篇一：《原电池原理》的教学设计及反思下面是小编辛苦为大家带来的原电池教学设计【8篇】，在大家参照的同时，也可以分享一下给您最好的朋友。
【关键词】高中化学课程 板块式教学设计
为了更好的去完成素质教育，帮助学生进行全面的发展，现在的高中化学课程设计了各种的课程板块。这样的设计也为老师教学形式上更加的丰富提供了条件。实效性和科学性是学生在学习上的目标方针，也是老师在教学上的方法，要如何在有限的课堂时间上让学生学到更多的知识，得到进步与发展，就需要老师对教学方式进行思考，运用符合学生习惯的教学形式，帮助学生提高学习效率。
将板块式教学设计运用在高中化学课堂上，可以将教学内容和过程分为几个有鲜明特点的教学板块，教学板块的设计可以在教学内容进行层层深入，在课堂过程中思路清晰，环环相扣，让课堂节奏非常有逻辑性，这样最终会达到教学效率上的提升。
板块式教学设计的含义
板块式教学设计是一种新的备课方法，是指老师在进行教学设计时，要在教学内容整体性上得到加强，建构知识和能力体系的整体化。将课程的内容分为不同的的板块，根据不同板块设计科学的问题，让学生的思维能力得到提升，板块化教学设计可以让老师更加系统的研究教材、更加整体的把握教材、更加明确的领会编者的意图，能够避免老师在备课的时候主次不分的盲目感。在进行教学内容的板块化让化学知识系统化，化学认知能力科学化。问题的设计可以让学生有序的思考。
板块式教学设计特点：
1、 教学思路上清晰，板块鲜活，给人的感觉一目了然。
2、 依据板块的设计内容，将时间进行合理的分配。
3、 每个板块都有一个核心知识点，将问题集中进行研究。
4、 每个教学板块间衔接自然，在知识内容上符合逻辑，使课堂能和谐有序的进行。
5、 在教学的目标上和教学内容上都非常的明确。
结合案例进行分析：
目前我们就以高中化学第二章第二节“化学能与电能（第一课时）”的教学设计进行分析，教学过程分为6个板块，让学生在自己了解的知识中发现未知的问题，提出大胆的猜想，进行探究，最后得出结论。在学生的自我评价和结论汇报上彰显现代课堂以学生为主体的概念，提高学生自主能力。
板块一：情景带入主题，将以学生喜欢的“天宫一号”和“神舟九号”为背景材料，让学生产生兴趣，然后就它们构件上的太阳电池帆板、应急电池、镉镍蓄电池三种电源的基础上提出电池工作原理的提出问题，带着问题进入课堂。
板块二：原电池的工作原理，首先进行两种实验，第一种是将铜棒和锌棒分别插入稀硫酸中，观察有何现象？第二种就是让铜棒和锌棒接触再同时插入稀硫酸，观察有何现象？在学生观察实验反应现象的时候引导学生在氧化还原的知识点进行分析，通过实验可以发现铜不与稀硫酸反应，而锌棒和铜棒靠在一起在稀硫酸中又会产生异常的实验现象，这样的现象又会引起学生的思考和追问，从而使学生提出自己的猜想和假设，在将假设进行证明。
可能是锌表面的电子流到了铜片上被溶液中的氢离子得到后产生氢气。怎样验证？让后根据这个猜想让学生讨论得出论证的方法，最终得出方案是，将锌棒和铜棒用导线连接，在导线之间加电流表，将两个金属棒不接触的插入稀硫酸，观察电流表的摆动，学生会发现自己的猜想得到了证实，会有满足感，老师之后可以再通过讲解将实验的原理进行演示，让学生更加清晰的明白能量的转化，从而明白原电池的原理。
板块三： 原电池的形成条件，学生可以在老师的指导下提出探究原电池形成条件的研究方案，利用控制变量法进行研究。从电极、电路、溶液三个因素来改变影响实验的一个因素作为研究对象，然后在根据三个因素进行分组实验进行研究。
板块四：成果汇报，学生通过分析图表，了解我国目前发电量的构成，再以课本上的格林太太两颗假牙生病的例子，让学生分析病情的来源，并去寻找药方，在学生的讨论中，让学生产生学习的乐趣，并在原电池形成条件的知识点上得到巩固。
板块五：就围绕学生在本堂课中学习到了什么知识，本节课中有没有发现新的学习方法等问题进行自我评价和总结。
板块六：在课外将课程进行延伸，利用苹果尝试制作原电池，让学生体会到学以致用的乐趣。也可以让学生在网络上查询更多关于化学电池的运用。
结束语：通过板块式教学设计的案例，将有序的教学思路在各个教学的环节中得到体现，构建了，即发现问题、提出猜想、实验探究、得出结论，的科学探究历史思路，让学生在化学课堂学习上不仅收获到了知识，还收获到了分析问题的顺序逻辑和方法，让学生在课堂上循序渐进的对知识进行掌握，让化学课堂更加生动有趣，从而提高学生的积极性，提升学习的效率。
参考文献：
一、学习目标
1、掌握原电池实质，原电池装置的特点，形成条件，工作原理
2、了解干电池、铅蓄电池、锂电池、燃料电池
3、了解金属的电化，全国公务员共同天地学腐蚀
二、知识重点、难点
原电池原理、装置特点、形成条件、金属的电化学腐蚀
三、教学过程
引入：你知道哪些可利用的能源？电池做为能源的一种，你知道
