大多数学生已经掌握，但仍有20.6%的学生认为阳极一定是惰性电极，有27.8%的学生不会判断溶液中阴阳离子的移动方向，有85.6%的学生清楚阳极失电子的顺序，54.6%的学生知道阴极得电子顺序，而对于建构的电解模型、构成要素及要素之间的相互关系，只有不到一般的学生有所掌握。

（2）

障碍点：电解模型的应用、完善和迁移，及电镀模型的建构。

（3）

待建构发展能力：完善建立电解微观粒子模型，运用氧化还原理论分析电解物质转化，以及在生产生活中的应用，建立对电化学过程的系统分析思路，提高学生对电化学本质的认识。

3.

学习目标设计

（1）小组讨论交流，利用电解原理模型，画出镀铜实验装置图，在分析讨论中不断地修正和完善电解模型，得出电镀模型，培养学生的知识迁移能力，模型认知素养，能够应用模型解决实际问题，揭示问题的本质。

（2）设计实验探究方案并实施，观察实验现象，自主分析微观粒子的运动，学会从氧化还原角度、物质转化角度分析实际问题。培养学生科学探究思想，提高“宏观辨识与微观探析”、“证据推理”的学科素养。

（3）会依据信息资料和实验现象分析复杂工业体系镀铜原理，培养学生解决综合复杂问题的能力，发展学生的模型素养（模型应用、模型迁移）。

4.

学习重点难点

重点：从氧化还原角度、物质转化的角度分析实际问题，完善电解原理模型，完成电镀模型建构，更深层次理解电解原理及其应用。

难点：在复杂工业体系中分析镀铜原理，解决实际问题，完善电镀模型。

5.

学习评价设计

（1）通过对如何给纪念币“穿”铜衣这一问题的思路想法交流，初步诊断和发展学生对已学电解知识的迁移运用能力。（评价标准：是否从物质转化等多角度合理分析实际问题）

（2）通过设计实验方案和对电解原理的深入分析，诊断和发展学生对电解模型的认识进阶（物质水平、微粒水平），以及对电镀模型的概括总结能力。（评价标准：是否从实际生产的角度去考虑问题）

（3）通过实验探究—为纪念币穿铜衣的实际操作，诊断和发展学生化学实验探究的水平和实验化学的综合素养。（评价标准：实验的动手操作能力以及对实验现象的详细记录与分析）

（4）通过对复杂体系中镀铜液的资料分析与实验探究，诊断和检验学生课堂学习效果，发展学生解决综合复杂问题的能力。（评价标准：是否学以致用，从电解、电镀模型角度分析问题）。

6.学习活动设计

教师活动

真实情境问题引入

【阅读资料】有关不同材质纪念币的介绍，引出本节【倾听、思考】

课主题—为纪念币“穿”铜衣。

资料一：

分析对于钢芯镀镍、钢芯镀铜材质的纪念币，如何在钢芯的表面镀上一层金属镍和铜。

学习活动

设计意图：在真实问题情境中，激发学生的研究兴趣，促进学生学习方式的转变。

环节一：如何给纪念币“穿”铜衣？

教的活动1 【驱动性问题链】如何给纪念币“穿”铜衣？

1.

请简单分析你的思路原理。

学的活动1 【讨论交流】

小组内互相讨论，各组交流思路想法。

2.

依据电解原理模型画出镀铜的实验装置图。

铜溶液，硝酸铜溶液，电源，导线，电解槽）

3.

请结合已学知识总结概括什么是电镀？

镀模型。

画出实验装置图并简要分析实（实验用品库：石墨，铜片，硫酸铜溶液，氯化验原理。

【总结】电镀的概念。

应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的【提取概括】

提取电镀的构成要素，在电解模型基础上进行完善，初步建构电镀模型。

4.

根据电解原理模型和电镀的概念，抽象概括出电方法。

设计意图：①基于真实情景问题的解决，引导学生回顾电解模型及其要素。

②通过对比实验，抽提电镀的构成要素，自主建构电镀模型。

环节二：实验探究—给纪念币“穿”铜衣

教的活动2 【实验探究】

学的活动2 【小组汇报】

利用所给药品和电极，分组实验。（温馨提示：按照仔细观察实验现象并分析原理。

实验装置图连接好仪器，待一切就绪，打开电源，计（书写电极方程式）

时2分钟，关闭电源。）

仪器：学生电源（3V），电极（石墨，铜片），

电解槽（6.5×6.5×4.5cm），

试剂：0.50mol•L-1CuSO4溶液；

0.50mol•L-1CuCl2溶液；

0.50mol•L-1Cu(NO3)2溶液；

设计意图：宏微结合分析给纪念币穿铜衣，进一步掌握溶液中微粒放电顺序，进一步理解深化电镀模型及其构成要素。

环节三：评价镀层效果，分析影响镀层质量的原因

教的活动3 学的活动3 【思考】根据实验探究情况，评价纪念品镀层效果，从镀件是否光亮、均匀、致密等并分析影响镀层质量的原因（从电镀模型构成要素角角度进行评价。

度分析）。

根据电镀模型分析影响镀层质量的原因。

设计意图：加深学生对电镀模型及其构成要素的理解和掌握。

环节四：

复杂体系中电镀模型再完善

教的活动4 之一是酸性镀铜液，由CuSO4·5H2O（160-220 g/L）、教的活动4 仔细阅读资料，小组交流讨资料二：工业上常用酸性光亮镀铜工艺的电镀液体系【阅读资料】

