核心素养下的高中电化学教学策略研究

韩娜

摘 要：高中化学中所涉及的电化学知识具有一定的抽象性和动态性，加之高考电化学考查题型逐渐趋于生活化、实用化，导致学生对电化学知识的学习存在认知困难，甚至还存在教师难教、学生难学的情况。在实际教学中，基于核心素养视角开展电化学教学，对提高课堂教学质量、学生生成学科素养具有重要意义。本文简述高中电化学知识特点，围绕思维可视化、实验探究化、情境素材化、学习项目化等多方面探究电化学高效教学方法，以期学生学习效率得到提高。

关键词：核心素养；高中电化学；教学策略

核心素养对学生的成长和未来发展有着重要作用，化学学科核心素养主要是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、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任。学生通过课程学习，在教师设计的化学活动中分析知识、掌握知识。同时，学生还应具有运用知识解决问题的能力，以便充分发挥学生的主观能动性。

一、高中电化学知识特点

（一）概念抽象且集中

高中电化学知识涉及两个能量转换，即化学能、电能。分析高中化学知识后发现，电化学部分涉及的概念知识较多，且内容烦琐，整体具有较强的抽象性，学生学习起来难度较大，这为教师教学增加了一定的难度。此外，教材中并没有细致地描绘电子转移等微观变化过程，这对学生理解知识有着消极影响，无法正确理解电子转移的整个过程，进而无法深刻掌握知识[1]。

（二）知识涉及微观

高中电化学中涉及较多的微观知识，其中电子、原子等都是肉眼观察不到的。因此，对学生的思维能力要求较高，学生需要从微观角度出发，发挥想象力想象各种微观元素移动的场景，并对化学反应加以解释[2]。因此，教师在教学中应在不影响内容科学性的前提下，帮助学生构建合理的电化学微观表征，让学生进行微观层面的理解，变抽象内容为形象内容，从而深刻感受到微观世界的魅力。

（三）内容紧贴生活

电化学内容与人们生活关系密切，如蓄电池、燃料电池都是人们生活中常用的电池类型，将化学能转化为电能后被人们所利用。除此之外，金属的腐蚀、金属的保护和氯碱工业也是具有现实意义的问题，对保护社会经济有着重要影响。因此，在高中电化学学习中，教师应指导学生结合生活实际展开学习，对其今后的发展有着积极作用。

二、核心素养下高中电化学高效教学策略

（一）思维可视化，加深知识理解

高中电化学知识具有不可视的特点，学生在理解电子、原子等微观元素时，存在较多的难度，而教师在课堂中采取可视化方法教学，引导学生加深对知识的理解。传统教学中，教师也经常会利用电子课件教学，但没有突出重难点，影响了学生的学习效果。对此，在实际教学中，教师可以将科技引入教学中，借助多媒体技术、微课技术等，将微观元素以可视化方式向学生呈现出来，引导学生思考的同时还有助于培养抽象思维。

以人教版高中化学必修二《第一节化学反应与能量变化》教学为例，教师在讲解“化学反应与电能”知识点时，首先，教师应先利用我国电力生产量构成图及火力发电流程图创设情境，并提出问题：化学能是否可以直接转化为电能？并以此为线索设计讨论活动，鼓励学生在讨论中分析化学能直接转化电能的可能性，学生借助情境图片及所学知识展开讨论，猜测能量转化应与氧化还原反应有关。随后，教师肯定学生的想法，并向学生讲解“原电池”概念，利用动画模拟“铜锌原电池”中各种粒子的运动情况，学生在观看中发现负极发生氧化反应，锌片电子由外电路向正极移动，即，与电流方向相反，而在电解质溶液中，富含电子的正极吸引了大片的阳离子，包括铜离子和锌离子，同时硫酸根与氢氧根向负极移动发生还原反应，即，而电解质溶液则在其中起到“桥梁”作用，既参与氧化还原反应，又提供可以移动的带电粒子形成电流。由此，学生通过观看动画视频，直观了解氧化还原反应中电子的移动过程，明确原电池的工作原理，促进学生抽象思维发展。最后，教师借助投影向学生展示原电池实验仪器图，要求学生结合所学习知识探究原电池由哪些要素构成，并尝试在动手实践中搭建原电池，生成学习经验的同时促进建模素养发展。

（二）实验探究化，培养创新意识

实验在高中化学教学中占据着重要地位，教师在电化学教学中，应采取实验探究化方法，使学生在理论与实践中直接感受到化学反应和变化过程，从中获得知识和操作技能。实验探究法是培养学生科学探究与创新意识的主要途径，教师应按照课程标准规定组织学生完成实验项目，方便学生获得直接或间接实践经验，进而提高课堂教学效率。同时，电化学实验的设计应符合学生的认知水平，教师在课堂中应避免随意提升难度，还要避免探究泛化，有效指导下保证实验探究效果。