是怎么回事吗？它利用了哪些原理？你知道金属是如何生
锈的吗？
新授：原电池原理及其应用
实验：4-15：①将锌片插入稀硫酸中报告实验现象。
②将铜片插入稀硫酸中报告实验现象。
③将与铁锌铜片相互接触或用导线连接起来插入稀硫酸中报
告实验现象。
④在③中把锌片和铜片之间连上电流计，观察其指针的变化。
结论：①锌片能和稀硫酸迅速反应放出H2
②铜片不能和稀硫酸反应
③铜片上有气体生成
④电流计的指针发生偏转，说明在两金属片间有电流产生
结论：什么是原电池？（结论方式给出）它的形成条件是什么？
原电池定义：把化学能转化为电能的装置叫做原电池。
形成条件：①两个电极
②电解质溶液
③形成闭合电路
讨论：1、Zn|H2SO4|Cu形成装置后有电流产生，锌片上发生了什么
反应？铜片上发生了什么反应？（可以取锌片周围的溶液
用NaOH溶液鉴别；取铜片上生成的气体检验。）
结论：在锌片周围有锌离子生成；铜片上生成的是H2
讨论：可能造成此现象的原因？俩金属片上的反应式的书写。
结论：在Zn上：Zn–2e-=Zn2+
在Cu上：2H++2e-=H2
Zn失去电子流出电子通过导线--Cu--电解质中的离子获得电子
我们把：流出电子的一电极叫负极；
电子流入的一极叫做正极
两极反应的本质：还是氧化还原反应，只是分别在两极进行了。
负极失电子被氧化，发生氧，全国公务员共同天地化反应
正极得电子被还原发生还原反应
实验：分别用两个铜片和两个锌片做上述实验④。
结论：两种情况下电流计不发生偏转，说明线路中无电流生成，铜
片上无气体生成。即两电极必须是活泼性不同的金属与金属
[关键词] 探究性学习 探索性实验 化学实验
“探究性学习”是指学生在教师指导下，主动发现问题、积极探究、独立思考、不断提高自身收集资料和处理信息的能力的学习方式。探究性学习不是单纯的传授知识，更重要的是培养学生的创新精神和创新思维，激发学生持久的学习兴趣，使教师的主导作用和学生的主体作用始终贯穿于教学的全过程。
若将验证性实验改为探究性实验，让学生自己通过实验手段探索研究对象的“未知”性质，了解它具有怎样的组成、属性、特征及与其他对象或现象的联系，不仅可以发挥学生的主动性、积极性，使其重新认识化学学习，甚至喜欢化学学习，更可以培养他们的独立探究的能力，使他们在探究的氛围中发挥出创造性。
（一）探究性实验教学的案例
【案例】“原电池的原理及形成条件”实验的探究
1.提出问题：怎样把化学能转变为电能呢？电池是如何产生电能的？构成一个电池的基本条件又是什么呢？
2.问题探究。
（1）原电池基本原理的探究（以铜锌原电池为例）。
[实验探究一]能否设计一个实验，使铜片在稀硫酸中在铜片上产生氢气呢？教师将学生每4人一组，要求完成下列实验方案：提醒学生注意观察现象，并在实验完成后汇报实验结果，思考由实验所得到的结论。（方案1）铜片和锌片不接触，放入一装稀硫酸的烧杯中；（方案2）铜片与锌片接触，放入一装稀硫酸烧杯中；（方案3）铜片与锌片用导线连接，放入一装稀硫酸烧杯中。
[实验探究二]铜片与锌片用导线连接，放入稀硫酸中。思考：导线上是否有电流通过，如何用实验证明？自行设计实验方案：（方案1）在导线上连接一个电流计；（方案2）在导线上连接一个小灯泡。
通过实验，验证了导线上有电流产生。由此引出原电池的概念。教师追问：铜锌原电池装置为何能产生电能？引导学生分析实验现象和原理，并用动画演示“计算机模拟铜锌原电池装置内部电路的形成”。动画演示电子的流动方向及电流计指针的偏转，同时伴随锌片的溶解，锌原子失去电子，电子经导线流向铜片，氢离子在铜片上得到电子产生氢气。通过微观展示，学生对Cu ― Zn 原电池有了更为直观的认识和理解，在此基础上引导学生写出电极方程式。教师让学生随意发表自己的见解，然后由学生总结得出：①原电池是将化学能转变为电能的装置。②原电池装置中，一般较活泼的金属作负极，负极失去电子，发生氧化反应，较不活泼的金属或非金属导体作正极，正极得到电子，发生还原反应。
（2）原电池形成条件的探究。请同学们根据自己的设想和实验室提供的仪器、药品，进行小组实验探究。 教师作适当的引导，和学生自主创新相结合，既适当降低探究的难度，又充分发挥学生的独创性。
[实验探究三]（方案1）锌片和锌片同时放入稀硫酸中，且之间连接一个电流计；（方案2）锌片和碳棒同时放入稀硫酸中，且之间连接一个电流计；（方案3）锌片和玻璃棒同时放入稀硫酸中，且之间连接一个电流计。
[实验探究四]（方案1）铜片和锌片同时放入硫酸铜中，且之间连接一个电流计；（方案2）铜片和锌片同时放入糖水中，且之间连接一个电流计；（方案3）铜片和碳棒同时放入稀硫酸中，且之间连接一个电流计。