浓H2SO4（30-60 mL/L）和Cl-（20-120 mg/L）组成。

论，分析酸性镀铜液中各组分的（1）已知酸性溶液中金属铜在阳极失电子主要产生作用。

Cu2+，但也会产生少量的Cu+，

Cu - e- →

Cu+（反应快），Cu+ - e- →

Cu2+（反应慢）

由于生成Cu+的速度要快于生成Cu2+的速度，因此Cu+

将会在溶液中不断积累，酸性条件下会发生歧化反应

生成Cu2+和Cu，生成的铜沉积在镀件表面，会产生

毛刺、粗糙的镀层。

（2）Cu+ + C1- →

CuCl-，加入适量的氯离子可得到

饱满光亮的镀层，减少一价铜的影响，降低镀层的内

应力，调节镀层晶粒大小。此外，Cu2+ + 2Cl- + e- →

CuCl2-（+0.2~0V），CuCl2- + e- →Cu + 2Cl-，Cu2++2e-

→

Cu（0~ -0.1V），溶液中存在Cl-导致Cu2+离子

放电反应。

（选自董强，《酸性光亮镀铜工艺的研究》）

【演示实验】

【小组观察与讨论】

的还原峰电位显著正移, 说明镀液中Cl-加速Cu2+的

1.

按照如下装置，模拟工业上复杂电镀液体系进行1.

描述观察到的实验现象。

电镀铜实验。（电镀时间：2min，电压：3V）

2.

尝试分析酸性镀铜液中镀铜的原理（宏观实验现象与微观本质相结合）。

3.

评价镀层的效果。

电镀液配方：CuSO4·5H2O 180 g/L、浓H2SO4 40 mL/L和Cl- 60 mg/L。

2.

利用手持技术pH传感器检测反应过程中溶液pH的变化过程。

设计意图：初步了解复杂电镀液体系电镀铜，尝试从模型构成要素角度分析理解各组分的作用，进而加深对电镀模型的理解，发展学生的模型预测与应用能力，培养学生从资料获取有效信息的能力。

6.

板书设计

7.

作业与拓展学习设计

拓展学习一：利用电解原理，分析惰性电极电解饱和氯化钠溶液。

（1）

画出电解实验装置图，指明各构成要素以及要素之间的关系；

（2）

书写电极方程式和总反应方程式，并描述实验现象。

（3）

写出至少三个电解饱和氯化钠溶液在工业上的用途。

拓展学习二：矿石中富含有各种金属元素，对于像钠、钙、镁、铝这样的活泼金属，如何从矿石中提炼出来，说出你的思路想法，并画出实验装置图。

9.特色学习资源分析、技术手段应用说明（结合教学特色，可选择撰写）

以真实情境问题“给纪念币穿铜衣”这一素材作为整节课的问题链，激发学生的主动性，促进学习方式的转变，发展学生的核心素养，开展素养为本的教学，在解决真实问题中提升学生“从宏微观结合的视角分析与解决实际问题”的能力，培养学生“运用化学反应原理解决实际问题”的能力，发展了学生的模型素养（模型认知、模型应用、模型迁移）。

此外，借助手持技术pH传感器检测溶液中pH的变化，将信息技术与教学进行融合，培养学生微观辨析、证据推理的能力，促进学生科学素养的提高。

对电镀铜的实验装置进行改进。

10.教学反思与改进

本教学设计在实际教学过程中，通过学生的课堂表现，有以下几点感触：

（1）

环节一对于如何给纪念币穿铜衣，让学生先依据原理画实验装置图，但由于大家对电解模型的掌握不是很好，导致课堂实际效果不太好，只有个别学生画出了电解装置图，大多数学生不知道如何下笔，这可能是由于给学生的指令不是很清晰，学生不知道该从哪方面思考。

教学改进：调整教学策略，先让学生讨论如何给纪念币穿铜衣的不同方法，进一步让学生依据其中一种方法—电解法来设计镀铜的实验装置图。

（2）

对于电镀模型的建构，是让学生从实验探究过程中，总结分析得出。根据课堂表现绝大多数的学生都能轻松回答，对学生而言这个问题的设计就缺少一些挑战性。

教学改进：应让学生根据电解模型和镀铜实验装置图，分析电镀的概念和电镀模型，实验探究环节放在模型建构之后，对学生会更有挑战性意义。

电解原理的应用—前测调查问卷

调查对象：高二9班、高二10班（普通班）

总人数：97人

核心知识点

调查结果-比例(%）

1.请写出电解池外接电源、电解质溶液、电极、闭合回路（92.7%）

的构成条件

阳极一定是惰性电极（20.6%）

电解质溶液自身发生氧化还原反应（84.5%）

2.电解池与原电池的异同之处有哪些？

3.如何判断电解池的电极

相同点：都存在电子的得失，发生氧化还原反应（89.7%）

不同点：电解池有电源，原电池没有电源（97.9%）

电解池是阴阳极，原电池是正负极（87.6%）

与电源正极相连的是阳极，与负极相连的是阴极（82.5%）

活泼金属作阳极（23.7%）

阳极相当于原电池的负极，阴极相当于原电池的正极（17.5%）

阳极失电子，发生氧化反应；阴极得电子，发生还原反应（34%）

3.电解池中阴阳离子移动方向

溶液中阳离子向阴极、阴离子向阳极移动（51.5%）

阳离子向正极，阴离子向负极移动（20.6%）

不清楚溶液中离子移动方向（27.8%）

4.阴极得电子顺序与阳极失电子顺序

阳极：活性电极＞Cl-＞OH-＞含氧酸根SO42-、NO3-（20.6%）

Cl-＞OH-（65%）

阴极：溶液中阳离子得电子（10.3%）

Ag+＞Cu2+＞H+＞Zn2+＞Na+（21.6%）

与金属活动性顺序相反，越不活泼金属，越容易得电子（33%）

5.请画出电解模型及构成要素

电解模型（43.3%）：

构成要素（47.9%）：电子导体、离子导体、得电子场所、失电子场所