4-1-4化學電源-燃料電池教學設(shè)計2023-2024學年高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

4-1-4化學電源——燃料電池教學設(shè)計2023-2024學年高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學內(nèi)容本節(jié)課選自人教版（2019）選擇性必修1的第四章第一節(jié)第四部分“化學電源——燃料電池”。教學內(nèi)容主要包括以下三個方面：

1.燃料電池的基本原理：介紹燃料電池的工作原理，包括原電池和電解質(zhì)的概念，以及燃料電池的反應(yīng)類型。

2.燃料電池的類型與特點：分析不同類型的燃料電池，如磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池等，及其各自的特點和應(yīng)用。

3.燃料電池的實際應(yīng)用：以實際案例為例，探討燃料電池在新能源汽車、便攜式電源等領(lǐng)域的應(yīng)用，以及其在環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展方面的優(yōu)勢。

本節(jié)課旨在幫助學生了解燃料電池的基本知識，掌握其工作原理和特點，培養(yǎng)學生對新能源技術(shù)的認識，提高學生的科學素養(yǎng)。二、核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課圍繞燃料電池的核心素養(yǎng)目標，旨在提升學生的以下能力：

1.科學探究與創(chuàng)新意識：通過學習燃料電池的工作原理和類型，培養(yǎng)學生對化學電源的探究興趣，激發(fā)學生提出問題、解決問題的能力，鼓勵學生進行創(chuàng)新性思考。

2.實踐與運用能力：結(jié)合燃料電池的實際應(yīng)用案例，使學生能夠?qū)⒗碚撝R與實際情境相結(jié)合，提高學生在實際生活中運用化學知識解決能源問題的能力。

3.環(huán)境意識與可持續(xù)發(fā)展觀念：通過分析燃料電池在環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展方面的優(yōu)勢，培養(yǎng)學生的環(huán)保意識，引導學生關(guān)注新能源技術(shù)對環(huán)境和社會的積極影響。

4.證據(jù)推理與模型認知：在學習燃料電池的過程中，引導學生運用證據(jù)推理，建立化學電源的模型認知，提高學生對化學現(xiàn)象和本質(zhì)關(guān)系的理解。

5.科學態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)學生對新能源技術(shù)的科學態(tài)度，激發(fā)學生對化學科學的熱愛和求知欲，樹立正確的價值觀，認識到化學在促進社會可持續(xù)發(fā)展中的重要作用。三、學習者分析1.學生已經(jīng)掌握了相關(guān)知識：學生在之前的化學學習中，已經(jīng)了解了原電池的基本原理、電解質(zhì)的概念以及化學反應(yīng)類型等知識，這為學習燃料電池奠定了基礎(chǔ)。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：高二學生普遍對新能源、環(huán)保等社會熱點話題具有較濃厚的興趣，有利于激發(fā)他們對燃料電池的學習熱情。學生在分析問題、解決問題方面具備一定能力，能夠進行團隊合作和交流。此外，學生在學習過程中，更傾向于通過實際案例、實驗等方式，直觀地理解和掌握知識。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：燃料電池的工作原理和類型較為復雜，學生可能在理解燃料電池內(nèi)部反應(yīng)過程、不同類型燃料電池的特點等方面存在困難。此外，學生在將理論知識應(yīng)用到實際情境中，如分析燃料電池在新能源汽車中的應(yīng)用時，可能會遇到一些挑戰(zhàn)。四、教學資源1.硬件資源：

-實驗室設(shè)備：燃料電池模型、實驗試劑等；

-多媒體設(shè)備：投影儀、計算機、白板等。

2.軟件資源：

-化學教學軟件：用于展示燃料電池工作原理和反應(yīng)過程的動畫；

-課程PPT：包含燃料電池的基礎(chǔ)知識、應(yīng)用案例等。

3.課程平臺：

-在線學習平臺：用于發(fā)布預習資料、課后作業(yè)和拓展閱讀；

-班級討論群組：方便學生討論和交流燃料電池相關(guān)問題。

4.信息化資源：

-燃料電池相關(guān)視頻資料：介紹燃料電池的實際應(yīng)用和發(fā)展前景；

-電子書籍和文章：提供更深入的燃料電池知識閱讀。

5.教學手段：

-探究式教學：引導學生通過實驗和討論，主動探索燃料電池知識；

-案例分析法：通過具體案例，幫助學生理解燃料電池在實際中的應(yīng)用；

-小組合作：鼓勵學生分組合作，共同解決問題，提高團隊合作能力。五、教學流程（一）課前準備（預計用時：5分鐘）

學生預習：

發(fā)放預習材料，引導學生提前了解燃料電池的學習內(nèi)容，標記出有疑問或不懂的地方。設(shè)計預習問題，激發(fā)學生思考，為課堂學習燃料電池原理做好準備。