在学生分组探究过程中，教师参与其中，采取深层对话、促进交流等方法进行引导和启发。当学生提出问题时，教师应在充分赞扬的基础上参与他们的研究，并得出结论。至此，学生为自己设计的独特实验和探究到的与众不同的实验结论深感兴奋和自豪，进一步增强了探究的乐趣和自信。教师根据学生的实验结果，引导学生分析构成原电池的条件，并让学生展开讨论，请学生归纳总结原电池的形成条件：①两种活动性不同的金属（或一种金属与一种非金属导体）作电极。②电极材料均插入电解质溶液中，能自发进行氧化还原反应。③两极相连形成闭合电路。
3.学习反馈。让学生根据原电池内容的学习设计实验：①设计一个原电池，使其总反应式为Zn+Cu2+Zn2++Cu，画出所设计原电池的示意图，并标出正、负极与电子流动方向。②用实验验证所设计实验的合理性。最后，结合实验特点，让学生思考：把西红柿或柑橘等水果组成一个原电池装置。继续激发学生的学习积极性，使课内探究的气氛延伸到课后。
（二）探究性实验教学的体会
在探索性实验教学中，化学问题的提出和解决是以实验探索的途径和手段进行的。课堂教学应尽可能边讲边实验来展开，使学生亲自参与实验，发挥学生的实验能动性，引导学生根据实验现象或事实，探究物质的本质及其变化规律。在中学化学教学中，充分利用化学学科“以实验为基础”的基本特征，挖掘和开发化学实验在探究性学习中的功能，对于改变学生的学习方法、形成终身学习的能力具有重要的意义。
其实，化学实验本身就是科学探究的过程。化学实验是人们认识和研究物质的一种科学方法，是人们根据研究的对象和研究的目的，创造性地运用科学知识和实验手段，有计划地实施探究性实践活动的过程。化学发展的历史也充分证明：化学科学的任何一项重大的突破，无一例外地是经过化学实验而取得的。正如波义耳所说，没有实验，任何新的东西都不能深知。中学生化学学习中的化学实验，虽然绝大多数是对物质及其变化的再认识，但从本质上看，这一过程与科学家进行的科学研究中的化学实验是一致的。当化学实验被用作探究性学习的途径时，化学实验的创造性和探究性便充分显示出来。学生在实验过程中积极地动脑动手，体验科学家科学探究的过程和方法，获得科学探究的乐趣和成功的喜悦。所以，在学生的化学学习过程中，完全可以利用实验这个手段进行探究性学习。
参考文献：
[1]徐叔炎。化学实验创新教育浅谈[J].化学教学，2002,(11).
《原电池》教学设计
濮阳市油田第二高级中学
陈少帅
知识与技能：
1、使学生了解原电池的工作原理。
2、能够写出电极反应式和电池反应方程式。
过程与方法：
1、经历探究构成原电池的原理的过程，了解科学探究的步骤，学习科学探究的基本方法，提高科学探究的能力；
2、经历多次小组合作、学习、讨论，是学生合作学习、解决问题的能力得到提高。
情感态度与价值观：在合作探究学习的过程中体验思维碰撞的乐趣。重点：了解原电池的工作原理，能够写出电极方程式和电池反应方程式。难点：原电池的工作原理。教学过程：
【引入】学生阅读教材70页，解答电化学定义及电化学研究的内容，使学生在整体上了解本章知识点。
【播放视频】以塑料杯、铁钉、铜丝、白醋、二极管等生活中常见基本器材所做的有关原电池的实验，引起学生的兴趣，并提出问题，二极管发光的原因是什么，让学生带着问题去学习。
【展示问题】
1、什么是原电池？
2、构成原电池的条件是什么？
3、原电池的正负极和电子流向如何判断？
4、原电池的工作原理是什么？（将原电池内容进行细分，使学生有目的的进行学习研究，给学生五分钟时间，阅读课本71-72页，带着问题进行阅读，是学生对于整体知识有一个初步的认识，方便之后的学习）【提问】什么是原电池
【学生回答】将化学能转化为电能的装置叫做原电池。
【追问】那么构成原电池需要什么条件呢？接下来通过实验探究来进行了解。【实验探究一】
【结论】前一个装置可以形成原电池，后一个装置不能形成原电池，得出形成原电池的条件之一：活泼性不同的两个电极。并通过讨论，进一步确定，活泼性较强的做负极，而活泼性较弱的做正极。【实验探究二】
【结论】前一个装置可以形成原电池，后一个装置不能形成原电池，得出形成原电池的条件之二：电极必须插进电解质溶液中。【实验探究三】
【结论】前一个装置可以形成原电池，后一个装置不能形成原电池，得出形成原电池的条件之三：必须要形成闭合回路。
【追问】通过以上实验，了解了构成原电池的三个条件，但是最根本的条件并没有探究到。提问：原电池是将化学能转化为电能的装置，其中电流是如何产生的呢？ 【学生回答】是由于电子的定向移动所以产生了电流
【追问】电子为什么会定向移动，在化学学习中哪种化学反应能使电子定向移动？ 【学生回答】氧化还原反应
【总结】由以上提问，可得出构成原电池的第四个条件：能自发进行的氧化还原反应。让学生对构成原电池的四种条件记忆两分钟，之后进行提问。【提问】构成原电池的条件？
1、具有活泼性不同的电极，较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属作正极。
