HPS教学理念渗透于支架式教学模式中的应用研究

孙悦 杨天林

摘要：支架式教学模式的模型融合HPs教学学习化学能与电能，不仅可以培养学生独立思考、合作学习的能力，同时也培养学生的科学本质观以及批判性思维的能力。让学生从科学家的角度去思考问题，敢于质疑已有观点或假说。

关键词：支架式教学模式;HPs教学;科学本质观;批判性思维

文章编号：1008-0546（2020）02-0056-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.02.017

一、提出问题

随着科学技术的不断发展和新课程标准的要求，创新型人才的培养已成为当前教育的一个重要课题。支架式教学是指学生在学习过程中遇到自己无法解决的问题，借助比学习者更高学习水平的教师或者学习能力较强的人来解决问题，完成本节课的学习任务或者达到在没有这些更有能力的他人的支持不能达到的目标的过程。支架式教学模式可以分为六个部分，如图1：

这是一条融合了三维目标的清晰的教学主线。在这个过程中支架的搭建是最重要的，教师需要搭建合理支架，让学生根据教师搭建的支架自主思考，如果在其中融入HIS教学会使课堂更生动，不仅为老师搭建支架提供了基础，而且培养了学生的科学本质观、提高了学生的批判性思维，让学生可以站在科学家的角度自主思考问题。

二、设计思路

在“化学能与电能”内容的设计上，将HIS教学理念渗透于支架式教学模式中，其内容主要包括如图2所示的各部分。其中一个最重要的过程是搭建支架与学习历史这两部分之间知识的衔接过程。教师不仅需要掌握大量化学史的内容，而且要对所教的科目有系统、全面的认识。化学能与电能属于高中化学必修二的第一章第三节内容，这里需要设计支架式教学模式与HIS教学相融合的高中化学教学设计模式。

三、教学过程设计

如图3所示。

四、教學设计

1.创设情境

[教师]取一个成熟的番茄，在番茄里插入平行的锌片与铜片，并接入电流计，观察到电流计指针发生偏转。

[学生]学生都感觉很惊奇，问老师为什么？

[教师]电流表指针偏转，一定有电产生，那么电是怎么产生的？这就是我们今天要学习的内容。

2.引发学生观点

[媒体支架]用PIT展示生活中一些常见的电池。

[问题支架]我们的生活中有各种不同的电池，它们是怎样产生电的呢？与“番茄电池”一样吗？

[学生]学生思考，并给出不同观点

[教师]教师总结。那我们来看一看电池在历史上是怎么被发明的。

3.学习历史

[教师]在1780年的一个秋天，意大利波洛尼亚大学的解剖学教授伽伐尼在一次实验中无意间发现，在不通电源的情况下，被剥下来的青蛙腿也会发生痉挛的现象。在电闪雷鸣的一天，伽伐尼解剖室台上的起电机发生了电气火花，放在桌子上与钳子和镊子环相接触的一只青蛙腿发生痉挛，而此时起电机与青蛙腿之间并无导体连接。然后他抬起青蛙腿的一只脚，把一个铜钩放进脊髓里，这样，它就会与银制的台板接触，如果这样，另一只脚就会在台板上自由移动。当它接触到银台板时，脚的肌肉收缩并离开台板，但离开台板后，它又会一次一次的碰到银台，并且一直摆动。如果把铜钩与台板换成同一种金属的话，就不会看到这种现象。在意大利帕维亚大学的物理学教授伏打（1745～1827年），他复重做伽伐尼的实验多次后，通过观察后发现其实电并不是发生在动物的组织内，而是金属或木炭的组合产生的。因此，伏打不使用动物的组织做实验，仅仅用不同金属相接触，使用钢瓶及金箔验电器进行实验，发现在接触的过程中会产生电压，后来被称为接触压。该装置能同时提高不同金属的实验效果，但不能产生连续电流。与此同时，伏打也发现到伽伐尼的实验中应用了不同的金属，实验中青蛙腿被看作了一种潮湿的物质，于是他使用能够导电的盐水代替动物组织进行实验，最后发现了电池的原理，发明出了著名的伏打电堆与伏打电池。