教師備課：

深入研究教材，明確教學目標和重難點。準備教學用具和多媒體資源，確保教學過程的順利進行。設(shè)計課堂互動環(huán)節(jié)，提高學生學習燃料電池的積極性。

（二）課堂導入（預計用時：3分鐘）

激發(fā)興趣：

回顧舊知：

簡要回顧上節(jié)課學習的原電池內(nèi)容，幫助學生建立知識之間的聯(lián)系。提出問題，檢查學生對舊知的掌握情況，為燃料電池新課學習打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預計用時：25分鐘）

知識講解：

清晰、準確地講解燃料電池的基本原理、類型和實際應(yīng)用，結(jié)合實例幫助學生理解。突出燃料電池的重點，強調(diào)難點，通過對比、歸納等方法幫助學生加深記憶。

互動探究：

設(shè)計小組討論環(huán)節(jié)，讓學生圍繞燃料電池的工作原理和應(yīng)用問題展開討論，培養(yǎng)學生的合作精神和溝通能力。鼓勵學生提出自己的觀點和疑問，引導學生深入思考，拓展思維。

技能訓練：

總結(jié)歸納：

在新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對燃料電池的知識點進行梳理和總結(jié)。強調(diào)重點和難點，幫助學生形成完整的知識體系。

（四）鞏固練習（預計用時：5分鐘）

隨堂練習：

隨堂練習題，讓學生在課堂上完成，檢查學生對燃料電池知識的掌握情況。鼓勵學生相互討論、互相幫助，共同解決問題。

錯題訂正：

針對學生在隨堂練習中出現(xiàn)的錯誤，進行及時訂正和講解。引導學生分析錯誤原因，避免類似錯誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預計用時：3分鐘）

知識拓展：

介紹燃料電池的最新研究進展和未來發(fā)展趨勢，拓寬學生的知識視野。引導學生關(guān)注學科前沿動態(tài)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和探索精神。

情感升華：

結(jié)合燃料電池內(nèi)容，引導學生思考新能源技術(shù)對環(huán)境和生活的影響，培養(yǎng)學生的社會責任感。鼓勵學生分享學習心得和體會，增進師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預計用時：2分鐘）

簡要回顧本節(jié)課學習的燃料電池內(nèi)容，強調(diào)重點和難點。肯定學生的表現(xiàn)，鼓勵他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學習的燃料電池內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學習效果。提醒學生注意作業(yè)要求和時間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。六、學生學習效果1.知識掌握：

-學生理解并掌握了燃料電池的基本原理，能夠闡述燃料電池的反應(yīng)類型、工作原理以及電解質(zhì)的作用。

-學生能夠區(qū)分不同類型的燃料電池，并描述它們的特點和適用場景。

-學生了解了燃料電池在新能源汽車、便攜式電源等領(lǐng)域的實際應(yīng)用，認識到其在環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展方面的價值。

2.技能提升：

-學生通過小組討論和互動探究，提升了團隊合作能力和溝通能力。

-學生在分析燃料電池實例時，能夠運用所學知識進行問題解決，提高了分析和解決問題的能力。

-學生通過實驗和實踐活動，增強了實驗操作技能和觀察能力，能夠?qū)⒗碚撝R與實踐相結(jié)合。

3.思維發(fā)展：

-學生在探討燃料電池的過程中，培養(yǎng)了批判性思維和創(chuàng)新思維，能夠提出自己的見解和疑問。

-學生通過對比、歸納等學習方法，加深了對燃料電池知識點的理解，提高了學習效率。

-學生能夠從多角度分析新能源技術(shù)對社會和環(huán)境的影響，形成了跨學科的思維方式。

4.情感與態(tài)度：

-學生對新能源技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣，激發(fā)了學習化學的積極性。

-學生通過了解燃料電池在環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展方面的優(yōu)勢，增強了社會責任感和環(huán)保意識。

-學生在課堂討論和分享中，增進了與同學之間的友誼，培養(yǎng)了良好的合作精神和團隊意識。

5.價值觀與觀念：

-學生認識到化學在促進社會可持續(xù)發(fā)展中的重要作用，樹立了正確的價值觀。

-學生通過學習燃料電池，意識到科技創(chuàng)新對解決能源危機和環(huán)境污染的重要性。

-學生在學習過程中，逐漸形成了積極進取、勇于探索的科學態(tài)度。七、課后作業(yè)1.請簡述燃料電池的工作原理，并解釋電解質(zhì)在燃料電池中的作用。