2、具有电解质溶液。
3、形成闭合回路。
4、具有能自发进行的氧化还原反应。【提问】如何判断原电池的正负极及电子的流向。（给学生三分钟时间，学生小组讨论，解决问题，之后随机抽取学生回答）
负极：较活泼金属，电子流出，发生氧化反应
正极：较不活泼金属或非金属，电子流入，发生还原反应。
【讲述】刚才讲解了有关原电池的定义、构成条件、各电极的反应，需要将这些知识点形成网络，方便记忆与理解。
【小结】总结本节课的基本概念，对基本的定义和专用名词进行记忆。【练习】判断装置是否能形成原电池？
【回答】ABEO可以形成原电池；CDFMN不能构成原电池。
【追问】CDFMN为什么不能构成原电池，各自的原因是什么？（学生回答，进一步复习巩固构成原电池的四个条件）
【结尾】展示原电池在以后学习中的应用，是学生对原电池的重要性有一个清晰的认识。播放一段由橙子制造原电池的实验视频，寓教于乐，使学生学会自己动手，学会用身边简单的生活原料来进行有趣的化学实验，学以致用，达到良好的学习成果。【板书】
电化学——原电池
1、定义：将化学能转化为电能的装置
2、工作原理：自发进行的氧化还原反应
3、构成条件：①活泼性不同的电极材料
②必须插进电解质溶液中 ③必须形成闭合回路
关键词：范例教学；概念界定；实践；认识
高中化学教学需要兼顾几个统一，即：教学和教育的统一；问题的学习和系统知识的学习的统一；掌握知识与培养能力的统一。怎样才能在有限的课堂教学时间内实现以上目标呢？笔者认为，范例教学为广大教师提供了一种很好的模式。
一、范例教学的概念界定
范例教学最初是由联邦德国历史学家H・海姆佩尔提出来的，目的是通过“典型的离子”“好的例子”“特别清楚的例子”的教学，来减轻学生的负担，发展学生的能力，这与我们新课改提倡的教育教学目标相吻合。范例教学丰富了我们的教学方式，让课堂教学变得更有活力，让学生的学习变得更明白。
与传统教学相比，范例教学使课堂学习的线条更清晰、目标更明确。如：离子反应方程式书写的教学，教师通过若干个典型的例子，将要教给学生的规律和书写技巧展现在学生面前，让学生在教师的案例示范中总结离子方程式的书写规则，学习较难离子方程式书写的思维步骤，通过由“个”到“类”的迁移应用，让学生掌握和应用知识，达到最终学习目标。
二、范例教学的实践
在范例教学中，我们可以以布鲁纳（Btuner）的知识构建观点和皮亚杰（Piaget）的认知发展论为理论基础，以信息加工为主要策略，通过“教师呈现范例帮助学生学习新知识”“学生选择范例验证知识”和“学生运用知识创造范例”三个不同阶段对学生进行多种智能的训练，包括：观察、分析、比较、分类、记忆、推理、判断、想象、创造等，帮助学生实现由具体到抽象的知识构建，促进认知能力由低级向高级发展。范例教学模式中的师生活动见下表：
以下是笔者在《原电池原理》中应用范例教学的教学实践。
流程一：初识原电池
在新课教学中，原电池原理对学生来说是一个完全陌生的概念，教师的讲授式教学虽然能让学生接受，但不利于学生真正掌握原电池反应的本质。在本案例中，通过流程一，教师很自然的引导学生将原电池反应与氧化还原反应建立起联系，知道原电池反应本质上就是氧化还原反应的实践应用。
流程二：再识原电池
通过流程二中教师提出的具体问题，引导学生着重观察得出原电池的构成要件，进一步理解了原电池的放电过程。在传统的讲授式教学中，虽然通过教师罗列原电池的组成结构，学生也能很好地记忆和掌握，但不利于学生的主动学习和建构能力的培养。
通过上述流程一和二的教学，教师用“锌-铜-硫酸铜原电池”这一“个例”向学生示范了原电池为什么能放电和怎样才能放电这些化学电源的最基本的知识，也教给了学生最基本的观察、思维方式，为学生后续阶段的自主应用打好了基础。
流程三：应用原电池
范例教学的最终目标是学生在“个例”学习之后，能举一反三，实现学习的迁移和知识的实际应用。流程三通过学生应用原电池原理设计原电池、对生活中的化学电源的再分析，将本节课中的范例作了“类”的迁移，实现由“学化学”到“用化学”的转变。
三、对范例教学的认识
1.范例教学法是提高课堂教学效率的重要途径
在传统教学模式下，学生课业负担繁重、课堂效率低下，许多课后练习也属于机械式的重复劳动。范例教学则通过具体的事例，以点带面，将基础知识系统化，将分散的知识点进行了系统的整合，学生通过范例的实践，理解和掌握知识并知道了如何应用知识来解决实际问题，了解如何应用旧知识解决新问题，从而达到举一反三的目的，形成学习迁移能力，达到少课时、轻负担、高质量的要求，提高课堂学习效率，切实减轻学生的课业负担。
上述案例中，教师在对锌-铜-硫酸铜原电池放电的原理与原电池的组成结构的范例教学时，摒弃了零乱、复杂的记忆性知识，将原电池最本质的知识（即原理和组成结构）有序地教给学生，让学生对原电池有了一个比较系统而清晰的认识，提高了课堂教学效率。
