著眼核心素養培養　提升課堂教學實效

彭英邦 陳迪妹

[摘? ?要]化學學科核心素養包括五個要素，各要素之間相互關聯。通過“原電池”教學實踐，以實驗探究為主線，展開問題情境、實驗探究和遷移應用等教學活動，培養學生的實驗探究能力與創新意識，強化學科思維方法，促進學生化學學科核心素養的形成，提升教學實效。

[關鍵詞]化學學科核心素養;原電池;教學設計;教學實效

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）20-0058-03

一、問題的提出

化學學科素養是學生發展核心素養的重要組成部分，反映了社會主義核心價值觀下化學學科育人的基本要求，通過化學學科的學習，幫助學生形成關鍵能力和必備品格。高中化學課程標準修訂組根據《中國學生發展核心素養（征求意見稿）》”以及高中化學課程的特點，提出化學學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“實驗探究與創新意識”“科學精神與社會責任”5個要素。如何在教學中落實“素養為本”的課程理念，在內容設計、教學活動中體現核心素養的要素，是當前化學教學研究的重要課題。

“原電池”內容在化學必修2和選修4《化學反應原理》中均有涉及，電化學知識是高中化學學科基本結構中的重要組成部分，是氧化還原反應、化學反應中的能量變化、水溶液離子反應等知識的綜合運用，對培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力具有重要作用。實驗探究是實現化學核心知識向化學學習能力轉變的重要方式，也是實現知識結構化的有效途徑。本文結合“原電池”的教學，落實“實驗探究與創新意識”核心素養，進而探索出基于學科核心素養的教學模式。

二、以核心素養培養為導向的“原電池”教學設計

1.教學設計思路

以化學學科核心素養培養為導向，基于學生已有知識基礎和認知水平來創設問題情境，引導學生進行問題分析和實驗探究，使課堂教學從“知識建構”向“素養培育”轉變。在學習本課內容前，學生已經具備原電池的基本工作原理、構成條件等知識，但對原電池鹽橋的形成存有困惑，對一些陌生原電池的電極反應式的書寫還不夠熟練。這是由于在實際教學中，教師沒能發掘教材內容與編排中體現的學科價值，只關注原電池的構成要素，忽視電極反應物與電極材料的關聯;只關注原電池裝置中的電極判斷，忽視反應的總趨勢和能量變化所致。從課堂教學的宏觀層面來看，學生未能“從具體的事實、概念、原理、反應、用途等繁雜而散亂的知識中跳出來”[3]。

本課教學以實驗探究為主線，分層設計教學活動：一是回顧原電池的知識框架，促進學生對基本概念和理論的建構;二是以單液原電池與雙液原電池為教學原型，分析原電池工作過程中的現象和微觀變化，培養學生“宏觀辨識與微觀探析”的學科素養;三是讓學生體驗實驗探究過程，學習發現問題、提出猜想、運用對比思想設計實驗的基本方法。本課要達成的教學目標為：通過實驗探究雙液原電池，了解其工作原理與鹽橋的作用，并能依據具體的化學反應設計新的原電池裝置;結合宏觀現象和微觀分析，強化學科思維方法，初步形成科學探究意識;通過變式訓練，培養創新意識，促進核心素養的形成。

2.教學過程

如何在教學中應用原電池模型，設計實驗探究問題，幫助學生構建問題解決認知模型，形成學科核心素養，是教學的側重點。依據學生的認知發展特點，在教學中穿插若干問題情境，讓學生通過實驗探究逐步形成核心素養。王磊等提出“從知識到能力和素養的轉化模型”[4]，認為學科知識的轉變需要經歷學習理解、應用實踐與遷移創新才能完成從具體知識學習向知識功能化和素養化的方向跨越。這對教學上的啟示是，教學設計的各個活動環節應對應核心主題內容，并在教學中由淺入深，逐步達成。概言之，要圍繞學生核心素養在辨識分析、總結概括、創新應用等方面來開展教學活動。

（1）導入新課——觀看微課回顧舊知，提出問題

讓學生觀看微課。微課中合理運用動畫效果，將原本抽象的理論知識的過程可視化，降低了學生的認知負荷，能更好地幫助學生理解原電池的相關理論知識;復習回顧原電池的構成條件和工作原理，并完成單液原電池的電極反應式的書寫;交流結果，針對練習中存在的問題進行反饋總結。

設計意圖：教學出發點是基于學情分析，在學生已有知識和能力基礎上，對學生的表現水平進行預設，如此課堂教學才會更加游刃有余。通過微課回顧已有知識，調動學生自主學習的積極性，深化學生對原電池內容的理解;通過簡單電極反應式的書寫，分析學生的疑難問題。

（2）課堂探究——設計實驗探究方案，延伸拓展

教學以實驗探究為主線，從三個方面逐步展開（如表1）：①解釋單液原電池的工作原理及存在的問題;②探究水果電池與雙液原電池的工作原理，認識鹽橋的作用;③探究不同類型的鹽橋電池，深化對原電池工作原理的理解。學生分組對提出的問題和猜想進行交流，在討論可行性方案的基礎上設計實驗方案。