答案：燃料電池的工作原理是通過燃料和氧氣的反應(yīng)產(chǎn)生電能。電解質(zhì)在燃料電池中起到傳遞離子、維持電路通暢的作用。

2.列舉三種不同類型的燃料電池，并分別描述它們的特點和應(yīng)用場景。

答案：①磷酸燃料電池：特點為穩(wěn)定、壽命長，應(yīng)用于家庭燃料電池系統(tǒng)。②熔融碳酸鹽燃料電池：高溫下運行，效率較高，應(yīng)用于大型燃料電池發(fā)電站。③固體氧化物燃料電池：高溫、高效，適用于分布式發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)。

3.請結(jié)合實際案例，說明燃料電池在新能源汽車中的應(yīng)用優(yōu)勢。

答案：燃料電池在新能源汽車中的應(yīng)用優(yōu)勢包括零排放、高效能源利用、續(xù)航里程長等。例如，豐田Mirai燃料電池汽車，采用氫燃料電池作為動力來源，具有環(huán)境友好、續(xù)航能力強等特點。

4.分析燃料電池相較于傳統(tǒng)電池的優(yōu)點，并談?wù)勂湓诃h(huán)保和可持續(xù)發(fā)展方面的意義。

答案：燃料電池相較于傳統(tǒng)電池的優(yōu)點包括能量密度高、環(huán)境友好、可再生等。在環(huán)保方面，燃料電池可以實現(xiàn)零排放，減少溫室氣體排放；在可持續(xù)發(fā)展方面，燃料電池有助于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率。

5.請設(shè)計一個小型的燃料電池實驗，以驗證燃料電池的基本原理。

答案：實驗名稱：簡易磷酸燃料電池實驗

實驗材料：磷酸、銅片、鋅片、電極、電流表、導線等。

實驗步驟：

1）將銅片和鋅片分別作為正負極，插入磷酸溶液中。

2）連接電極和電流表，形成閉合電路。

3）觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)，驗證燃料電池產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象：電流表指針偏轉(zhuǎn)，表明燃料電池產(chǎn)生了電流。八、教學反思本節(jié)課的教學過程中，我注意到了一些值得思考和改進的地方：

首先，我發(fā)現(xiàn)學生們對于燃料電池的工作原理和類型表現(xiàn)出很高的興趣，特別是當涉及到新能源汽車等實際應(yīng)用時，他們顯得更加興奮。這讓我意識到，將理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，能夠更好地激發(fā)學生的學習熱情。因此，我會在未來的教學中，更多地引入與生活緊密相關(guān)的實例，以提高學生的學習興趣。

其次，我在課堂上觀察到，學生們在討論燃料電池類型和應(yīng)用時，能夠積極思考并提出自己的見解。這說明他們已經(jīng)具備了一定的分析問題和解決問題的能力。為了進一步提高他們的能力，我計劃在未來的教學中，設(shè)計更多的小組討論和合作學習活動，讓學生們在合作中學會思考和解決問題。

另外，我也發(fā)現(xiàn)了一些需要改進的地方。例如，在講解燃料電池的工作原理時，我發(fā)現(xiàn)有些學生對于一些概念的理解還不夠深入。這可能是由于我在講解時過于快速或者缺乏足夠的實例來幫助學生理解。為了解決這個問題，我會在未來的教學中，更加注重講解的速度和方式，同時，我會準備更多的實例和圖示來幫助學生更好地理解這些概念。教學評價與反饋2.小組討論成果展示：在小組討論環(huán)節(jié)，學生們能夠積極思考，提出自己的見解，并在討論中互相學習，共同進步。這充分體現(xiàn)了學生們已經(jīng)具備了一定的分析問題和解決問題的能力。通過小組討論，學生們不僅加深了對燃料電池知識的理解，還提高了團隊合作和溝通能力。

3.隨堂測試：在隨堂測試中，學生們整體表現(xiàn)良好，大部分學生能夠正確回答關(guān)于燃料電池的基本原理和應(yīng)用問題。但仍有部分學生在某些概念的理解上存在困難，特別是在燃料電池工作原理和電解質(zhì)作用方面的理解。這提示我需要更加注重講解的速度和方式，同時準備更多的實例和圖示來幫助學生更好地理解這些概念。

4.課后作業(yè)：課后作業(yè)的完成情況顯示，學生們能夠較好地掌握燃料電池的基本原理和應(yīng)用，但在某些題目上仍然存在一些錯誤。特別是在設(shè)計燃料電池實驗時，部分學生未能正確描述實驗步驟和現(xiàn)象。這需要我在未來的教