《電解原理》教學和反思

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1、宏觀、微觀和符號理論框架下的教與學 ——《電解原理》教學和反思 向玉耀 1．教學內(nèi)容分析 本節(jié)課對應內(nèi)容是人教高中化學《化學反應原理》（選修4）第四章第3節(jié)《電解的原理及應用》一節(jié)中的第一課時內(nèi)容。該內(nèi)容是高中化學中電化學的重要組成部分，是高中化學教學的一個重點和難點。學生已經(jīng)學習了原電池的相關(guān)知識在此基礎(chǔ)上進一步學習電解知識符合學生的認知規(guī)律，同時學習好該部分內(nèi)容，為進一步學習電解的應用提供良好的知識平臺。本節(jié)課安排四個活動，一是實驗研究電解氯化銅溶液產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象；二是討論和交流電解前溶液中存在的離子；三是分析通電后溶液中離子的移動方向，四是交流、討論和總結(jié)電解時溶液中離子放電順

2、序。其目的是幫助學生理解電能轉(zhuǎn)化化學能的條件、裝置和方法。 2．學生學習情況分析 高二學生求知欲望較強，邏輯思維正在日趨發(fā)展中，但理論知識學習上仍需借助感性材料的支持。對于一些相似原理，概念的辨別能力還不夠，容易產(chǎn)生混淆現(xiàn)象。 在本節(jié)課的學習中，通過實驗引導學生自主探究、通過對現(xiàn)象的觀察，問題的討論，促使學生主動獲取知識，同時消除學生對理論的抽象感和乏味感。學生通過原電池的學習，研究了化學能轉(zhuǎn)化為電能的條件和裝置，學會了負極、正極的判斷及其電極反應的書寫，從能量相互轉(zhuǎn)化的原理自然引出將要研究如何把電能轉(zhuǎn)化成化學能——電解原理相關(guān)內(nèi)容。但學生學到電解池后和原電池比較容易搞混，所以應注意強調(diào)

3、：原電池的電極為正極、負極。電子流出的電極為負極，電子流入為正極；而電解池的電極稱為陰極、陽極。無論電解池、原電池都發(fā)生氧化還原反應，所在教學中要注意強調(diào)：負極和陽極發(fā)生氧化反應而正極和陰極發(fā)生還原反應，應提醒學生注意辨析。 3．設(shè)計和施教思想 隨著人們對化學學科性質(zhì)的深入探討，其中通過宏觀、微觀和符號這三個層面來體現(xiàn)化學學科的性質(zhì)已經(jīng)成為化學研究的一種范例和理論框架。在化學教學中體現(xiàn)學科的特點是化學教育的一個重要組成部分。將化學學科知識分別從宏觀、微觀、符號三個方面來理解，這樣能夠全面概括和反映化學學科自身的特點。本節(jié)課在設(shè)計和施教中，試圖通過宏觀、微觀和符號這三個層面來展開活動，通過課

4、堂教學提供盡可能充足的實驗或數(shù)據(jù)等化學事實，志學生從微觀方面共同進行探究其原因和本質(zhì)，再用恰當?shù)姆柤右员磉_。 因此，本節(jié)課主要使用實驗探究法進行教學，從教材的內(nèi)在聯(lián)系和學生認知能力的實際出發(fā)，設(shè)定情景，提出問題；分析問題，提出假設(shè)；設(shè)計實驗，驗證假設(shè)；分析結(jié)果，得出結(jié)論?？紤]到學生的現(xiàn)有水平，由教師引導學生設(shè)計好實驗方案，明確重點觀察的實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)規(guī)律、獲得新知。 在本節(jié)課的施教過程要充分體現(xiàn)以學生為主體，教師為主導的教學思想，教師只起導演的作用，放手讓學生去探究；通過分組實驗，培養(yǎng)學生的合作精神。本人采用實驗探究的教學模式，教學過程中注重為學生創(chuàng)設(shè)問題情境，注重引導學生去發(fā)

