基于化學學科核心素養的探究式教學實踐

韓炯佳

摘 要：基于對化學學科核心素養的認識，提出了核心素養導向下探究式教學設計的基本要求，并以“化學能轉化為電能”為例，設計并實施了一節探究式的化學課，反思了教學效果。

關鍵詞：化學學科;核心素養;探究式教學

探究式教學是體現化學學科核心素養的重要途徑。探究式教學法是以學生為主體，讓學生根據老師的教學方式，通過主動參與研究，積極主動地掌握老師傳授的知識的一種教學模式[1]。《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出，認識科學探究是進行科學解釋和發現、創造和應用的科學實踐活動，能發現和提出有探究價值的問題;能從問題和假設出發，依據探究目的，設計探究方案，運用化學實驗等方法進行實驗探究[2]。本文以“化學能轉化為電能”為例，談談基于培養學生學科探究這一核心素養的化學教學設計與思考。

一、教材分析

本課為“化學能轉化為電能”第一課時的內容，是中學化學基本理論的重要組成部分，是電化學基礎性概念。本節旨在讓學生了解原電池的原理，理解化學能轉化為電能的內涵，并通過微觀和宏觀相結合的方式進一步認識化學反應中能量的變化。享受科學探究的過程，從而具備探索未知、崇尚真理的意識，具有良好的學科態度與社會責任。

二、學情分析

1.學生現狀

授課對象為高一學生。學生好奇心強，思維活躍，能積極主動地學習，同時已具備一定的化學思維基礎和基礎實驗技能，但對實驗現象及結果的分析和處理能力還有一定的欠缺，教師需要不失時機地引導。但“化學能轉化為電能”的主要知識點涉及較多需要想象的抽象思維概念，學生理解起來較為費勁。因此，采用實驗結合課件模擬的教學形式有利于學生更快更深刻地理解相關概念。

2.能力發展

通過化學探究歷史，初步了解科學家研究反應熱的思維方法和研究方法;初步嘗試運用科學探究式的方法構建原電池原理的能力;在STEM理念下，培養學生正確的價值觀和社會責任。

3.實現素養

形成“學科探究與創新意識”的核心素養，構建學生的科學本質觀，逐步形成化學學科核心素養;滲透STEM理念，完善“電化學原理”和“化學學科價值觀”。

三、教學重難點

教學重難點：本節課的教學重點為原電池的工作原理及其形成條件。難點為原電池原理和應用。

四、教學過程

（一）課前任務

1.學生任務

（1）查閱關于化學能轉化為電能的相關知識，例如：各種類型的電池，干電池的成分等;水果（如檸檬、橙子等）含有的成分。

設計意圖：讓學生通過自主討論學習，了解原電池的有關知識背景，使學生在學習新課前有一定的知識鋪墊，從而激發他們參與新課學習的興趣。

（2）預習教材，思考原電池的構成條件和原理。

2.教師任務

（1）學生分組實驗：分成12組，前后4位學生一組。

（2）實驗器材準備：橙子1個，銅片、鋅片若干;銅線（導線）若干，靈敏電流計13個、1.0mol/L裝有200ml稀硫酸試劑瓶13瓶，燒杯若干只、膠頭滴管若干只。

（二）教學過程

活動環節一：引課

學生自主拼接水果電池：

發現現象：（1）靈敏電流計的指針有些發生偏轉（電流），有些無偏轉（無電流）。

（2）偏轉說明產生了電流，為什么會產生電流，產生電流的條件有哪些？

教師：電能在日常生活中應用廣泛，我們都離不開它。目前我們在社會上有哪些發電形式？（多媒體圖片展示發電形式）。同學們，我現在有一個橙子，一塊鋅片和一塊銅片，我們一起來見證一下這套簡易的裝置能不能用來發電。

教師：實驗演示……（提示學生注意觀察電流計指針的變化）在剛才的實驗中產生了電流，也就是說像這樣的裝置能發電，會產生電流。

設計意圖：此環節通過生活中的實驗用品——水果電池演示實驗更為形象的呈現形式，讓學生對于原電池的構成條件有初步了解，讓學生更有興趣學習新課內容，從而為下面原電池構成條件和原理的探究做了心理和知識的雙層鋪墊。

