《電解原理》教學(xué)和反思

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1、宏觀、微觀和符號(hào)理論框架下的教與學(xué) ——《電解原理》教學(xué)和反思 向玉耀 1．教學(xué)內(nèi)容分析 本節(jié)課對(duì)應(yīng)內(nèi)容是人教高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)原理》（選修4）第四章第3節(jié)《電解的原理及應(yīng)用》一節(jié)中的第一課時(shí)內(nèi)容。該內(nèi)容是高中化學(xué)中電化學(xué)的重要組成部分，是高中化學(xué)教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了原電池的相關(guān)知識(shí)在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)電解知識(shí)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，同時(shí)學(xué)習(xí)好該部分內(nèi)容，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電解的應(yīng)用提供良好的知識(shí)平臺(tái)。本節(jié)課安排四個(gè)活動(dòng)，一是實(shí)驗(yàn)研究電解氯化銅溶液產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)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(dòng)方向，四是交流、討論和總結(jié)電解時(shí)溶液中離子放電順

2、序。其目的是幫助學(xué)生理解電能轉(zhuǎn)化化學(xué)能的條件、裝置和方法。 2．學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析 高二學(xué)生求知欲望較強(qiáng)，邏輯思維正在日趨發(fā)展中，但理論知識(shí)學(xué)習(xí)上仍需借助感性材料的支持。對(duì)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(xué)習(xí)中，通過實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生自主探究、通過對(duì)現(xiàn)象的觀察，問題的討論，促使學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)，同時(shí)消除學(xué)生對(duì)理論的抽象感和乏味感。學(xué)生通過原電池的學(xué)習(xí)，研究了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的條件和裝置，學(xué)會(huì)了負(fù)極、正極的判斷及其電極反應(yīng)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(xué)能——電解原理相關(guān)內(nèi)容。但學(xué)生學(xué)到電解池后和原電池比較容易搞混，所以應(yīng)注意強(qiáng)調(diào)

3、：原電池的電極為正極、負(fù)極。電子流出的電極為負(fù)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(yīng)，所在教學(xué)中要注意強(qiáng)調(diào)：負(fù)極和陽極發(fā)生氧化反應(yīng)而正極和陰極發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)提醒學(xué)生注意辨析。 3．設(shè)計(jì)和施教思想 隨著人們對(duì)化學(xué)學(xué)科性質(zhì)的深入探討，其中通過宏觀、微觀和符號(hào)這三個(gè)層面來體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的性質(zhì)已經(jīng)成為化學(xué)研究的一種范例和理論框架。在化學(xué)教學(xué)中體現(xiàn)學(xué)科的特點(diǎn)是化學(xué)教育的一個(gè)重要組成部分。將化學(xué)學(xué)科知識(shí)分別從宏觀、微觀、符號(hào)三個(gè)方面來理解，這樣能夠全面概括和反映化學(xué)學(xué)科自身的特點(diǎn)。本節(jié)課在設(shè)計(jì)和施教中，試圖通過宏觀、微觀和符號(hào)這三個(gè)層面來展開活動(dòng)，通過課

4、堂教學(xué)提供盡可能充足的實(shí)驗(yàn)或數(shù)據(jù)等化學(xué)事實(shí)，志學(xué)生從微觀方面共同進(jìn)行探究其原因和本質(zhì)，再用恰當(dāng)?shù)姆?hào)加以表達(dá)。 因此，本節(jié)課主要使用實(shí)驗(yàn)探究法進(jìn)行教學(xué)，從教材的內(nèi)在聯(lián)系和學(xué)生認(rèn)知能力的實(shí)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(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假設(shè)；分析結(jié)果，得出結(jié)論。考慮到學(xué)生的現(xiàn)有水平，由教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案，明確重點(diǎn)觀察的實(shí)驗(yàn)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(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)思想，教師只起導(dǎo)演的作用，放手讓學(xué)生去探究；通過分組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神。本人采用實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)模式，教學(xué)過程中注重為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，注重引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)

5、現(xiàn)問題、解決問題。讓學(xué)生在動(dòng)手親身體驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中思考，真正做到轉(zhuǎn)變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)去學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)以學(xué)生的科學(xué)探究能力為主的新課程教學(xué)理念。 4．教學(xué)目標(biāo) 4.1． 知識(shí)與技能： 4.1.1理解電解的原理，能辯認(rèn)電解池；能夠確定電解池的陰極和陽極； 4.1.2 學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)技能； 4.1.3通過實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)操作及對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和推理，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，形成一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，觀察能力、和思維能力； 4.2.2 通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用宏觀、微觀和符號(hào)這三個(gè)層面來研究化學(xué)的方法。 4．

6、3 情感態(tài)度與價(jià)值觀： 通過實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法，滲透由現(xiàn)象看本質(zhì)、由個(gè)別到一般、由一般到特殊的辯證唯物主義觀點(diǎn)。 5．教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 【教學(xué)重點(diǎn)】 電解池的工作原理 【教學(xué)難點(diǎn)】 離子放電順序，惰性電極作陽極時(shí)產(chǎn)物的判斷；電極反應(yīng)方程式和電解反應(yīng)方程式的書寫 【教學(xué)方法】 多媒體輔助教學(xué)、分組實(shí)驗(yàn)探究法（分為14小組）、對(duì)比法、閱讀討論法 6．教學(xué)實(shí)錄 6.1 宏觀——化學(xué)變化的宏觀現(xiàn)象描述 創(chuàng)設(shè)情境 同學(xué)們，前面我們學(xué)習(xí)了化學(xué)能能夠轉(zhuǎn)變成電能，我們有機(jī)會(huì)使用各種便攜用電器。那么對(duì)物質(zhì)通電時(shí)，又能產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ 下面請(qǐng)大家按實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