2.范例教学是培养学生能力的有效途径
学校教学的最终目标是培养具有真才实学的人，因此，教学应首先着眼于学生能力的培养，其次才是使学生掌握广博的知识。传统教学中，教师只重视百科全书式的知识传授，学生则依赖于教师和教材，死记硬背那些零碎无系统的书本知识，导致学生负担加重，教学质量不断下降。采用范例教学的目的主要是改变这种“学不能用”的状态，将教材中根本的、基础的、本质的内容通过范例教学，来提高学生的独立思考能力和判断能力，培养学生学习的主动性和创造性。
上述案例中，学生通过范例的学习，理解了原电池的原理，并通过自主设计原电池和理解生活中的化学电源（锌锰干电池）的方式将所理解的知识进行了应用，这是范例教学中能力教学功能的体现，即通过范例教学，帮助学生发展自身的能力，培养学生良好的思维品质，为今后更好地进行独立思考和科学探究奠定坚实的基础。
3.范例教学有助于开阔学生的视野
范例教学具有开放性，是一种从特殊到一般、由点到面的开放式的教学，它不同于封闭式的、条条框框式的传统教学，有利于培养学生开放的视野。而且，这种点面结合的教学思路，开放视野的形成，可以激发学生对那些与范例相关的内容作进一步探索的欲望，利用掌握的一般指导认知特殊的事物，使学生的学习不再局限在课堂上，而是延伸到学生的整个学习和日常生活中；不再囿于单一的学科，还将触角伸向其他知识领域；不仅善于接受知识还学会了自己去探究知识，从而习得社会化学习和终身学习的能力。
尽管在实际教学中，教师因为设计范例而增大了备课难度，增加了备课时间，也出现了由于教师自身水平和见识的不足而带来的范例资源匮乏，但从长远来看，只要教师能坚持应用范例教学，用心积累范例素材，完善范例教学的理念，范例教学的优越性一定能得到体现。
参考文献：
[1]刘雍潜。学与教的理论与方式[M].北京大学出版社，2011.
新型案例教学设计
基于对微生物燃料电池多年的研究基础及对环境工程专业的认识，笔者总结了微生物燃料电池与以下课程的结合。
1.水质工程学教学
微生物燃料电池作为一种有应用前景的新技术，近年来得到广泛关注，也取得了进展。而微生物燃料电池可以作为案例，引入到水质工程学的教学中来。在讲授生物处理部分，可以引入微生物燃料电池这项新技术。首先需要向学生讲清楚微生物燃料处理废水的原理。在微生物燃料电池阳极室内，同时发生着厌氧生物处理、电化学氧化、生物氧化与生物混凝等多个过程，并逐一介绍此四个过程的原理特征。然后向学生介绍当前应用微生物燃料电池技术进行污染处理的研究状况。近年来，一系列富含生物可降解有机物的废水，在微生物燃料电池中逐渐被尝试用来产电，同时废水本身得到降解。在介绍完整体研究状况后，任课教师可以根据熟悉的特征废水，展开而深入地向学生展示。需要提及的是，氮污染控制是当下环境保护工作的重点，微生物燃料电池处理含氮废水是该技术在废水处理领域最重要的应用之一，也与中国地质大学（北京）以地下水污染防治为特色的环境工程教学特点密切相关。微生物燃料电池生物脱氮的研究最早开始于2004年，研究者发现当阴极电势控制在-500mV时，微生物能够直接以阴极作为电子供体将NO3-还原[7]，这对微生物燃料电池处理含氮废水的实际应用具有十分重要的意义。同时也需要向学生说明，当前受制于材料成本，微生物燃料电池处理废水还只停留在实验室研究，还未真正应用。这样既向学生传授了生物水处理的相关知识，又激发学生进行深入了解研究的动力，培养了学生善于思考与联想的能力。在讲授水处理系统部分时，在讲解完生活污水传统的处理工艺的基础上，可以针对当下相对难以处理的工业废水，介绍基于微生物燃料电池的新型处理工艺。如笔者所在的课题组尝试用UASB-MFC-BAF的组合工艺处理糖蜜酒精废水[8]，高效去除污染物的同时，并获得1410.2mW/m2的最大功率密度。其中，在UASB单元高效去除COD并进行硫酸盐还原，MFC单元氧化硫化物的同时产电，BAF单元去除色度并降解苯酚衍生物。与常规工艺的结合为MFC在污水处理方面的应用提供了新的思路，成为一种很有前途的处理方式。这除了向学生传递了水处理工艺的相关知识，也示范了工艺组合的特点与基本规律，培养了学生讲自己所学的水处理技术融会贯通，灵活运用的能力。
2.固体废物处理处置工程教学
