基于深度学习的高中化学教学活动设计

张俊

深度学习不仅是一种先进的教学手段，还是学生理解复杂化学现象的利器。通过结合化学知识和深度学习，将探索化学反应与电能之间的奥秘，从而使学生更深刻地理解这一领域的原理。

下面以“化学反应与电能”为例进行教学设计，以此提升学生对知识学习的积极性。

一、教材分析

“化学反应与电能”的设计是让学生理解和掌握化学反应的基本原理和电能的产生和利用。首先，化学反应方面。教材介绍不同类型的化学反应，如酸碱中和、氧化还原反应等。学生将学习如何通过化学方程式表示反应过程，理解反应中的能量变化和物质的转化，以此培养实验操作技能和观察数据的能力。其次，电能的产生和利用。包括电化学反应、电池原理、电解等内容，学生将了解电能是如何通过化学反应转化而来的，以及电能在日常生活和工业中的应用。

二、学情分析

氧化还原反应的本质就是电子的获得和丢失或转移，在高中课程中，学生都知晓，当一个带着电荷的微粒朝一个方向移动时，它就会产生一种电流，并且形成一个闭合的循环。所以，在这一节课中，我们可以进行“锌粉和稀硫酸直接接触进行反应”的示范实验，用这种形象的材料剖析原电池的工作机理，不仅可以降低学生的理解难度，也能使他们更容易理解。

三、教学目标

1.首先，让学生了解它的工作机理及组成元素。其次，可以将电极方程式及单元的全部反应写出公式。最后，让学生亲自做实验，在观察和亲自实践中，提高学生的技能，并且能够更好地解决现实中的问题。

2.首先，让学生体验探究知识的过程，掌握正确的探究方法，以此提高他们的探究能力。其次，注重培养学生的综合能力，特别是解决问题的能力和科学思维。

四、教学重难点

重点：理解原电池的反应原理、构成条件。

难点：理解原电池的反应原理。

五、教学过程

（一）新课导入

教师：化学电池是如何工作的呢？

学生：化学电池通过化学反应将化学能转化为电能。

教师：对，化学电池的核心就是化学反应。化学电池由正极、负极和电解质组成，当正极和负极接触电解质时，就会发生化学反应，从而产生电流。

教师：什么是氧化还原反应？它在化学电池中有什么作用？

学生：氧化还原反应是一种化学反应，反应过程中电子从一个原子或分子转移到另一个原子或分子。在化学电池中，氧化还原反应将化学能转化为电能。

教师：非常好。氧化还原反应是化学电池中的核心反应，它通过电子转移将化学能转化为电能。

教师：电解池和原电池有什么不同？

学生：原电池是自发地将化学能转化为电能的装置，而电解池则需要外部电源提供能量进行电解。

教师：回答得很好。原电池能够自发地产生电流，而电解池则需要外部电源提供能量才能进行电解。原电池就是把化学能转化成电力的设备，事实上，我们在高一的时候就对原电池进行了简要的讲解，这一节我们会对它进行进一步的研究。我们在研究化学过程中，要认识到事物的实质，并探究其内部的规律。那么，在化学学习者眼中，电池是如何被创造出来的？大家思考下面的问题。

（1）在构成原电池的过程中，应具备哪些条件？

（2）如何确定原电池的正极和负极？

（3）电池内部构造如何？怎么会有电流呢？

教师让学生分组讨论，各自提出看法。

学生分组讨论，组长分别记录小组成员的答案，等待提问。

（设计意图：通过对已学内容进行提问，加强学生的记忆力，促进他们接受新事物。）

教师：在书写电极反应式时需要注意哪些规则？

学生：需要注意得失电子的情况、电极的名称以及电极反应的产物。

教师：很好，这些都是书写电极反应式时需要注意的要点。此外，还需要注意电荷守恒和元素守恒。

教师：电池的效率受到哪些因素的影响？

学生：电池的效率受到电极材料、电解质、温度、电流密度等因素的影响。

教师：非常全面。电极材料、电解质、温度和电流密度等因素都会影响电池的效率，了解这些因素有助于我们优化电池的设计和提高电池的性能。在之前的教学中，我们了解到，化学能可以和热能实现转化，那么化学能和电能是否也能实现转化呢？在怎样的情况下，物质中的化学能可以转变成电能？是如何做到的？

教师在课堂上进行实验，提前准备好南孚蓄电池、电流表、苹果、锌片、铜片等实验道具。

首先，教师引导学生将南孚蓄电池与电流表衔接，并提出疑问：同学们看到了什么现象？

学生：南孚蓄电池引起电流表指针的偏移。

教師：那么还有别的情况会导致这种现象吗？现在我们继续实验。

教师引导学生在苹果两端插上两个金属片，其中一端为芯片，另一端为铜片，并将两根导线分别与两个金属片相连接，之后在其中接入电流表的正负极，此时可以看到电流表的指针会向一侧偏移，根据相应的比较可以发现在苹果两端插入金属片后，则会出现跟南孚蓄电池一样的引起电流表指针偏移的情况。