7、 【設(shè)計(jì)意圖】:教師設(shè)計(jì)探究性的問題逐步層層引導(dǎo)學(xué)生思考，最終讓學(xué)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(xué)生】進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 【教師板書】一、電解原理 巡回指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，并適時(shí)進(jìn)行答疑。 【學(xué)生匯報(bào)】 （1）與電源負(fù)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?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)色，則說明有氯氣生成； （3）同時(shí)溶液的顏色逐漸變淺。 ［師生小結(jié)］：投影，通過以上實(shí)驗(yàn)說明氯化銅溶液受到電流的作用，在導(dǎo)電的同時(shí)發(fā)生了化學(xué)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(yīng)的過程。 2、電解池：把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)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(fù)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(fù)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(xué)學(xué)習(xí)從呈現(xiàn)大量看得見、摸得著、聞得到的化學(xué)現(xiàn)象開始符合學(xué)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(duì)此進(jìn)行研究，才能激發(fā)學(xué)生的研究激情，以極大的興趣去探索化學(xué)學(xué)習(xí)的其它水平。

9、當(dāng)然還可將學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn)、社會(huì)熱議焦點(diǎn)、地方文化資源、自然景觀等作為學(xué)生有視覺、聽覺等感官經(jīng)歷的教材來創(chuàng)設(shè)教學(xué)懷境來幫助或?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)和探究。 6.2微觀——離子的移動(dòng)及反應(yīng)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從微觀上，是怎樣的反應(yīng)原理？氯化銅溶液在電流的作用下會(huì)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(yùn)動(dòng)？ （2） 通電后，溶液中的離子運(yùn)動(dòng)有何變化？為什么？ （3） 電源接通后，電路中的電子流向如何？當(dāng)陰、陽離子移向電極表面時(shí)，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(dòng)方式：自由移動(dòng)。 2、通電后，離子在電場(chǎng)中的移動(dòng)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(dòng)，并都有得到電子的趨勢(shì)。 （2）陽離子氧化性比較，Cu2+得電子能力比H+強(qiáng)，所以，Cu2+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。 陽極：陰離子則向陽極移動(dòng)，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(yīng)； 陽離子移向陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)。 反思：有了宏觀的感知，通過化學(xué)知識(shí)與微觀進(jìn)行聯(lián)系，運(yùn)用學(xué)到的化學(xué)反應(yīng)的原

11、理，從微觀的角度對(duì)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(hào)——對(duì)原理的科學(xué)表達(dá) 【教師安排】試著寫出陰陽兩極上發(fā)生的反應(yīng)并指出反應(yīng)的類型；電解的總反應(yīng)方程式。 【學(xué)生】書寫和展示、交流、評(píng)價(jià)。 【板書】 陽極：2Cl-－2e-==Cl2↑ (失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)) 陰極：Cu2＋＋2e-==Cu （得到電子發(fā)生還原反應(yīng)） 總反應(yīng)：CuCl2 === Cu＋Cl2↑ 【教師】：鏈節(jié)flash動(dòng)畫，讓學(xué)生對(duì)以上問題分析加深感性認(rèn)識(shí)。 反思：符號(hào)語言是化學(xué)學(xué)科進(jìn)行溝通和交流的有力工具。如何讓學(xué)生準(zhǔn)確理解化學(xué)符號(hào)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(xué)教學(xué)是否有效的重要環(huán)節(jié)。深入理解化學(xué)符號(hào)語言的內(nèi)涵以及恰當(dāng)?shù)赜梅?hào)對(duì)宏觀現(xiàn)象與微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表達(dá)，并與老師、同學(xué)交流，同時(shí)也使知識(shí)、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(duì)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(xué)生】：學(xué)生相互討論，學(xué)生回答。 【板書】：3、電解池的構(gòu)成條件 （1） 有兩個(gè)電極（導(dǎo)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(rèn)識(shí)】 【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(fù)極，電解池叫陰、陽極。 （2）電極反應(yīng)：都是發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 （3）能量轉(zhuǎn)化形式：原電池是將內(nèi)部的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；而電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 7 感受 盡管學(xué)生同時(shí)在宏觀、微觀、符號(hào)上來理解化學(xué)是有困難的，但是隨著學(xué)習(xí)者認(rèn)知水平的提高及學(xué)科知識(shí)的積累，為實(shí)現(xiàn)三者之間的自由轉(zhuǎn)化提供了可能。為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生能夠分別從宏觀、微觀、符號(hào)三個(gè)層面來理解化學(xué)知識(shí)，教師要設(shè)計(jì)出能夠體現(xiàn)三者關(guān)系的教學(xué)流程，讓學(xué)生進(jìn)行探究，讓學(xué)生從生活的經(jīng)驗(yàn)、從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)入支抽象的微觀粒子世界，并以符號(hào)的形式加以表達(dá)和交流。從學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的角度來探討體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科性質(zhì)的宏觀—微觀—符號(hào)教學(xué)思想是一個(gè)非常具有科學(xué)價(jià)值的研究課題。