以人教版高中化学选择性必修1《电解池》教学为例，为了让学生深入认识电能转化为化学能的过程，掌握电解池的工作原理，教师应采取实验探究化形式，积极培养学生科学严谨的学习态度。首先，教师组织学生开展“电解氯化铜溶液”实验，让学生在讨论中掌握电能直接转化为化学能的原理与装置。教師再为学生布置自学任务，要求其在实验现象的基础上加以分析总结，并思考问题：（1）电解池的基本组成单元？（2）电解池中氧化反应和还原反应发生的区域和条件？（3）从电化学角度出发分析总结原电池和电解池装置的异同点，从系统和环境角度分析能量转化的形式。学生可以通过讨论建立思维模式，为后续分析理解电解原理的应用奠定良好的基础。随后，教师组织学生开展对“氯碱工业”反应原理的深入探究。教师向学生展示惰性电极“电解饱和食盐水”实验。结合实验现象，构建合理的电化学微观表征电子的运动方向和电场作用下阴阳离子的定向移动，深入认识电解池的工作原理。随后，教师组织学生以小组为单位采取控制变量法设计了三组实验方案，分别是：（1）铜电极做阳极，惰性电极做阴极电解饱和食盐水；（2）惰性电极做阳极，铜电极做阴极电解饱和食盐水；（3）惰性电极电解Na2SO4溶液。结合基础“电解饱和食盐水”实验，在实践中通过现象和产物的不同，确定电极材料、电解质溶液和电源连接方式对电解池中阴阳极放电顺序的影响。基于此，通过实验探究学生可以从现象中，抽象出电解池化学反应的本质，并结合离子交换膜法电解饱和食盐水，深入理解离子交换膜的工作原理和其在氯碱工业中的作用和优势。对电能和化学能之间的转换产生更深刻的认识。

（三）情境素材化，丰富生活体验

情境素材，即构建生动、具体场景所需要的材料。教师教学中所创设的情境，根据形式和内容上的划分可以分为生活情境、实物演示、情境再现等。为保证情境的有效性，教师应注意选材的针对性，结合教学中的重难点内容，紧紧契合知识主线和生活主线。素材主题也应与教学内容相关，借助实验、新闻、生活实例等将知识与生产相结合，进而丰富学生的生活体验[3]。

以人教版高中化学必修二《自然资源的开发利用》教学为例，教师在讲解“防止金属腐蚀”相关知识时，为了让学生了解金属腐蚀的本质，掌握电化学防止金属腐蚀的方法，教师应利用生活化素材创设情境。首先，教师结合生活常见现象提出问题：钢铁在干燥的空气中可以长时间保存，而在潮湿的空气中很快就会被腐蚀，表面形成直径不等的小鼓包，出现这种情况的原因是什么？学生针对教师提出的问题展开讨论，认为环境变化是导致钢铁被腐蚀的主要原因，钢铁可能与潮湿空气中的某项物质发生了化学反应。教师则要在学生讨论的基础上详细讲解这一现象背后的原理，让学生认识到钢铁属于不纯的金属，也就是常说的合金，在潮湿的空气中表面形成了一层薄薄的水膜，其中包含氢离子、氢氧根离子和氧气，相当于钢铁表面有了一层电解质溶液，而钢铁中的铁和少量的碳形成了无数的微小原电池，其中铁是负极，碳是正极，铁失去了电子被氧化，造成了钢铁被腐蚀的现象。由此，借助生活中常见现象创设情境，让学生明确钢铁被腐蚀的原因，为后续探究“防止金属腐蚀”奠定良好的基础。随后，教师再引导学生分析：如何防止金属被腐蚀？将教学重点过渡到保护金属、提高利用率上，让学生结合不同金属电化学腐蚀的原因，针对性提出保护措施，如在保护钢铁不被腐蚀时，可以将其作为正极保护起来，负极则选择比钢铁更活泼的金属，如在钢铁设备上装有若干锌块，结果是锌块被腐蚀，钢铁则完好无损。基于此，教师以生活常见现象为线索，针对性讲解化学知识点，丰富学生的学习体验。

（四）学习项目化，培养实践能力

研究证明，项目化学习有助于提升学生的实践能力，能对理论知识形成更深刻的印象，这对电化学知识学习有着重要意义。高中化学教师应采用这种新颖的教学模式，以项目主题为引导，以问题为驱动，培养学生的实践能力和解决问题能力。具体来说，在电化学教学中，教师应结合教学内容创设真实的问题情境，指导学生以项目化形式解决问题，并得出最终项目结果，教师再加以评价。这一过程中，学生可以展开自主研究，提高自我探究能力的同时，还能有效培养学生信息加工能力，对学生成长有着重要意义。