教师：你们发现了什么？

学生：苹果与南孚蓄电池一样，能够引起电流表指针的偏移。

教师：这是不是很神奇？那么同学们想不想知道为什么会这样？通过这节课的学习，我们就能了解这个奇特的现象。

（设计意图：经过不同的对比，在激发学生学习兴趣的同时，引发他们思考。）

（二）化学能和电能

教师在课堂中可以借助多媒体教学课件为学生展示国产手机的电池、纽扣电池、电动车电池等。

教师：同学们，这些都是我们生活中常见的物品，大家或许经常使用，但知不知道其原理是什么？又是如何产生的电能？

学生：锌失去了电子而变为Zn2+，而氢则获得了电子产生了氢气。

从实验中可以看出，用稀硫酸和锌进行氧化还原反应，并出现了电流。我们称这个设备为原电池。

（设计意图：学习过程是循序渐进的，有些知识点是存在一定联系的，且环环相扣，这样可以帮助学生养成良好的学习习惯。）

（三）原电池的含义

教师为使学生知晓化学能转化为电能的方式，应在两个区域进行条件的优化和还原反应架设，使氧化反应和还原反应能在中间架设桥梁后，从还原反应区域转移到氧化区域，以促使电流的形成和运转。为了呈现该工作原理，教师可以采用生动的Flash动画模拟铜锌原电池的运作过程（如图1），希望通过这个模拟，能让学生更深刻地理解原电池的工作原理。其中，将在不同区域清晰展示氧化反应和还原反應，电子如何通过桥梁定向移动，形成电流的过程，提醒学生务必认真观察和思考。

教师通过引导学生分析图1的电路图，把电池、灯泡、电流表串联起来，把开关合上，让学生观看灯泡亮起的线路，然后提问。

教师：如果这个线路要产生电，那么线路中必须有什么东西经过？

学生：电子和电流应当在线路中通过。

教师：电路中电流与电子的移动方向是怎样的？

学生：由原来的物理常识可知，电流是从电源的正极到负极。电子电源的负极流动到正极。

教师：这属于什么装置类型？此装置将什么能转化为什么能？

学生：过氧化还原反应，将化学能转化为电能。

教师：其中的氧化还原原理是什么？

学生：锌由于失去了电子而发生氧化反应，氢离子则获得了电子，从而被还原。

教师：图中电子流向是什么样的？

学生：氢离子迁移到铜电极，硫酸根迁移到锌电极，构成一个封闭的回路。

教师：铜片的作用是什么？

学生：铜片是电极，作为承载体起导电的功能。

（四）原电池的工作原理

教师：此装置中，作为正极材料的是？发生的是什么反应？

学生：电子流入，较不活泼，（铜片）：2H++2e-=H2↑（还原反应）

教师：此装置中，作为负极材料的是？发生的是什么反应？

学生：电子流出，较活泼，（铜片）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）

总反应方程式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑

教师：同学们，现在你们知道原电池和电解池分别是如何工作的了吗？

学生：原电池是通过氧化还原反应而产生电流的装置，也可以说是将化学能转变成电能的装置。电解池是将电能转化为化学能的装置。

教师：试着分析双液原电池中各部分作用，并分析一下能否用其他物质代替。

学生：可以用不能参加化学反应的导电体来替代铜电极。锌电极是反应剂、电极材料，不能用其他物质代替，硫酸铜盐是电极反应物和离子导体，可以用溶解的、不含负离子的铜盐取代，而硫酸锌在这种情况下，可以替代不参加反应的溶液，盐桥能产生同样作用的离子传导，可以用导线替代。

教师：我们看到了锌片上出现紫色的变化，这是怎么回事？

学生：这是在锌片上形成的铜单质。

教师：电池持续工作的时候，电流是平稳的吗？

学生：现在的情况是不稳的，而且针会摆动，过一会儿就不会偏斜了。

教师：这是怎么回事？

学生：这可能是因为锌和铜的金属直接接触，没有通过导线，因此，电流逐渐衰弱，最后在氧化反应中锌片上生成了铜单质。

教师：如何进行电池改进？

学生：将锌从硫酸铜溶液中分离出来，把锌放在另一种电解液中而不与硫酸铜液相接触。

（设计意图：以物理电学知识为指导，促使学生在实际学习中不断地完成原电知识的分析，提升自身的学习效能，进而逐步降低当前学习的难度，以此培养学生的科学探究效能，增强实际探究的深入性，提升学生的化学素养。）

六、教学反思

（一）从学科特点角度来说

本节课的教学方法注重以实验事实设疑为核心，通过学生亲身参与直观、生动的实验过程，引导他们从实验中发现问题，并引发推理和分析的思考。在实验中，学生将通过自己的实际操作感受化学反应和电能转化的过程，从中发现一些看似简单却引人深思的现象。通过观察实验事实，学生将开始思考为什么会出现这样的现象，并提出问题和疑惑，进而深入理解实验现象背后的化学原理。

（二）从学生心理特点角度来说

在这一节课上，注重让学生亲自动手操作，认真观察，积极动脑思考，通过自身的经历获得结论，这样才能让他们对新奇的东西有很强的求知欲和探究欲望。

（作者单位：陕西省安康市汉滨区汉滨高级中学）

编辑：赵文静