以知識結構化復習發展學科核心素養

藍偉華

【摘要】 ?以知識結構化復習為抓手，開展高三化學有效復習的教學，要求重視知識形成，知識由繁雜變成簡化概括，培養“微觀探析”素養，強化知識應用，發展“模型認知”。再基于“模型認知”，創設情境訓練，優化學生思維品質，培養綜合分析能力和創新意識。

【關鍵詞】 ?知識結構化 學科核心素養 原電池

【中圖分類號】 ?G633.7 ? ? ? ? ? ? ? ?? ?【文獻標識碼】 ?A 【文章編號】 ?1992-7711（2019）05-118-02

知識結構化是把所學的知識要素按其相互作用、相互聯系的方式和秩序組合起來，使知識由繁雜變成簡化概括。作為一線教師，要使學生對知識的體系和結構產生形象化的感覺和認識，便于學習記憶。我選擇了在高三化學復習教學中，以“新課標”為指導，探索促進知識結構化的高三化學復習，發展學生“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”等學科核心素養，突顯學科本質和育人價值。下面結合高三“原電池”復習談談自己的教學實踐，為高三進行有效化學復習教學提供參考與借鑒。

一、重視知識形成，培養“微觀探析”的素養

利用銅—鋅雙液原電池的復習，從能量轉換和氧化還原反應的視角，對原電池工作原理進行分析，具體理清：構成要素、電極判斷、電子流向、陰陽離子遷移、電極反應。

建立學習模型，把原電池的工作原理和形成要素，歸納概括為：“1234”，即一個概念、二個電極、三種流向、四個條件。引導學生理解原電池的概念和氧化還原反應的關系。二個電極判斷：負極是失電子，化合價升高，發生氧化反應;正極是得電子，化合價降低，發生還原反應。三個流向：即電子流向：電子從負極流出，沿導線流入正極;電流方向：正極到負極;離子移動方向：陽離子→正極，陰離子→負極。四個原電池的構成要素：兩個導體電極、電解質溶液、形成閉合電路、還有自發的氧化還原反應。

整個教學過程從看得見的電極到微觀的電子流向和離子移動，按照原電池知識的邏輯關系進行知識整合，知識的形成過程往往就是一個相對完整的創造過程，蘊含著探討問題、解決問題的思想和方法。從電子、離子水平認識原電池原理，培養學生微觀探析素養。

二、強化知識應用，發展“模型認知”素養

學生理解了原電池的工作原理，從新能源的大力發展，促使各種新型化學電池的涌現，設計新的問題，如特斯拉電動汽車使用的磷酸鐵鋰電池，電池使用含Li+的導電固體為電解質，電池反應為：FePO4+LiLiFePO4

問題：（1）從所給的方程式和圖形中能夠獲取哪些信息？

（2）請分析磷酸鐵鋰電池的放電原理：電極判斷、電子流向、陰陽離子遷移、電極反應式等。

使學生回歸到原電池的基本規律、原理，積極體驗并建構學科知識，在知識積累的過程中提升學生信息獲取、邏輯思維能力，培養“模型認知”的核心素養。

三、設計燃料電池，培養創新意識

通過問題進行實驗和探究活動，如制作一個簡單的燃料電池，需畫出裝置（包括電極、電解質溶液并標明電極反應物、電子流動方向）寫出電極反應方程式。學生思考交流、設計方案，展示作品，評價優缺點。

在此基礎上又提出問題：二甲醚（CH3OCH3）直接燃料電池具有啟動快、能量密度高、效率好等優點，若電解質為堿性，二甲醚直接燃料電池的負極反應式如何書寫？若電解質為酸性，二甲醚直接燃料電池的負極反應式如何書寫？考查學生書寫陌生情境的電極反應式的能力。

當學生遇到困難時，幫助總結“四據四定”，即據元素化合價變化定得失電子數目;據反應介質定物質變化后的存在形式;據電荷守恒定補H+或者OH-，的位置和系數;據原子守恒定其余物質及系數。引導學生學習新知識，訓練運用已有知識和方法綜合分析化學過程，培養了學生思維的全面性和嚴密性。

四、基于模型認知，優化思維品質

復習中進一步追問：以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環境下電極反應式的書寫方法，總結出思維模型。

1.酸性條件

總反應式：CH4+2O2===CO2+2H2O ? ? ①

正極反應式：O2+4H++4e-===2H2O②

①②×2，得負極反應式： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

2.堿性條件

總反應式：CH4+2O2+2NaOH===Na2CO3+3H2O①

正極反應式：O2+2H2O+4e-===4OH- ? ②

①②×2，得負極反應式： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

3.小結燃料電池電極反應式的書寫模型。

根據燃料電池的特點，一般在正極上發生還原反應的物質都是O2，我們只要熟記以下四種情況：

（1）酸性電解液：O2+4H++4e-===2H2O

（2）堿性電解液：O2+2H2O+4e-===4OH-

（3）固體電解質（高溫下能傳導O2-）：O2+4e-===2O2-

（4）熔融碳酸鹽（如：熔融K2CO3）：O2+2CO2+4e-===2CO32-

再根據電池總反應式和正極反應式寫出電池的負極反應式：

負極反應式=總反應式-正極反應式，注意在將兩個反應式相減時，要約去正極的反應物O2。

整個教學過程，運用化學模型解釋化學現象的本質和規律，培養模型認知的核心素養。

五、創設情境訓練，培養綜合分析能力

近幾年高考中對電化學內容的考查，逐漸傾向于以新型電池為真實情境，考查學生運用所學電化學原理。創設情境，引導學生關注生活，用真實客觀存在的教學情境，訓練學生運用所學知識解決實際問題。如（1）鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為：Fe+Ni2O3+3H2O==Fe（OH）2+2Ni（OH）2

（2）微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。

（3）銀制器皿日久表面會逐漸變黑，這是生成了Ag2S的緣故。根據電化學原理可進行如下處理：在銀質容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時間后發現黑色會褪去。

用教學情境設計訓練題，引導學生思考交流，對原有知識的回顧和新知識體系的教學有機融為一體，充分發揮教師主導和學生的主體作用，有利于提高學生的綜合能力。

總之，教學不能離開知識，但不能止于知識。高考堅持知識、能力和素養的有機統一，彰顯素質教育鮮明的導向。

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

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