寻找理想电池 深度学习原电池理论 ——创设真实情境讲授《化学电源》教学案例
发表时间：2020-05-27T05:32:42.239Z 来源：《中国科技人才》2020年第3期 作者： 刘洁 李会乾[导读] 我在教学中挖掘和利用学生的创新思维，巧妙地将课堂引向生活，让课堂因生活而精彩。河北省保定市第二中学 河北保定 071000
一、背景分析
我有幸参加了河北省高中化学优质课比赛，并被推荐参加中国教育学会组织的系列活动----高中化学课堂教学展示与观摩，作题为《化学电源》的现场教学示范课交流。我抽到的课题为人教版高中化学选修4第四章 第二节《化学电源》。学生在必修2已经了解常见的化学电源，在选修4 中，化学电源设置在原电池之后，是氧化还原反应的拓展和应用，为后面电解池和金属的防腐“开路”，起到承前启后的作用。为了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。我在教学中挖掘和利用学生的创新思维，巧妙地将课堂引向生活，让课堂因生活而精彩。 二、案例主题
本节将以原电池理论为基础，以三大类型的电池为主线，以三种电池为代表，以电池工业的发展为背景，重点引导学生加深对电池原理和性能等方面的理解。认识能量之间相互转化的现实意义。进而体现学科价值。落地学科核心素养的养成。本节内容符合深度学习的需求，因此我通过多种教学策略来培养学生的深度学习能力。 三、案例过程
我为学生设计两项课前活动。第一项为查阅资料，了解生活中常见的化学电源，学生容易完成。第二项为设计简易燃料电池装置。学生设计实验的兴趣很高，利用课余时间，我指导小组代表利用生活中的材料设计出了简易燃料电池。
创设真实的情景，为学生播放2大型工业纪录片《大国重器》，介绍中国最大的新能源电池生产基地，福建宁德时代，介绍电池的生产和检测过程。宁德时代是2017年全球锂离子动力电池销量的冠军。其创始人曾毓群说过：日本人发明了锂电池、韩国人把它做大，中国人把它做到世界第一。以此增强学生对国家制造业的认识，赞美化学对人类生产和生活所做的贡献，提升学生的社会责任感与家国情怀。同时提出问题，锂离子电池是不是我们理想的电池？进而，引导学生进一步学习化学的基本原理和方法，形成化学学科的核心观念，开启寻找理想电池之旅。 课堂任务1 ——认识一次电池
整理学生收集的电池图片，课堂展示，面对种类繁多的电池，引导学生用分类学习的方法，将电池进行分类。首先展示学生最熟悉的干电池，引导学生认识普通锌锰干电池的结构，然后小组合作，动手制作5号电池，让学生体验自己动手让音乐响起来的喜悦。指导学生完成碱性锌锰干电池电极反应书写，强调书写注意事项。并将两种电池进行对比，总结出碱性锌锰干电池电量持久的原因。同时也提出问题，一次电池最大的问题是浪费！使用以后不能随便丢弃，提高学生的环保意识。 教学目标
1.通过手工制作5号电池，认识电池的结构，培养动手能力、合作意识。
2.通过对比分析两种电池，并结合生活经验，得出一次电池的优缺点，分析其缺点，培养节约、环保意识。 同时，提出问题1，如何解决一次电池浪费的问题?引出任务2 认知二次电池。 课堂任务2 ——认知二次电池
为了充分体现学生的主体地位，我采用辩论环节，选取生活中常见的两种电池。整理各组收集资料。组织学生学习，然后进行辩论。辩题：铅蓄电池和锂离子电池谁更好? 教学目标
1.通过收集整理资料，正确认知二次电池，巩固电极反应书写。
2.通过辩论，总结出评价电池优劣的标准，提高学生阅读提取信息能力，锻炼学生思维和表达能力，使学生感受用辩证观点对待和分析事物的方法，培养合作意识。
在学习过程中，学生提出，现在电动汽车使用最多的是锂离子电池，但是锂离子电池存在充电时间长，续航里程短的问题，于是，我提出问题2：如何解决诸如锂离子电池充电时间长，续航里程短的问题? 现在，越来越多的研究转向燃料电池，因此我设计了任务3 ——感知燃料电池。
课堂任务3 ——感知燃料电池
首先带领学生认识燃料电池，了解氢氧燃料电池的结构和工作原理。然后，学生进行分组实验----微型燃料电池装置的设计。该装置选取废旧5号电池的碳棒，塑料小瓶，塑料盒，9伏电池，音乐芯片。首先加入硫酸钠溶液，接通电源电解，两极分别产生氢气和氧气。
断开电源，连接音乐芯片，这样一个简易燃料电池可以给音乐芯片供电20分钟以上。学生通过实验操作和现象的观察，基于实验事实得出结论，对燃料电池的结构和原理有了更深的认知。这时，我提出问题3：使用氢氧燃料电池的轿车至今还没有普及，你觉得可能需要解决的技术问题是什么?引导学生用所学知识去解决实际生活中的问题。
教学目标
1.通过活动，巩固燃料电池的结构和工作原理。 2.通过设计实验，认识到能量的相互转化。
3.通过设计微型实验，培养学生的资源意识、安全环保意识、创新意识。激发学习化学的热情，体现化学学科特点。 到此，本节课的教学重点和难点成功突破。学生对电池有了更深的认识。下面，我又设计了自主探究环节。 课堂任务4 ——自主探究
为学生提供生活中的材料，引导学生自主设计电池，交流展示成果。其中，学生设计的电池模拟了我国首创的海洋电池（海洋电池的优点：没有怕压部件，在海洋下任何深度都可以正常工作；以海水为电解质溶液，不存在污染，是海洋用电设施的能源新秀；一块铝板可以使用一年以上），浸有氯化钠溶液的滤纸就相当于海水。 教学目标
1.引导学生通过实验探究活动学习化学，培养学生综合运用知识，技能进行实验设计和操作的能力 2.通过设计电池，感受化学学科价值，激发学生积极向上的探索精神。
课堂小结由学生完成，你理想中的电池是什么样的？同时对学生进行激励。让学生体会化学的魅力，同时感受生活的美好。 四、评价目标
（1）通过对化学电池的结构和原理等方面的学习，诊断并发展学生对电化学知识的认识进阶（物质水平、元素水平、微粒水平）和认识思路的结构化水平（视角水平、内涵水平）；
（2）通过微型燃料电池装置的设计，诊断并发展学生实验探究水平（定性水平）。
（3）通过对理想电池的讨论和新型电池的探究，诊断并发展学生对化学价值的认识（学科价值视角、社会价值视角）。 五、教学反思
本节课以素养为本，以真实的教学情境，激发学生寻找理想电池；以任务化的课堂内容，构建电化学知识体系；基于深度学习理论，完成简易燃料电池装置的设计；注重课堂活动多样化，以知识为载体，通过手工制作—辩论---实验设计----自主探究等形式，让学生在这些问题的解决过程中，提升自主学习能力，培养与人合作意识，形成科学的思维和正确的价值观，使化学核心素养得到提升和发展。 在整个教学过程中，最让我欣喜的是，学生设计出的简易燃料电池装置，使用生活中的材料，操作简单，实验现象明显，表现出了一定的科学探究和创新意识，这也坚定了我积极开设这类教学的信心和决心。
作者简介：刘洁（1982.6---）女，汉族，河北保定人，中学教师，硕士，河北省保定市第二中学 李会乾（1973.9.29）男，汉族，河北省保定市人，高级教师，毕业于河北师范大学化学系化学教育专业 课题名称：创设真实情境，培养化学核心素养的研究，课题编号：192006