5、現(xiàn)問題、解決問題。讓學生在動手親身體驗中學習，在學習中思考，真正做到轉(zhuǎn)變學生被動學習為主動去學習，提高學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)以學生的科學探究能力為主的新課程教學理念。 4．教學目標 4.1． 知識與技能： 4.1.1理解電解的原理，能辯認電解池；能夠確定電解池的陰極和陽極； 4.1.2 學習實驗技能； 4.1.3通過實驗探究記住陰、陽離子的放電順序。 4.2 過程與方法： 4.2.1通過實驗操作及對實驗現(xiàn)象的觀察、分析和推理，讓學生體驗科學探究的過程，形成一定的實驗能力，觀察能力、和思維能力； 4.2.2 通過學習讓學生學習運用宏觀、微觀和符號這三個層面來研究化學的方法。 4．

6、3 情感態(tài)度與價值觀： 通過實驗探究，培養(yǎng)學生良好的科學態(tài)度和科學方法，滲透由現(xiàn)象看本質(zhì)、由個別到一般、由一般到特殊的辯證唯物主義觀點。 5．教學重點和難點 【教學重點】 電解池的工作原理 【教學難點】 離子放電順序，惰性電極作陽極時產(chǎn)物的判斷；電極反應方程式和電解反應方程式的書寫 【教學方法】 多媒體輔助教學、分組實驗探究法（分為14小組）、對比法、閱讀討論法 6．教學實錄 6.1 宏觀——化學變化的宏觀現(xiàn)象描述 創(chuàng)設(shè)情境 同學們，前面我們學習了化學能能夠轉(zhuǎn)變成電能，我們有機會使用各種便攜用電器。那么對物質(zhì)通電時，又能產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ 下面請大家按實驗要求進行實驗探究。

7、 【設(shè)計意圖】:教師設(shè)計探究性的問題逐步層層引導學生思考，最終讓學生理解氯化銅在電流作用下發(fā)生變化的原因，從而理解電解的原理。 【學生】進行分組實驗，并記錄實驗現(xiàn)象。 【教師板書】一、電解原理 巡回指導學生的實驗，并適時進行答疑。 【學生匯報】 （1）與電源負極相連的碳棒上有一層紅色物質(zhì)析出，說明有銅生成；且此極附近溶液顏色加深； （2）與電源正極相連的碳棒有刺激性氣體產(chǎn)生，該氣體可使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{色，則說明有氯氣生成； （3）同時溶液的顏色逐漸變淺。 ［師生小結(jié)］：投影，通過以上實驗說明氯化銅溶液受到電流的作用，在導電的同時發(fā)生了化學變化，生成銅和氯氣。 【討論與

8、介紹】 【板書】：1、電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極上引起氧化還原反應的過程。 2、電解池：把電能轉(zhuǎn)化成化學能的裝置。 3、電極名稱： 為了與原電池的兩電極區(qū)別，我們把與電源正極相連的電極稱為陽極，與負極相連的電極稱為陰極。 ［板書］ 陽極：與電源的正極相連。 陰極：與電源的負極相連。 【歸納】 反思：人的思維民展水平經(jīng)歷了從可感知的具體直觀到抽象的概括化的民展歷程。因此，化學學習從呈現(xiàn)大量看得見、摸得著、聞得到的化學現(xiàn)象開始符合學生的思維民展規(guī)律的。只有通過感受豐富多彩的宏觀現(xiàn)象之后，讓其對此進行研究，才能激發(fā)學生的研究激情，以極大的興趣去探索化學學習的其它水平。

9、當然還可將學生的日常生活經(jīng)驗、社會熱議焦點、地方文化資源、自然景觀等作為學生有視覺、聽覺等感官經(jīng)歷的教材來創(chuàng)設(shè)教學懷境來幫助或?qū)W生的學習和探究。 6.2微觀——離子的移動及反應的發(fā)生 ［板書］：電解氯化銅溶液原理分析 【過渡】通過觀察到的實驗現(xiàn)象，從微觀上，是怎樣的反應原理？氯化銅溶液在電流的作用下會分解成銅和氯氣呢？ 【投影】： （1） 通電前，CuCl2溶液中存在那些離子？這些離子作如何的運動？ （2） 通電后，溶液中的離子運動有何變化？為什么？ （3） 電源接通后，電路中的電子流向如何？當陰、陽離子移向電極表面時，哪些離子發(fā)生了變化？ 【師生討論】 1、通電前，溶液中

