着眼核心素养培养 提升课堂教学实效

彭英邦 陈迪妹

[摘   要]化学学科核心素养包括五个要素，各要素之间相互关联。通过“原电池”教学实践，以实验探究为主线，展开问题情境、实验探究和迁移应用等教学活动，培养学生的实验探究能力与创新意识，强化学科思维方法，促进学生化学学科核心素养的形成，提升教学实效。

[关键词]化学学科核心素养;原电池;教学设计;教学实效

[中图分类号]   G633.8        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2019）20-0058-03

一、问题的提出

化学学科素养是学生发展核心素养的重要组成部分，反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，通过化学学科的学习，帮助学生形成关键能力和必备品格。高中化学课程标准修订组根据《中国学生发展核心素养（征求意见稿）》”以及高中化学课程的特点，提出化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学精神与社会责任”5个要素。如何在教学中落实“素养为本”的课程理念，在内容设计、教学活动中体现核心素养的要素，是当前化学教学研究的重要课题。

“原电池”内容在化学必修2和选修4《化学反应原理》中均有涉及，电化学知识是高中化学学科基本结构中的重要组成部分，是氧化还原反应、化学反应中的能量变化、水溶液离子反应等知识的综合运用，对培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力具有重要作用。实验探究是实现化学核心知识向化学学习能力转变的重要方式，也是实现知识结构化的有效途徑。本文结合“原电池”的教学，落实“实验探究与创新意识”核心素养，进而探索出基于学科核心素养的教学模式。

二、以核心素养培养为导向的“原电池”教学设计

1.教学设计思路

以化学学科核心素养培养为导向，基于学生已有知识基础和认知水平来创设问题情境，引导学生进行问题分析和实验探究，使课堂教学从“知识建构”向“素养培育”转变。在学习本课内容前，学生已经具备原电池的基本工作原理、构成条件等知识，但对原电池盐桥的形成存有困惑，对一些陌生原电池的电极反应式的书写还不够熟练。这是由于在实际教学中，教师没能发掘教材内容与编排中体现的学科价值，只关注原电池的构成要素，忽视电极反应物与电极材料的关联;只关注原电池装置中的电极判断，忽视反应的总趋势和能量变化所致。从课堂教学的宏观层面来看，学生未能“从具体的事实、概念、原理、反应、用途等繁杂而散乱的知识中跳出来”[3]。

本课教学以实验探究为主线，分层设计教学活动：一是回顾原电池的知识框架，促进学生对基本概念和理论的建构;二是以单液原电池与双液原电池为教学原型，分析原电池工作过程中的现象和微观变化，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养;三是让学生体验实验探究过程，学习发现问题、提出猜想、运用对比思想设计实验的基本方法。本课要达成的教学目标为：通过实验探究双液原电池，了解其工作原理与盐桥的作用，并能依据具体的化学反应设计新的原电池装置;结合宏观现象和微观分析，强化学科思维方法，初步形成科学探究意识;通过变式训练，培养创新意识，促进核心素养的形成。

2.教学过程

如何在教学中应用原电池模型，设计实验探究问题，帮助学生构建问题解决认知模型，形成学科核心素养，是教学的侧重点。依据学生的认知发展特点，在教学中穿插若干问题情境，让学生通过实验探究逐步形成核心素养。王磊等提出“从知识到能力和素养的转化模型”[4]，认为学科知识的转变需要经历学习理解、应用实践与迁移创新才能完成从具体知识学习向知识功能化和素养化的方向跨越。这对教学上的启示是，教学设计的各个活动环节应对应核心主题内容，并在教学中由浅入深，逐步达成。概言之，要围绕学生核心素养在辨识分析、总结概括、创新应用等方面来开展教学活动。

（1）导入新课——观看微课回顾旧知，提出问题

让学生观看微课。微课中合理运用动画效果，将原本抽象的理论知识的过程可视化，降低了学生的认知负荷，能更好地帮助学生理解原电池的相关理论知识;复习回顾原电池的构成条件和工作原理，并完成单液原电池的电极反应式的书写;交流结果，针对练习中存在的问题进行反馈总结。

设计意图：教学出发点是基于学情分析，在学生已有知识和能力基础上，对学生的表现水平进行预设，如此课堂教学才会更加游刃有余。通过微课回顾已有知识，调动学生自主学习的积极性，深化学生对原电池内容的理解;通过简单电极反应式的书写，分析学生的疑难问题。

（2）课堂探究——设计实验探究方案，延伸拓展

教学以实验探究为主线，从三个方面逐步展开（如表1）：①解释单液原电池的工作原理及存在的问题;②探究水果电池与双液原电池的工作原理，认识盐桥的作用;③探究不同类型的盐桥电池，深化对原电池工作原理的理解。学生分组对提出的问题和猜想进行交流，在讨论可行性方案的基础上设计实验方案。