堆肥处理是主要的资源化技术之一，在讲到堆肥部分时，可以介绍微生物燃料电池固体废物堆肥中的应用案例，即微生物燃料电池既可以处理废水，也可以处理固体废物，展示了该技术良好的发展前景。其在固体废物堆肥中，底物不需要频繁更换，而且有机质含量高，堆肥过程自身产热可提高温度，为堆肥过程中形成的高度复杂的微生物种群的富集和生长提供了更加稳定的外部环境，当前以厨余垃圾和园林肥料为原料的堆肥微生物燃料电池也已经有报道[9]。剩余污泥是城市污水处理厂运行中最为头疼的问题，在讲授城市污水处理厂剩余污泥处理处置部分时，可以着重介绍微生物燃料电池在剩余污泥资源化过程中的应用，微生物燃料电池可以将剩余污泥中的化学能转化为最清洁的电能，为污泥资源化提供了新的思路。具体包括直接利用剩余污泥与间接利用剩余污泥两方面，前者是直接以剩余污泥为燃料，在输出电能的同时，能达到良好的污泥减量效果；后者是分别以剩余污泥微波预处理上清液与剩余污泥发酵产生的挥发性脂肪酸作为燃料，可以有效地资源化利用剩余污泥，同时达到污泥减量的目的。将此类案例介绍给学生，既可以传授了固体废物资源化与处置的相关知识点，又可以激发学生的学习热情，提高教学质量，并且进一步培养了学生环境工程意识和环境工程研究的能力，进一步培养了学生分析和解决环境工程实际问题的能力。
3.环境学教学
环境学是环境类专业本科生的专业基础课程，旨在使学生正确理解和掌握与环境问题有关的基本概念、基本知识以及基本原理，以便为学习后续课程奠定必要的基础。而微生物燃料电池与其课程教学也有密切联系，可以成为增强教学效果的有力工具。污染物是环境工程的处理目标，而污染物指标是检验环境技术优劣的标准，在水体污染教学方面，五日生活需氧量（BOD5）的含义与测定是教学中的一项重要内容。常规BOD5测定主要采用呼吸法，该法测定较为复杂，而且耗时长，基于微生物燃料电池工作原理的BOD5传感器具有良好的应用前景，其电流或电压与污染物浓度呈现良好的线性关系，而且能够快速响应，并且测量范围较宽，结果具有良好的重复性，因此成为微生物燃料电池实际应用领域较为重要的直接应用方向。在利用微生物燃料电池类型的传感器测定BOD5时，以待测废水为阳极液，通过之前测定的电压与浓度对应关系，读取电压值，便可换算为BOD5的浓度。此测定方法发现电池转移电荷与BOD5之间呈明显的线性关系，相关系数达到0.99，标准偏差为3%~12%。而且微生物燃料电池类型的BOD5传感器响应快，恢复能力强，当污水浓度发生变化时，电流滞后1h即可达到稳定。而且微生物燃料电池型BOD5测定方法的另一突出优点是可连续运行，无需路外保养。通过介绍微生物燃料电池在测定BOD5中的应用，可以加深学生对BOD5的理解，传授了水体污染指标的概念，也培养了学生触类旁通、理论联系实际的能力。在环境学课程讲授中，会涉及全球的能源与环境问题，也会提到一些新型的清洁能源如氢能、核能等。此时可以介绍微生物燃料电池电助产氢的相关知识，这也是微生物燃料电池可能直接利用的主要形式。根据电化学理论，电解水的分解电压为1.6V，而在无氧气存在的条件下，在双室微生物燃料电池阴极施加一个远小于水的分解电压的小电压（一般小于0.8V），可以促进外电路转移至阴极的电子和阳极转移至阴极的质子结合而生成氢气，从而达到利用微生物燃料电池系统产生氢气的目的，该工艺产生的氢气纯度较高，并可以积累和储存以及运输，克服了以前微生物燃料电池输出功率低、无法直接应用的缺点，从而促进微生物燃料电池技术朝着实际应用又迈进了一步。这一方面可以吸引学生更深的了解微生物燃料电池技术，而且培养学生的研发兴趣与爱好，另一方面传授了氢能等清洁能源的相关知识，拓展了氢能的来源，启发了学生深入探究、勤于联想的能力，取得良好的教学效果。
课堂教学实践
在中国地质大学（北京），笔者主要参与环境工程专业基础课与专业课的教学。在实际教学中，将微生物燃料电池的研究心得与实际教学相结合，对教学起到很好的促进作用。如在环境专业基础课有机化学的教学中，在讲授烯烃部分时，讲到石墨烯作为微生物燃料电池阳极的优点，更多地利用了其比表面积大、易于微生物附着的特征，促进了微生物燃料电池的产电与污染物去除，使得学生对于石墨烯的应用有了更直观的认识，对教学起到了促进与拓展的作用，符合当下理论联系实际的教学思路。在环境专业主干课环境生态学的教学中，将水生生态系统部分引入微生物燃料电池的概念，介绍了产电微生物的工作原理及特性，并介绍了沉积物微生物燃料电池的工作原理及应用，这不仅向学生传递了水生生态系统中的环境微生物的类群与功能，以及污染物在水生生态系统中的迁移转化规律等知识点，而且可以使学生明晰微生物燃料电池的在其中所起的作用，形象地展示了微生物燃料电池参与污染迁移转化的过程，对于此部分知识的教学，起到很好的促进作用。讲到这些案例时，学生的学习热情都比较高涨，教学效果明显提升。可见微生物燃料电池确实是良好的教学载体，有助于提高环境工程教学的质量，笔者在后续教学中还需进一步完善提炼。
第二节 化学能与电能
【教学目标】
1、〔知识与技能〕
让学生了解原电池的工作原理。
2、〔过程与方法〕
①通过实验方式探究原电池工作原理，感
悟科学探究的过程和方法。
②培养实验中的观察能力，思考意识和应变能力；培养语言智能。
3、〔情感态度与价值观〕通过化学知识与生活、生产相联系，让学