以人教版高中化学必修二《环境保护与绿色化学》教学为例，为了培养可持续发展观，形成正确的环保意识，教师应从保护环境理念出发开展项目化学习。首先，教师应以“工业废水排放污染环境”现象创设情境并引发学生思考：为了不对生态环境造成影响，应如何处理工业生产中产生的废水？利用这一问题为驱动，组织学生以小组合作的方式查阅资料，了解工业废水排放和处理情况，在这一过程中，学生通过分析和讨论搜集到的资料，认识到污水处理法分为化学法、物理法和生物法。教师应围绕“化学法处理污水”，指导学生将电化学与污水处理联系起来，并深入探究其中的化学原理及反应。随后，教师取得适量带有胶体污染物的工业废水，并利用影像资源向学生展示电化学电气浮法处理污水的原理，再组织学生以小组为单位开展探究实验。实验中学生先猜测化学反应原理，设计相应的化学步骤，再利用教师提供的设备，通过外电压的辅助下，让可溶性阳极产生阳离子体，阳离子对胶体污染物发生凝聚效应。同时，阴极在电压作用下生成大量，在上浮过程中将絮体上浮，实现污染物与水的分离。最后，教师要引导学生回顾项目探究过程，总结实验中发生的化学反应，让学生在动手实践中强化对电化学知识的灵活运用能力，实现综合素养的发展与提升。

（五）教学单元化，细化教学目标

以核心素养为灵魂开展电化学课堂教学，与传统以知识传授为目的的课堂有着本质的区别，传统教学形式中多是以知识技能达成为导向的课时教学，缺乏对单元整体的把握，学生对知识的掌握也多是呈碎片化，影响结构化知识体系的形成，不利于核心素养的形成。而基于核心素养的单元设计是课堂转型的重要支点，教师应将其作为教学设计的抓手，按照知识脉络设计学习活动，将各个教学阶段衔接起来。在具体教学中，教师应先结合教学需求制订教学目标，为核心素养的培养指明方向，再以单元教学的方式授课，将教学目标贯穿到教学始终，引导学生建立完善的知识结构，以形成正确的学科核心素养[4]。

以人教版高中化学必修二《自然资源的开发利用》教学为例，金属冶炼合理处理中常涉及电化学知识，教师应采取单元教学方式来引导学生思维，以促进学生核心素养的形成。首先，教师向学生介绍金属的存在，提出问题：金属广泛分布在自然界中，那么金属元素一般分布在什么区域呢？学生回答后教师要加以评价，并对学生的答案进行补充，让学生认识到金属广泛分布在矿物、动植物体内及海洋等区域中。教师则要继续提问：金属元素在自然界中是以何种形式存在的呢？又与哪些性质有关呢？让学生在原有知识基础上，认识到金属多是以游离态和化学态两种形式存在，其中少数不活泼的金属以游离态形式存在，多数比较活泼的金属则以化合态的形式存在。随后，教师围绕“金属的冶炼”开展单元教学，借助实际问题启发学生思维：金属冶炼和处理常常涉及电化学反应，请问：冶炼或提纯、、、等金属时，哪一个不需要用到电解法？学生根据问题展开讨论，根据金属的化学性质，一般来说活泼金属采用电解法冶炼，其中、都是活泼金属，而提纯精铜时也采用电解精炼铜，所以答案应该是。由此，学生在循序渐进的引导中完成探究问题，建立完善知识结构。

结束语

总的来说，学科核心素养的形成对学生未来成长有着重要意义，教师在教学中应重视培养核心素养。研究证明，高中化学教师在对电化学知识讲解的过程中，可以采取项目式教学法、实验探究法、思维可视法等多样化教学形式指导学生，激发学生对电化学兴趣的同时提升自我探究能力，以便在解决问题中强化个人能力，并形成完善的核心素养。

参考文献

[1]葛玉翠.高中化学IE课堂“电化学”教学策略与实践[J].高考，2021（36）：94-96.

[2]程龙兵.核心素养下电化学教学研究：模型认知的内涵和外延[J].新课程，2021（31）：106-107.

[3]覃琦.构建以“素养为本”的高中化学总复习课堂教学设計模型：以“电化学原理”第一轮复习为例[J].中小学课堂教学研究，2020（3）：44-47，65.

[4]李国浩.高中电化学基础教学策略[J].中学生数理化（教与学），2019（6）：28.