10、的離子有哪些？ 陽離子：Cu2+（大量）、H+（水電離） 陰離子：Cl-（大量）、OH-（水電離） 移動方式：自由移動。 2、通電后，離子在電場中的移動情況分析 （1）分析電解過程中電流和電子流向。 陰極：電子不斷從電源流向此極，溶液中的陽離子向此極移動，并都有得到電子的趨勢。 （2）陽離子氧化性比較，Cu2+得電子能力比H+強，所以，Cu2+得到電子發(fā)生還原反應。 陽極：陰離子則向陽極移動，并都有可能在陽極上失去電子被氧化。 【歸納】：陽離子移向陰極，發(fā)生還原反應； 陽離子移向陽極，發(fā)生氧化反應。 反思：有了宏觀的感知，通過化學知識與微觀進行聯(lián)系，運用學到的化學反應的原

11、理，從微觀的角度對宏觀現(xiàn)象加以類比，解釋自由現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。 6.3 符號——對原理的科學表達 【教師安排】試著寫出陰陽兩極上發(fā)生的反應并指出反應的類型；電解的總反應方程式。 【學生】書寫和展示、交流、評價。 【板書】 陽極：2Cl-－2e-==Cl2↑ (失去電子發(fā)生氧化反應) 陰極：Cu2＋＋2e-==Cu （得到電子發(fā)生還原反應） 總反應：CuCl2 === Cu＋Cl2↑ 【教師】：鏈節(jié)flash動畫，讓學生對以上問題分析加深感性認識。 反思：符號語言是化學學科進行溝通和交流的有力工具。如何讓學生準確理解化學符號所代表的含義并與其所表示的物質(zhì)及其特性相關(guān)聯(lián)，是關(guān)系到化

12、學教學是否有效的重要環(huán)節(jié)。深入理解化學符號語言的內(nèi)涵以及恰當?shù)赜梅枌暧^現(xiàn)象與微觀結(jié)構(gòu)進行表達，并與老師、同學交流，同時也使知識、原理得到內(nèi)化。 【整合】 【設(shè)問】：根據(jù)以上電解氯化銅的裝置，以及對比原電池的構(gòu)成條件，你能否總結(jié)出電解池的一般構(gòu)成條件？ 【學生】：學生相互討論，學生回答。 【板書】：3、電解池的構(gòu)成條件 （1） 有兩個電極（導體） （2） 有電解質(zhì)溶液 （3） 有外加直流電源，并形成閉合回路 【 提升認識】 【師生小結(jié)】共同總結(jié)離子放電的先后順序。 【板書】離子的放電順序 陰極上放電順序（得電子能力）Cu2+﹥H+ 陽極上放電順序（失電子能力）Cl-﹥

13、OH-﹥（含氧酸根） 【課堂總結(jié)】師生共同總結(jié) 原電池和電解池的比較： （1）電極名稱：原電池的電極叫正、負極，電解池叫陰、陽極。 （2）電極反應：都是發(fā)生氧化還原反應。 （3）能量轉(zhuǎn)化形式：原電池是將內(nèi)部的化學能轉(zhuǎn)化為電能；而電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學能。 7 感受 盡管學生同時在宏觀、微觀、符號上來理解化學是有困難的，但是隨著學習者認知水平的提高及學科知識的積累，為實現(xiàn)三者之間的自由轉(zhuǎn)化提供了可能。為了實現(xiàn)學生能夠分別從宏觀、微觀、符號三個層面來理解化學知識，教師要設(shè)計出能夠體現(xiàn)三者關(guān)系的教學流程，讓學生進行探究，讓學生從生活的經(jīng)驗、從實驗現(xiàn)象進入支抽象的微觀粒子世界，并以符號的形式加以表達和交流。從學生認知發(fā)展的角度來探討體現(xiàn)化學學科性質(zhì)的宏觀—微觀—符號教學思想是一個非常具有科學價值的研究課題。