基于学科核心素养的高中化学教学实践

郑彩霞

【摘 要】基于化学核心素养的构成要素，以人教版《化学能与电能》为例进行化学教学尝试，发展学生的化学核心素养。

【关键词】核心素养；化学教学；高中化学

中图分类号： 011 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）12-0136-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.059

核心素养不是仅仅使用于某个特定学科、某些特定情境的一种特殊素养，而是适用于一切情境的普遍性、综合性素养[1]。高中化学课程标准修订组根据中国学生发展核心素养和高中化学课程特点，提出了高中化学核心素养，包括了“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“证据推理与模型认识”“实验探究与创新意识”、“科学精神与社会责任”五个方面。从这五个方面看，强调高中学生通过学习，能够掌握物质的性质及变化特征；建立“结构决定性质，性质决定用途”的观念，能够通过变化守恒、动态平衡等化学思维研究化学问题；树立绿色化学的观念以及可持续发展的意识；理解化学与生活生产的密切联系，建立社会责任感。

教师在教学过程中应当围绕学科核心素养，深入探究剖析，真正培养学生运用化学思维、化学知识与探究技能解决化学问题。本文以人教版《化学能与电能》[2]为例，探讨如何在课堂教学中落实化学核心素养。

1 教材分析

本节课是以人教版必修教材《化学2》第二章第二节“化学能与电能”中的第一课时“化学能转化为电能”为教学内容进行设计的。新课标对本节课的要求是：“注重从生活经验和已有知识出发，联系日常生活中常见的各种电池，通过对实验现象的观察和分析，帮助学生更好地理解和掌握本节知识。”本节课内容的理论性比较强，涉及的化学原理与学生的生活经验有一定的联系。通过动手探究原电池的反应原理及构造，运用已有的知识认识和理解本节核心知识，使学生的知识结构得到重建，并让学生感受到从理论到实践的应用及化学与生活的紧密联系。

2 学情分析

学生在学习本章节之前已经学习过氧化还原反应、化学能与热能之间的相互转化，此外在实际生活中学生广泛接触到手机、mp3、数码相机等电子设备的电池，对“电和电池”已经有了一定的认识；同时物理课上已经学习过在电压作用下导体中的电子定向移动形成电流，所以学生对化学能如何转变为电能有浓厚的兴趣。但是学生对“电池的构造如何？”、“电池是如何将化学能转化成电能的？”等问题非常陌生，同时，这些具体的概念原理知识远离学生生活，又比较抽象，因此，教学过程中通过对原电池的实验探究活动引导学生从电子转移角度理解化学能转变为电能的本质，形成原电池的概念和工作原理尚有难度。

3 设计思想

（1）本节课教学设计的教育心理学原理是建构主义学习观：教师鼓励学生从事积极的实验活动和思维活动，在活动中学会如何思维，培养他们的创新能力，从而实现“知识是学生在活动中自我构建、自我发现的，而不是从外部传递给学生的”的认知目标。

（2）以学生亲自设计、亲身体验水果电池为教学情景，并在一系列合作实验探究中，让学生将观察到的现象和实验原理相结合，运用化学知识分析、思考可能产生的物质及发生的变化以完成本节教学设计。

4 教学目标

4.1 知识与技能目标

（1）通过实验探究认识原电池的工作原理和原电池的构成条件，初步形成原電池的概念。

（2）会根据原电池工作原理判断原电池的正负极，以及电流、电子、溶液中离子的流动方向，会书写铜锌原电池的电极反应式。

4.2 过程与方法目标

（1）通过对铜-锌原电池工作原理的讨论，初步培养学生从微粒观、动态观的角度分析问题的能力；

（2）通过对科学探究过程中实验现象的观察、讨论、归纳、呈现，培养实验观察能力、实验现象的描述能力和使用化学用语的技能。

（3）通过小组合作探讨原电池的构成条件的实验，培养学生对实验现象的整理分析、推理归纳的能力，提高实验探究能力。

4.3 情感态度与价值观目标

（1）通过实验了解原电池是化学能转化为电能的装置，初步体会原电池在生产、生活中的应用及其对人类文明发展的贡献，初步了解化学电池的化学反应基础（氧化还原反应）及研制新型电池的重要性，提高学习化学的兴趣。

（2）通过探讨火力发电的利与弊，形成较为客观、正确的能源观，提高开发高能清洁燃料的意识。

（3）通过小组合作，培养学生合作学习的能力，体验与他人交流的重要性。

5 教学重难点及突破方法

重点：初步认识原电池概念、反应原理的理解和电极反应式的书写；构成原电池的基本条件的探究。

难点：从电子转移角度理解原电池反应原理及化学能向电能转化的本质。

突破重难点需要铺垫和台阶，充分发挥教师的引导作用，利用情境、问题、表征方式的变化，由浅入深，循序渐进，层层递进，逐步将学生的思维引向新的高度。

6 教学过程

6.1 创设情境，导入新课

[情境引入]展示电能在生活中的广泛应用以及火力发电的相关图表、图像

[提出问题]我国目前发电总量构成，火力发电的原理、利与弊是什么？

设计意图：从火力发电入手，引导学生认识该方法的不足——能量利用率不高，从而建立新思路，能否将化学能直接转化为电能？激发学生的探究欲望。让学生认识化学与生活息息相关，树立绿色化学观，科学物质观，发展“科学精神与社会责任”的核心素养。

