复习题课堂实录【3】

用平板辅助教学，创高效互动课堂

氢氧燃料电池

姓名：刘婷婷

学校：宜昌市三峡高级中学

一、教材

1、教材位置

燃料电池相关内容在必修2第二章化学反应与能量第二节化学能与电能第2课时发展中的化学电源中最后一部分首次提出，在选修4《化学反应原理》第四章电化学基础第1节化学电源第3课时继续深化。

2、课标要求

在2017年版普通高中化学课程标准中必修二和选修四共提出以下6点：

（1）要求学生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转化为电能；

（3）体会开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性；

（4）了解燃料电池的应用；

（5）能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义；

（6）化学反应与能量要求学生必做实验为制作简单的燃料电池。

3、教材功能

人教版必修23张图片作为素材，让学生知道生活前端燃料电池的应用实例；人教版选修4以一张燃料电池工作原理图和一张燃料电池汽车图片，让学生自主构建燃料电池的原理，结合教材文字感知燃料电池的环保，可发展性。但缺乏真实动态的指导实验，理论性强，缺乏直观性感受，这是增补实验的原因之一。

二、学情

增补实验的授课对象是高二上的学生，增补时间是学生学习选修四燃料电池

1、学生的认知特点：记忆力趋于成熟，意义识记取代机械记忆；抽象逻辑思维趋于理论性；辩证逻辑思维较成熟；敢于大胆发表见解、喜欢质疑。

2、学生的技能基础：能正确书写简单原电池的电极反应；能判断原电池的正负极；能根据指导完成基本实验操作。

3、学生的思维起点：知道原电池的形成条件；知道太阳能电池板是太阳能2019-5-20 1

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转化为电能的装置；知道氢气与氧气在点燃的条件下反应生成水；知道电解水可以获得氢气和氧气。

4、学生的思维障碍及其解决方式：高二学生正处于具体形象思维到抽象逻辑思维的转型期，虽然已经具有一定的抽象逻辑思维，但仅通过教材上燃料电池部分给的一张图和原电池的原理分析，无法理解燃料电池的真实性。他们质疑“燃料电池真的能产生电流吗？”，疑惑

“要产生电流是否需要点燃条件？”，好奇“燃料电池的工作原理与原电池有何异同点？”这是增补本实验的原因之二。

三、实验

1、实验用品

（1）仪器：15W的太阳能电池板（1个）、具支U型管（1支）、小气球（2个）、经过淬火处理的石墨棒（两支）、工作电流为20mA左右的音乐贺卡（教师也可根据自身需求选用其它的用电器，如电动小马达，小风扇。根据电解水的时间长短，氢氧燃料电池可产生10-35mA的电流不等）

（2）试剂：2mol/L硫酸溶液作电解质溶液

2、实验装置图

特别提醒：如果在阴雨天气进行实验，可以直接用12V学生电源电解水

3、

实验原理

（1）电解（电极两端获得氢气和氧气）

能量转化：太阳能转化为电能；电能转化为化学能

正极：

2H+＋2e-＝H2↑

负极：4OH-－4e-＝O2↑+ 2H2O 总反应式：2H2O2019-5-20 2H2↑＋O2↑

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（2）燃料电池

能量转化：化学能转化为电能；

负极：2H2－4e-＝4H+

正极：O2＋4e-＋4H+＝2H2O

总反应方程式为：2H2＋O2＝2H2O

注：均用稀硫酸做电解质溶液

4、实验教学目的

（1）宏观辨识与微观探析：通过学生合作动手完成氢氧燃料，宏观感受能量的转化，即太阳能

电能

化学能

电能

光能，根据实验现象微观探析燃料电池的原理。

（2）证据推理与模型认知：通过回答每个教学环节的问题线，体验实验的活动线，构建燃料电池的思维线，让学生对燃料电池的认知层层深入。通过生活素材和实验现象提供的证据，从燃料电池的角度再次剖析认知原电池的模型。

（3）科学态度与社会责任：氢氧燃料电池是新型清洁能源，通过学生主动动手实验，培养学生绿色环保的社会责任。

5、实验教学过程

环节

导入

展示生活中燃料电池的图片

教师活动

观看PPT，欣赏图片

学生活动

设计意图

感知生活前端；感知燃料电池的应用

旧知回顾

思维构建

（1）燃料电池的内容归属于？

（2）原电池的形成条件？

（3）基于以上分析，试着提出燃料电池的设计方案。

【平板作答】学生通过让学生先被平板中的抢答功能回答动思考问题，教师提出的问题，然后当思维储蓄将实验设计方案上传到足够时，主动平板中

搭建知识，解通过问题链，2019-5-20 3

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实验

电解

（1）燃料电池的氢气和氧气从哪里来？

（2）电解用什么做电源？

（3）电解后气球两端得到的是什么？

（4）电解原理是什么？

（5）在实验过程中的能量转化有哪些？

燃料电池工作

（1）组装燃料电池装置。

（2）燃料电池正负极分别是什么？

（3）外电路的电子移动方向？

（4）内电路导电本质？

（5）能量转化有哪些？

总结

从宏观能量转化和微观粒子的运动和电【平板上传】学生迁移子的移动方向自主分析为什么音乐贺卡应用回答问题

会发声？

【平板投屏】一个学生自主搭建实验装置

【分析实验现象】主动分析实验现象

【回答问题】自主构建知识

决实验现象。在解决实验过程中，深入理解燃料电池的原理和实验中的能量转化。剖析燃料电池的本质：原电池。

四

反思评价

1、实验教学创新点

（1）教法创新

①技术创新：在信息化技术支持下，利用平板的即时反馈、随机选人、师生投屏功能，使课堂互动性高；同时让学生主动做实验并用平板展示，放大实验现象，让课堂生动清晰。

②教学过程：注重用问题启发学生，用教学活动的现象提供证据，让学生体现化学之美，逻辑之美；用生活中的氢氧燃料电池导入，生活中的太阳能电池板参与设计，解决问题，充分体现了STS的思想。

（2）实验的创新

①实验原理：用电解硫酸溶液来获取氢气、氧气，一方面利于活化电极，一方面可以使氢气、氧气充满电极，增强燃料电池的实验效果；绿色环保，不产生污染性气体。

②实验器材：选用太阳能电池板作为电解水的电源，符合绿色环保的原则，

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也让学生直观感受太阳能电池的应用；选用具支U型管来装电解质溶液，用石墨棒作电极，这些实验材料简单易得，实验操作简单易行；用气球密封装置，既可以收集更多的气体，调节气压；用音乐贺卡来放大氢氧燃料电池产生的效果，现象明显，也让学生直观感受电能与光能的转化。

2、实验教学反思与展望

本实验教学的电流检测是采用音乐贺卡来放大电流，如果加以数字化电流传感器，让学生直观地感受到电流的变化过程会更好。

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