[媒体支架]在讲解的过程中加入PPT图片展示，加深学生印象，方便教师讲课。

[学生]听了老师的热情讲解，产生了浓厚的学习兴趣。

4.搭建支架

[教师]搭建问题支架，提问：（1）为什么青蛙的腿会发生抽搐？

（2）当铜钩与台板被同一种金属取代时，为什么没有现象产生？

（3）金属与木炭接触时，为什么会产生接触压力？

（4）为什么在实验过程中不能一直产生连续电流？科学家是怎么做的？

（5）盐水溶液为什么可以代替动物组织？它们之间有什么共同点？

5.学生自主学习

[教师]现在请同学们思考五分钟。

五分钟过后……

[教师]请学生甲回答…

[学生甲]首先，第一个问题，青蛙腿抽搐一定由电流引起的。第二个问题，将钩与台板换成同一种金属，不会有电流的产生，因此，要产生电流就需要两种不同的金属。第三个问题，金属的金属活动性与木炭的活动性不同，所以会产生接触压力。第四个问题我们在学习物理时了解到产生电流需要两个条件，分别是有电源和闭合的电路，如果此过程中不能产生连续的电流，证明它没有形成一个闭合的电路。科学家是用能够导电的盐水溶液与金属相连形成了一个闭合的回路，最后产生了连续不断的电流。第五个问题中用盐水溶液代替动物组织的原因是它们都是含有无机盐离子的湿物质。

[教师]甲同学说的很好，也很对，让我们给他掌声和鼓励。既然我们学习了这么多知识，就让我们开始今天的实验吧1

6.小组合作学习

[教师]根据刚才的解释，现在我们提供实验用品来进行今天的实验。（搭建实验支架）

[实验用品]铜片、锌片、稀硫酸、电流表、导线、烧杯

[教师]将学生分组，1组：锌棒与铜棒插入稀硫酸溶液中;2组：锌棒与铜棒用导线连接;3组：连接一个电流表在导线中间。实验装置如图4。

[学生]按照教师的分组进行实验，学生观察到：1组：zn棒上有气体，铜棒上无现象;2组：cu棒上有气体，zn棒上无现象;3组：电流表指针发生偏转。

[教师讲解]从刚才讲解的化学史内容，我们知道原电池的组成需要不同活性的金属材料和电解质溶液。在实验过程中，电子通过导线由zn片流向Cu片，溶液中的H⁺从铜片获得电子，从而被还原成氢原子，结合生成的氢分子从铜片上逸出。在微观层面上：电流的产生表现为电子定向转移的发生，其本质是氧化还原反应;在符号层面上：可以用化学式结合微观层面上的得失电子守恒来表示。

[教师]教师总结，原电池：将化学能转变为电能的装置。

7.效果评价

[教师]布置任务：根据三个实验，小组讨论原电池的形成条件。

[学生]讨论交流1：原电池组成条件、工作原理、电极反应方程式书写。讨论交流2：两个不同的金属电极+电解质=原电池。

五、总结与建议

支架式教学模式旨在提高学生的核心素养，培养学生的创新思维，提高学生的综合能力和独立思考能力。HPS教学可以培养学生的科学本质观，提高学生的批判性思维能力，在建构主义和人本主义的支持下，集成它们的优点，充分发挥各自的作用。“化学能与电能”这部分内容属于高中化学必修二中的内容，这部分内容难度相对较大，因为它涉及物理学的相关内容，相对有点抽象。支架式教学模式与HIS教学相结合，可以为教师搭建支架提供一定的理论基础，让学生从科学家的角度思考问题，敢于对科学提出疑问，为提高学生的创新思维能力提供依据。