活動環節二：原電池構成條件的實驗探究

教師：同學們我們一起來用數學的方法（排列組合形式），一共可以列出以下幾種實驗的可能。

實驗設計：

教師：橙子含有大量的檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸等，檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸等現在用稀硫酸進行代替。現在把時間交給同學們，請同學們按照學案上的步驟四個人一組來完成上述實驗并記錄實驗現象。

學生探究：

實驗總結：個別學生在黑板上補充上表中的實驗現象，其他同學有異議自己上臺補充。

學生自主歸納總結并完善……

提出問題：

1.我們知道Zn能與H2SO4（aq）發生反應，而Cu不與H2SO4（aq）反應，若現在將Cu換成Zn（兩片鋅），請同學們猜測一下會觀察到怎樣的實驗現象。

2.若將H2SO4（aq）換成NaCl（aq）溶液，又會觀察到怎樣的實驗現象。

3.我們現在就用實驗來驗證下，是否跟我們的預期一樣，記錄實驗現象。

學生探究：

實驗5：實驗4中的Cu換成Zn，其他不變，觀察實驗現象。

實驗6：將實驗4中的H2SO4（aq）換成NaCl（aq）溶液，觀察實驗現象。

實驗總結：個別學生在黑板上補充上表中的實驗現象，其他同學有異議自己上臺補充。

學生自主歸納總結并補充完整……

教師提問：這種能將化學能轉化為電能的裝置，我們稱之為原電池。根據實驗1—實驗6實驗結論，請同學小組討論并思考構成原電池的條件有哪些。

學生分小組探究：小組回答，其他組補充，歸納總結原電池的構成條件。

設計意圖：此環節主要通過學生自主實驗探究，自主歸納總結并得出結論。教師首先有意識地引導學生將水果電池裝置材料逐一剖析，電極棒（銅片、鋅片）、電解液（橙子）。再通過學生實驗探究的形式，層層遞進設計實驗，最終由學生自己歸納總結出構成原電池的條件，培養了學生由實驗進行科學探究的能力和知識歸納總結能力。

活動環節三：原電池的工作原理

問題設計與探究：

1.依據實驗4實驗現象完成以下問題。

問題1：Cu片上有氣泡，產生的是什么氣體？

問題2：反應中哪種物質得失電子？

問題補充：為什么不是Cu失去電子？

問題3：Zn失去的電子如何轉移到H+并變成H2？

問題4：Cu片沒有參加反應，起了什么作用？

問題5：結合干電池的正負極，確定銅鋅原電池的正負極。

問題6：Cu和Zn上的反應稱之為電極反應，從氧化還原反應（得失電子）角度分析兩電極分別發生了什么類型的反應。

2.運用多媒體設計原電池工作的動態Flash。

教師：請同學們根據實驗4中實驗現象：以小組討論的形式，完成下列問題。

問題1：銅片上有氣泡，產生的是什么氣體？

問題2：反應中哪種物質失去電子，哪種物質得到電子？

問題補充：為什么不是銅失去電子？

問題3：鋅失去的電子如何轉移到氫離子并變成氫氣？

問題4：銅片不參與反應，起什么作用？

問題5：結合干電池的正負極，確定銅鋅原電池的正負極。

問題6：銅鋅上的反應稱為電極反應，從氧化還原反應（得失電子）角度分析分別發生了什么類型的反應。

學生小組討論探究……

教師：教師結合原電池工作的動態Flash，詳細講解原電池的工作原理（電子的流向、離子的移動方向、電極反應方程式、對應電極的電極反應式）。

設計意圖：此環節主要通過問題探究，層層深入，將原電池的工作原理分層剖析，將難點一一分解，并借助多媒體Flash演示原電池的微觀動畫模擬，將抽象的知識點形象化。

五、教學反思

本節課通過設計符合學生思維發展的教學環節，以水果電池為情境，通過三個科學探究環節，了解科學探究的方法和過程，從問題和假設出發，依據探究目的，設計探究方案，運用化學實驗進行科學探究，構建原電池模型，體現了化學學科核心素養。同時在每個環節的探究過程中，領悟了科學精神，培養了學生的科學素養、積極探索科學問題和解決生產生活中化學問題的擔當、能力和責任，樹立正確的人生觀和科學價值觀。

參考文獻：

向陽.高中化學實驗探究式教學模式的構建與實施[J].教學研究，2019（20）：176.

編輯 李建軍