挖掘學科內涵 發展核心素養

陽江

摘 ?要：培養學生核心素養是我國教育課程改革的重要標準和必然要求。本文介紹基于化學核心素養的“原電池”教學設計，以探究原電池原理為載體，開展探究式教學，培養學生學科核心素養。

關鍵詞：核心素養;實驗探究;原電池

發展學科核心素養，是基礎教育的核心價值取向，是增強國家核心競爭力、提升人才培養質量的關鍵舉措。基于學科核心素養的化學教育是提高學生綜合素質的重要手段之一。本文以《原電池》一課為載體，利用問題引導學生高階思維、深度學習，完成對學生化學學科核心素養的培養。

一、設計說明

本課（使用教材：人教版《化學選修4》）以必修2“化學能與電能”為基礎，通過學習帶有鹽橋的原電池，進一步介紹原電池的組成和工作原理。通過對原電池閉合電路形成過程的分析，引出半電池、鹽橋、內電路、外電路等概念。通過實驗探究活動，了解科學探究的基本步驟和方法，培養學生實驗探究與創新意識的學科核心素養。

二、教學過程

1.質疑交流，學習新課

“怎樣才能產生持續、穩定的電流？鹽橋原電池的工作原理怎樣的？”是本課的主題。在教學中轉變教學方式，充分發揮學生主觀能動性，體現新課程“教師主導、學生主體”的教育理念。通過問題引導，設計探究實驗，安排學生體驗，知識自然生成。

（1）關于鋅銅原電池的實驗探究

設計小問題，讓學生根據已有知識判斷，將鋅片和銅片通過導線相連，同時放入 CuSO4溶液的燒杯中的裝置是否構成原電池。

實驗探究 ?將鋅片和銅片分別通過導線與電流表相連，鋅片和銅片不直接接觸，再同時放入盛有CuSO4溶液的燒杯中，觀察現象。

現象1：銅片表面明顯有銅析出，電流表指針發生偏轉，表示有電流通過。

現象2：隨著上述實驗的延續，電流表指針偏轉角度逐漸減小，同時鋅片表面有銅析出。

提出質疑：為什么電流表指針偏轉的角度會逐漸減小？為什么鋅片表面也有銅析出？

學生通過自己動手實驗，對原電池有了感性認識，又在實驗中發現了新的問題，產生認知沖突、提出質疑。這樣的實驗設計使學生在原有的基礎上對原電池有了更直接的感受，同時又產生新的火花，把問題向縱深引入。

（2）關于鋅銅原電池電流變小的實驗探究

由于鋅片與CuSO4溶液直接接觸，在反應一段時間后，難免溶液中有Cu2+在鋅片表面被直接還原，一旦有少量銅在鋅片表面析出，即在負極（鋅片）表面也構成了原電池，進一步加速銅在負極表面析出，致使向外輸出的電流減弱。當鋅片表面完全被銅覆蓋后，反應終止了，也就再無電流產生。據此，設計實驗探究電流變小的可能原因。

實驗探究 ?將鋅片和銅片分別通過導線與電流表相連，并使鋅片和銅片直接接觸，然后浸入盛有CuSO4溶液的燒杯中，觀察現象。

現象：銅片表面明顯有銅析出，但是電流表指針不發生偏移，即無電流通過。

提出質疑：實驗裝置符合原電池形成條件，為什么卻沒有電流通過電流表？

學生通過實驗，驗證了前面質疑所給出的理論解釋，也為接下來鹽橋原電池的學習作了必要的鋪墊，激發了學生的探究激情和求知欲望。

（3）關于鋅銅原電池改進的實驗探究

關于“鹽橋原電池”教學環節的設計。通過前面的探究實驗，得出結論：要提供持續穩定的電流，必須阻止Cu2+在鋅片表面被直接還原，迫使電子沿著導線由負極流向正極。教師可以提問的方式引導學生參與教學過程。問題1：如何不讓Cu2+在鋅片表面被直接還原？學生能夠找到答案：不讓鋅片與CuSO4溶液直接接觸。從而討論得出結論：將它們分別置于兩個燒杯里。問題2：如何將放置有鋅片的ZnSO4溶液同放置有銅片的CuSO4溶液連接起來？結合電解質的導電原理，設計鹽橋進行實驗探究。

實驗探究 ?將鋅片置于ZnSO4溶液、銅片置于CuSO4溶液，然后將鋅片和銅片用導線連接，并在中間串聯一個電流表，按照課本P71實驗4-1，用一個充滿電解質溶液的鹽橋（含有瓊膠的KCl飽和溶液），將置有鋅片的ZnSO4溶液和置有銅片的CuSO4溶液連接起來，觀察有什么現象;取出鹽橋，又有什么現象。

現象1：有鹽橋存在時，電流表指針發生偏轉，即有電流通過電路。

現象2：取出鹽橋時，電流表指針即回到零點，說明沒有電流通過。

提出質疑：為什么氧化劑和還原劑不直接接觸也能發生反應？

引導學生觀看視頻：鹽橋的作用，結合教科書文本閱讀，知道鹽橋的主要作用，了解鹽橋原電池工作原理，理解氧化劑和還原劑不直接接觸也能發生反應，感悟化學的神奇魅力。

（4）關于鋅銅原電池改進應用的實驗探究

學生經過課堂學習，通過思考與交流，可以得出結論：相對簡單原電池而言，鹽橋原電池可以提供持續穩定的電流，提高了能量轉換率，且電流可以控制，是可以投入實際應用的。

實驗探究 ?按照課本P71實驗4-1，將銅片改成碳棒，觀察有什么現象;再將CuSO4溶液換成NH4Cl溶液，又有什么現象。

現象1：電流表指針發生偏轉，即有電流通過電路。

現象2：電流表指針發生偏轉，即有電流通過電路。

這樣的教學設計將化學與生活相聯系起來。學生通過實驗，為后面“化學電源”的學習打下基礎。這樣在師生共同探究的過程中，把課堂真正還給了學生。讓學生感受到知識的生成過程，讓學生體驗到發現的樂趣和成就感，實現了教學方式的轉變，體現了新課程理念，貫徹了新的教育思想，著力培養學生學科核心素養。

（5）趣味實驗的設計

課程設計中安排趣味實驗。讓學生用鐵片、銅片、碳棒、濾紙、食鹽水、水果（如蘋果、柑橘、檸檬或番茄）以及導線和靈敏電流表等材料，自主設計、制作原電池并進行實驗。這樣的教學設計將化學與生活相聯系起來，為后面“金屬的電化學腐蝕與防護”做鋪墊，既有利于培養學生的創新意識，也使得本節課的內容更加生動、鮮活。

2.感悟創新，構建體系

回顧原電池的設計與制作，總結鹽橋原電池的工作原理，最后創設問題情境：“生活中怎樣自我發電？”學生梳理知識，得出結論：“兩極一液成回路，氧化還原是中心”——設計原電池的理論依據。從而幫助學生構建完整的知識體系。

三、教學反思

本課以學科核心素養為中心，根據學生已有知識結構和認知水平，精心設計教學過程，引導學生深度思考，挖掘知識背后的內涵，充分發揮學生主體地位。教學中，以層層推進的問題為線索，采用類比推理的方法，引導學生思維由表及里、由此及彼向縱深發展。利用化學學科特點讓學生體驗科學探究的過程，掌握解決問題的基本方法，真正將核心素養落實到具體的教育教學活動中去。