課堂思考與交流：

①能用金屬來代替鹽橋嗎？

不可以。若用金屬做鹽橋，電子流向一極后不能直接從另一極得到補充，必然趨勢就是向另一極釋放金屬陽離子或者溶液中的金屬陽離子在電子流出的那一極得電子析出金屬，這個過程會產生一個與電池電勢相反的電勢，從而降低了整個電池的電勢。可見，光有自由電子是不夠的，還應該有一個離子的通道，即“鹽橋”。

②鹽橋中的鉀離子會進入溶液嗎？兩燒杯電解質溶液中的陰陽離子能通過鹽橋嗎？

雙液原電池使用鹽橋的目的是為了消除液接電勢。鹽橋中的陰離子和陽離子通過定向移動進入到陰極池和陽極池，從而達到傳導電流使雙液原電池形成閉合回路的目的，所以鹽橋用一段時間就會失效，要重新浸到飽和KCl溶液中。因兩池中的濃度差太小的緣故，兩燒杯中的離子會有極少量通過鹽橋。

設計意圖：展開實驗探究，分析原電池工作原理。由于學生對電池的動力問題存在疑問，導致在理解原電池的工作原理時有很大的困擾，難以體會雙液原電池的優勢。對教材上的原電池模型進行改裝，幫助學生明確原電池的構成要素;通過對單液原電池的改進，實驗探究雙液原電池的工作原理，加深學生對原電池的理解;設置的思考問題有驅動性、可探究性和層次性，注重過程性評價。

（3）課后鞏固——建構核心知識、遷移應用

單液原電池的電極材料混合在一個溶液中，使學生對兩電極的現象和工作原理存在困惑，而雙液原電池模型的電極反應相對簡單些，且能夠加深學生對半反應、電極反應的認識。在單液原電池到雙液原電池的實驗探究中，練習電極反應式的書寫，通過文字、圖片等多種方式，進一步鞏固課堂內容。

①[Mg稀H2SO4Al]原電池;正極（Al）：2H+ + 2e- = H2?;負極（Mg）：Mg - 2e- = Mg2+

②[MgNaOHAl]原電池;正極（Mg）：2H2O + 2e-=H2?+ 2OH-;負極（Al）：2Al-6e- +8OH-=2AlO2- +4H2O

③[Cu濃HNO3Al]原電池;正極（Al）：4H+ + 2 NO3- + 2e- =2 NO2 ? + 2H2O;負極（Cu）：Cu - 2e- = Cu2+

④根據Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2設計原電池，畫出裝置圖，標出電子轉移的方向，并寫出電極反應式。

設計意圖：構建知識體系，提升學生遷移應用能力。在圍繞“鋅銅原電池”展開一系列探究的基礎上，根據原電池的構成條件和工作原理，嘗試設計新的原電池，啟發學生從改變電極種類、改變電解質溶液和改變電路閉合情況等角度去思考，促進學生形成學科素養。

三、教學實踐與反思

1. 變革教學方式，探索可行的知識建構模式

盡管目前有很多關于“原電池”的教學案例，但大多數教學側重于將現有的教材內容作為學習文本，沒有擺脫以知識為本的教授方式，只關注知識結構的完整性和基礎性，忽視了學生思考問題的價值和探究能力的形成[5]。因此，從實驗探究和創新意識的角度去設計教學內容，是對學科核心素養培養的思考，可實現超越知識本身的學習能力和創新意識的培養。從課堂教學效果和課后反饋的情況來看，該教學模式可以實現對學生學科核心素養的培養。例如，“水果電池”中，抽象的理論知識通過實驗現象得以直觀化;以雙液原電池的構成條件及鹽橋的作用作為教學重點，圍繞教學內容設計實驗方案，提供實驗材料供學生探究，學生對文字、圖像和信息分析及表征的能力得到了提高，有助于學生養成科學探究的習慣。

2.實施科學探究，提升學生學科核心素養

通過創設問題情境，開展以化學實驗為主的活動探究，是落實化學學科核心素養的重要途徑。學習任務的完成是學生學科核心素養培養的重要過程，教學活動以培養學生學科核心素養為導向，體現新課程改革提出的“立德樹人”的根本理念，通過基于核心素養培養的教學，幫助學生形成必備品格和關鍵能力。

以上是筆者基于“原電池”一課進行的教學實踐研究，旨在以個人初步的探究拋磚引玉，引發廣大同仁對化學學科核心素養的培養進行深入探討。

[? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

[1]? 王磊.促進核心素養發展的化學教學兼介高中化學課程標準修訂進展[D] .湖州：浙江省化學疑難問題專題研討會講話稿，2017.

[2]? 鐘啟泉.基于核心素養的課程發展：挑戰與課題[J].全球教育展望，2016（1）：9.

[3]? 陳進前.核心素養導向下的化學教學[J].中學化學教學參考，2017（Z1）：1-4.

[4]? 王磊.學科能力構成及其表現研究：基于學習理解、應用實踐與遷移創新導向的多維整合模型[J].教育研究，2016（9）：83-92.

[5]? 顧建辛.關于化學核心素養培育的微觀思考：原電池教學中的“證據推理與模型認知”[J].化學教學，2017（11）：34-38.

（責任編輯 羅? ?艷）