6.2 新知探究，微观表征

[提出问题]从电流产生的角度考虑，欲将化学能直接转化为电能，首先应寻找怎样的反应？我们所学的哪个化学反应设计电子的转移？

设计意图：引导学生从电流的形成过程进行分析，回顾物理所学知识点，电子的定向移动能形成电流，学生很容易联想到氧化还原反应的本质。

[过渡]锌与硫酸的反应是一个氧化还原反应，能否将该氧化还原反应的化学能直接转化为电能？

[分组实验]电池中的电流如何产生的？

[交流讨论]

（1）铜片上的气体是什么？哪里来的？

（2）氢离子转变为氢气所需的电子从何而来？为什么？（学生提出假设）

学生甲：电子应该是铜片失去的，因为气泡在铜片上产生。学生乙：电子应该是锌片失去的，因为锌比铜活泼，更容易失去电子。学生丙：电子不是铜片失去的，因为溶液并没有变蓝。而锌片发生了溶解，说明应该是锌片失去的。学生丁：锌失去的电子可以通过导线传递到铜片上。

[提出问题]如何通过实验证明锌片上的电子通过导线转移到铜片上？

[分组实验]

设计意图：引领学生根据实验现象，结合生活经验以及学过的氧化还原知识进行猜想预测，发展“模型认知与证据推理”的核心素养。通过实验对猜想进行验证，发展学生的实验观，培养严谨务实的科学精神和科学态度。

[提出问题]电池有正负之分，如何通过实验（5）判断正负极？

[符号表征]原电池的正负极

通过观察实验（5）判断出原电池中的正负极，并根据电子的转移写出实验（5）的电极反应方程式。

设计意图：寻找参考物，通过电流表指针的偏转，判断正负极，培养对比分析，知识迁移的能力。在书写电极方程式中，落实电子守恒思想以及“宏观-微观-符号”三重表征的素养。

[动画播放]播放“原电池原理的微观模型”动画，化抽象为形象。

[提出问题]（1）铜片是否参与反应？其作用是什么？能否用石墨代替？

（2）为什么H+不直接在锌片上，而要在铜片上得到电子？

（3）整个电路是如何形成电流的闭合回路的？

微观分析，电子的定向移动，产生了电流。铜片并不参与反应，只是作为一个电极材料，起导电作用。而氢离子之所以要在铜片上得电子，是由于锌片失去电子后产生大量来不及扩散的锌离子，对氢离子产生排斥作用。因此氢离子很难在锌片表面直接得到电子。电子从负极转移到正极后，溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，从而形成一个闭合电路，是电流源源不断产生。

设计意图：借助动画模拟，让学生感知电子的定向移动以及形成电流回路的过程，从微观层面揭示电流产生的本质，获得感性认知。化抽象为形象，化宏观为微观，体现了“变化观念与平衡思想”“宏观辨识与微观探析”的核心素养。

[过渡]通过以上实验探究，我们知道了原电池是一种能将化学能直接转化成电能的装置。那么，形成原电池需要哪些条件呢？请各小组进行讨论，根据提供的实验用品设计实验，验证你的猜想。

[实验探究]原电池的构成条件。

[提出问题]除了锌、铜与稀硫酸可以构成原电池，换用其它的电极和试液能否构成原电池？小组合作，根据提供的材料自行进行各种尝试并做好记录。

提供的实验用品：锌片、铁片、铜片、石墨、无水乙醇、硫酸铜溶液、氯化钠溶液、稀硫酸、烧杯、导线、电流表等。

设计意图：运用控制变量法，探究构成原电池的条件，发展“实验探究与创新意识”的化学核心素养，从单纯的学生实验上升到引导学生学会实验探究方法的学习。培养学生实践创新能力，体验科学探究的艰辛与喜悦。

6.3 联系生活，学以致用

（1）请你根据提供的材料，设计一个水果电池。

（2）[展示资料]请你当医生

格林太太是为漂亮的女士，但是一口整齐的牙齿中镶有两颗假牙，一颗是黄金的——这是她富有的标志。一颗是不锈钢的——这是她车祸后留下的痕迹。令人不解的是，自从车祸后格林太太经常头疼失眠、心情烦躁。医生绞尽脑汁，格林太太的病情依然没有好转。一位年轻的化学家来看望格林太太，找到了病根。化学家发现了什么？你能为格林太太开个药方吗？

设计意图：通过水果电池的设计，以及对现实生活中事例的分析，培养运用化学知识解决与化学相关的社会问题的能力，体会化学科学的应用方向和价值取向，发展“科学精神和社会责任”的核心素养。

【参考文献】

[1]张华.核心素养与我国基礎教育课程改革“再出发”[J]. 华东师范大学学报：教育科学版，2016（1）.

[2]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书：化学2（必修）.3版.北京：人民教育出版社，2007：39-42.