生感到化学就在身边，化学很有用，很亲切；引导学生关注生活、生产中的化学。
【教学重点】了解原电池的工作原理。【教学难点】原电池的工作原理。【探究建议】实验探究、问题解决。【课时划分】一课时 【教学过程】
【展示图片】（实物展示各种电池）
【师】在平时用到的计算器、手机、MP5、电子表、笔记本电脑等都要用到电池，可以说现代生产、生活都离不开电池。【问】哪位同学能说一下电池的能量转换呢？ 【学生回答】
【导入课题】我们这节课来学习化学能转化为电能的装置---原电池。
【板书】
一、原电池 【师】 在学习新知识的之前，同学们先对导学案上的预习成果进行组内交流、讨论（限时2分钟）。然后回答以下问题：
【预习检测】
1.根据物理科电学知识，电流产生的原因，电流的流动方向由电源的 极到
极，电子的流动方向由电源的 极到
极。
2.氧化还原反应的实质是：。
3.电解质的概念是：。
以下物质能导电的有，属于电解质的是
。石墨、氯化钠固体、氯化钠溶液、铁、铜、蔗糖固体、蔗糖溶液、稀硫酸。能导电的原因是
。【学生活动】学生举牌抢答。
【创设情境】动画展示“病历档案”：同学们，面向我们的并不是一位快乐的美眉！自从先后装上两颗假牙（分别是不锈钢和黄金假牙），“笑笑”女士心情一直不爽----头痛、失眠、心情烦躁。
【问题导入】今天，我想请大家当一次医生，开个处方，让笑笑女士笑起来。
【初步假设】想一想，病因估计处在哪里？（假牙）
【设计方案】是不是这样呢？让我们模拟口腔中的环境，把稀硫酸想成口腔溶液----唾液，用Zn和Cu分别代表两颗不同的假牙----不锈钢和黄金……通过实验来找病因！
【学生分组实验】（分9组实验）
【探究实验一】 把锌片和铜片平行插入稀硫酸溶液中（锌片和铜片不接触），观察实验现象。【探究实验二】 把锌片和铜片上端用导线连接起来放到稀硫酸溶液中（锌片和铜片不接触），会出现什么现象？
【探究实验三】 把锌片和铜片用导线通过电流计连接起来放到稀硫酸溶液中（锌片和铜片不接触），会出现什么现象？
【问题探究】
1、把锌片和铜片平行插入稀硫酸溶液中（锌片和铜片不接触），有何现象？写出有关反应方程式和离子方程式？
2、把锌片和铜片上端用导线连接起来放到稀硫酸溶液中（锌片和铜片不接触），有何现象？写出铜片和锌片上的电极反应式以及电子由
流向。
3、把锌片和铜片用导线通过电流计连接起来放到稀硫酸溶液中（锌片和铜片不接触），有何现象？从能量转化角度，你能得出什么结论？
4.如何确定该电池的正负极？
【学生观察并回答】讨论结果采用竞赛抢答形式展示。【多媒体展示】原电池工作原理flash动画模拟过程
【学生交流讨论，归纳小结】原电池工作原理：锌与稀硫酸发生氧化还原反应，锌失电子成Zn2+，电子从锌片经导线通过电流计流向铜片，H+从铜片上得电子被还原成H2，【板书】
1、把化学能转化成电能的装置叫原电池。
2、Cu---Zn原电池的工作原理
锌片（负极）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）铜片（正极）：2H+ +2e-=H(还原反应)
总反应方程式：Zn+ 2H +=Zn2++H2
【解决问题】 通过实验，你认为笑笑女士的病因是什么？（两颗假牙在口腔溶液中够成原电池，产生的电流刺激脑神经，使该女士头痛、失眠、心情烦躁）【课堂检测】
【课堂小结】 原电池是将化学能转化为电能的装置。原理是利用自发进行的氧化还原反应，电子由负极流向正极，从而产生电流，将化学能转化为电能。
【思考题】
Cu—Zn原电池产生的是持续稳定的电流吗 ？ 【自主发展作业】回家后利用家庭能够提供的一些材料创新设计各种电池。
【板书计划】
第二节 化学能与电能
一、原电池
1、原电池定义
把化学能转化成电能的装置叫做原电池。
2、原电池的工作原理
锌片（负极）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）
铜片（正极）：2H+ +2e-=H(还原反应)
总反应方程式：Zn+ 2H +=Zn2++H2
【教学反思】
本节课一直是高一学生学习的难点，其理论比较抽象，而且要求学生动手实验。本节课我花了很长时间准备（备学生、备教材、备教法、理论联系实际备问题），上完本节课进下心来，细细回顾，特反思如下：
1、“知识的检测””知识的探究” 采用学生分组讨论，学生抢答的形式，活跃了课堂气氛，激发学生学习积极性。
2、巧用病例这一情景开头，切实联系所要学的知识，实例生动有趣，一下抓住学生的心。
3、让学生分组实验，提高动手能力，观察能力，在探究中学到知识。
4、借助现代媒体的微观动画可生动直观的展开原电池工作原理，有利于学生突破原电池原理这一教学难点。
5、让每一小组做一牌子，以拍卖形式抢答问题在竞争中体现小组群体智慧。