课堂思考与交流：

①能用金属来代替盐桥吗？

不可以。若用金属做盐桥，电子流向一极后不能直接从另一极得到补充，必然趋势就是向另一极释放金属阳离子或者溶液中的金属阳离子在电子流出的那一极得电子析出金属，这个过程会产生一个与电池电势相反的电势，从而降低了整个电池的电势。可见，光有自由电子是不够的，还应该有一个离子的通道，即“盐桥”。

②盐桥中的钾离子会进入溶液吗？两烧杯电解质溶液中的阴阳离子能通过盐桥吗？

双液原电池使用盐桥的目的是为了消除液接电势。盐桥中的阴离子和阳离子通过定向移动进入到阴极池和阳极池，从而达到传导电流使双液原电池形成闭合回路的目的，所以盐桥用一段时间就会失效，要重新浸到饱和KCl溶液中。因两池中的浓度差太小的缘故，两烧杯中的离子会有极少量通过盐桥。

设计意图：展开实验探究，分析原电池工作原理。由于学生对电池的动力问题存在疑问，导致在理解原电池的工作原理时有很大的困扰，难以体会双液原电池的优势。对教材上的原电池模型进行改装，帮助学生明确原电池的构成要素;通过对单液原电池的改进，实验探究双液原电池的工作原理，加深学生对原电池的理解;设置的思考问题有驱动性、可探究性和层次性，注重过程性评价。

（3）课后巩固——建构核心知识、迁移应用

单液原电池的电极材料混合在一个溶液中，使学生对两电极的现象和工作原理存在困惑，而双液原电池模型的电极反应相对简单些，且能够加深学生对半反应、电极反应的认识。在单液原电池到双液原电池的实验探究中，练习电极反应式的书写，通过文字、图片等多种方式，进一步巩固课堂内容。

①[Mg稀H2SO4Al]原电池;正极（Al）：2H+ + 2e- = H2?;负极（Mg）：Mg - 2e- = Mg2+

②[MgNaOHAl]原电池;正极（Mg）：2H2O + 2e-=H2?+ 2OH-;负极（Al）：2Al-6e- +8OH-=2AlO2- +4H2O

③[Cu浓HNO3Al]原电池;正极（Al）：4H+ + 2 NO3- + 2e- =2 NO2 ? + 2H2O;負极（Cu）：Cu - 2e- = Cu2+

④根据Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2设计原电池，画出装置图，标出电子转移的方向，并写出电极反应式。

设计意图：构建知识体系，提升学生迁移应用能力。在围绕“锌铜原电池”展开一系列探究的基础上，根据原电池的构成条件和工作原理，尝试设计新的原电池，启发学生从改变电极种类、改变电解质溶液和改变电路闭合情况等角度去思考，促进学生形成学科素养。

三、教学实践与反思

1. 变革教学方式，探索可行的知识建构模式

尽管目前有很多关于“原电池”的教学案例，但大多数教学侧重于将现有的教材内容作为学习文本，没有摆脱以知识为本的教授方式，只关注知识结构的完整性和基础性，忽视了学生思考问题的价值和探究能力的形成[5]。因此，从实验探究和创新意识的角度去设计教学内容，是对学科核心素养培养的思考，可实现超越知识本身的学习能力和创新意识的培养。从课堂教学效果和课后反馈的情况来看，该教学模式可以实现对学生学科核心素养的培养。例如，“水果电池”中，抽象的理论知识通过实验现象得以直观化;以双液原电池的构成条件及盐桥的作用作为教学重点，围绕教学内容设计实验方案，提供实验材料供学生探究，学生对文字、图像和信息分析及表征的能力得到了提高，有助于学生养成科学探究的习惯。

2.实施科学探究，提升学生学科核心素养

通过创设问题情境，开展以化学实验为主的活动探究，是落实化学学科核心素养的重要途径。学习任务的完成是学生学科核心素养培养的重要过程，教学活动以培养学生学科核心素养为导向，体现新课程改革提出的“立德树人”的根本理念，通过基于核心素养培养的教学，帮助学生形成必备品格和关键能力。

以上是笔者基于“原电池”一课进行的教学实践研究，旨在以个人初步的探究抛砖引玉，引发广大同仁对化学学科核心素养的培养进行深入探讨。

[  参   考   文   献  ]

[1]  王磊.促进核心素养发展的化学教学兼介高中化学课程标准修订进展[D] .湖州：浙江省化学疑难问题专题研讨会讲话稿，2017.

[2]  钟启泉.基于核心素养的课程发展：挑战与课题[J].全球教育展望，2016（1）：9.

[3]  陈进前.核心素养导向下的化学教学[J].中学化学教学参考，2017（Z1）：1-4.

[4]  王磊.学科能力构成及其表现研究：基于学习理解、应用实践与迁移创新导向的多维整合模型[J].教育研究，2016（9）：83-92.

[5]  顾建辛.关于化学核心素养培育的微观思考：原电池教学中的“证据推理与模型认知”[J].化学教学，2017（11）：34-38.

（责任编辑 罗   艳）