6、本节课因为要给学生足够的时间和空间，让学生自主探究，又要完成本节课教学任务，所以学生探究试验时间不好控制，时间略显紧张。
纵观近几年的高考试题，我们不难发现各种各种的探究性试题不断出现，这正是新课标理念在高考中的体现，同时也为我们教学指明了方向。传统的教学模式基本是以教师的讲授为主，学生只是被动的接受者。然而，新的教学模式则更加强调学生的主体地位，让学生从被动的知识接受者转化为主动的学习者，更加注重学生通过自主学习、合作探究等方式来学习，教师只是进行适当的指导。探究，顾名思义就是探索和研究。探究式教学就是以探究为主的教学模式，在具体教学中，教师对学生进行适当的指引，学生利用已有知识通过自主学习、合作探究、小组讨论等方式尝试解决问题，进而将所学新知识系统地运用到解决实际问题中来。
二、探究式教学在高中化学教学中的实施
（一）创设情境，引导探究
情境教学是让学生提高探究能力的强大动力，教师可以通过化学实验来创设情境，例如我们在化学实验中调整实验顺序和改变反应物来让学生提高主动参与学习的积极性。也可以利用生活中的小常识来创设情境进而激励学生用课本知识解决生活中的实际问题，例如我们切了一个苹果，吃了半个另外半个苹果就会“生锈”？热水壶使用多了就会有水垢，怎么才能快速的去除水垢？豆腐与菠菜为何不能在一块炒呢？当教师提出这些问题后，学生的学习主动性就会立马提高。再者我们可以利用学生的疑问来创设情境，在学习的过程中学生会有很多的疑问，遇到了问题学生就有想解开问题的动力，所以让学生在课堂中积极讨论和辩论也是一种创设情境的好方法。
（二）立足课本，开展探究
关于探究性学习我们可以分为进入问题阶段、实践体验阶段、表达交流阶段三个阶段，化学科目的探究主要围绕培养学生“问题”意识，让学生去有了疑问是探究性学习的重要前提。著名教育家卢梭曾说经教育不在于告诉学生一个答案，而是教会学生去解决问题。问题能激发学生的兴趣和思维，让学生去主动研究解决问题的办法，如果学生没有问题的话学生的思维出现空置，真正的学习是不可能出现的。所以教师一定要依托学科特点，进行开放性和综合性为一体的教学。化学科目的探究类型可以有实验探究、调查探究、文献研究探究。实践探究等。化学科目所涉猎的问题可以涉及到物质性质、用途、实验操作与改进、社会热点等。课题的选择可以采用贴近生活和研究效果明显的课题进行研究。
（三）探究案例，抛砖引玉案例
1、电池原理探究问题提出：我们日常接触到的电池怎么做到化学能和电能的相互转换的？构成电池的主要条件是什么？问题探究：电池的基本原理探究（铜锌电池）。能否设计一个实验，让铜片在稀硫酸溶液中产生氢气呢？教师将学生分组，要求学生按照实验方案完成实验并提醒学生注意在实验中出现的现象，方案一中铜片和锌片不接触，一并放入稀硫酸溶液中，方案二将铜片和锌片接触一并放入稀硫酸溶液中，方案三将铜片和锌片用导线链接并放入稀硫酸溶液中。在方案二中的实验中导线中是否有电流通过，如果用实验证明？可以在导线中链接小灯泡或者在导线中连接电流计。通过实验我们发现装有电流计和小灯泡的导线中有电流通过。由此引出原电池的基本概念，然后教师趁热打铁问为何在铜锌电池装置中会有电能产生？引导学生分析实验的原理。我们可以通过多媒体来演示实验原理，多媒体演示中电流的方向和指针的偏转都可以现实，同时锌片发生了溶解，锌原子失去了电子，并通过导线流向铜片，氢离子在通篇上嗲到了电子产生氢气，通过微观的展示学生对铜锌电池有了更为直观的认识和了解，教师在此基础上引导学生写出电极方程式。学生在这个自己动手的实验中发现了化学能转化为电能，金属性质比较活泼的一极负极，负极丢失电子并发生氧化反应，不活泼的一极作为正极得到电子并发生还原反应。在探究实验中，学生们依据自己的设想和实验用具进行实验，教师在实验过程中可以适当的在各个小组中进行指导，这样做可以降低学生自主实验的难度，又可以充分的发挥学生的自主性。在实验中教师可以引导学生利用碳棒、玻璃棒和铜棒作实验，也可以用糖水等做实验，在这样的实验中，教师参与其中和学生深层次对话进行引导和启发。在开展多种形式的实验后教师让学生总结并归纳原电池的构成要件，学生们总结说用两种不同性质的金属作电极，一端发生氧化反应，一端发生还原反映并在两极相连后形成闭合电路。
三、结束语
开展探究性实验，一方面让学生在探究中找出其中的规律和方法，学生在积极主动的实验过程中获取知识，加深对知识的理解并得到必要的拓展。另一方面学生的创新精神和实践精神都得到培养和提高，学生学形成了学以致用的理念。
作者：吕国栋 单位：辽宁省本溪市第二高级中学
参考文献
[1]探究实验在化学教学中的应用[J].李战胜。科技风。2015(08)
[2]探究实验在高中化学教学中的应用[J].周新华。现代企业教育。2013(16)
[3]在化学实验中培养学生的观察能力[J].高如怡。中学化学教学参考。2002(Z2)