以素養為本的課堂教學實踐探究
———以“高三原電池復習”為例

◇ 江蘇 翁華怡

1 問題提出

通過高中五個模塊的學習,高三學生具有較為充足的知識儲備和一定的邏輯思維能力.在復習過程中,教師如果僅僅羅列知識點,然后練習講評,雖然目標明確,針對性強,但是難以激發學生的學習熱情.學生被動地接受,使得重要知識點容易被遺忘,同時,單純應試的課堂無法滿足學生現代生活和未來發展的需要,更無法發揮化學課堂的育人功能.新課程標準也提出:在教學過程中,不僅要關注知識的教學,更要挖掘教學內容在化學學科核心素養發展方面的獨特價值,有目的地引導學生形成化學學科思維與方法,利用有效的情境素材,幫助學生逐步構建與發展化學學科核心素養.

2 考點研究

《普通高中化學課程標準(2017年版)》明確指出:學生應了解原電池及常見化學電源的工作原理,了解金屬發生電化學腐蝕的本質,知道金屬腐蝕的危害,了解防止金屬腐蝕的措施.結合2011—2019年江蘇卷原電池的考題,歸納考點如表1所示,我們可以明確原電池復習的知識目標為:1)鞏固掌握原電池的基本工作原理;2)能夠書寫指定情境下的電極和電池反應式;3)掌握原電池的重要應用.

表1 2011—2019年江蘇卷原電池考點歸納

3 課堂策略

3.1 模型構建,加強知識融合

建立模型認知,可以幫助學生進一步認識化學現象的本質,也更有利于學生進行知識的應用.根據原電池的負極失去電子,發生氧化反應,正極得到電子發生還原反應,我們可以從微觀角度標出外電路電子的流向.在內電路中,我們常常考慮靜電作用,可以得出離子的走向,從而初步畫出原電池的思維導圖.但在考試過程中,學生往往存在“原理倒背如流,面對陌生的電池,卻無從下手”的情況.其實不難發現在氧化還原反應中,還原劑失電子,發生氧化反應,氧化劑得電子,發生還原反應,這與原電池的兩極完全匹配.因此兩部分知識內容可以進行關聯,詳見圖1,從而將散碎的知識串成線,幫助學生進行整合發散.氧化還原反應是學生較為熟悉的內容,當兩者關聯時,針對陌生情境,學生可以拋開題目的包裝,自發進行知識遷移,從自己熟悉的化學物質類別或者化合價角度出發進行正負極的判定.與此同時,學生在書寫電極反應式時也可以參照氧化還原反應書寫方法:第1步,根據電極材料或化合價,確定正、負極;第2步,尋找介質,平衡電荷;第3步,觀察整體,原子守恒.整個過程中學生化繁為簡,將前后知識有機融合,舉一反三,提升自己的學習效率.

圖1 原電池思維導圖

3.2 雙線融合,建構知識體系

真實具體的情境是學生形成學科素養的重要平臺.合適的情境素材可以幫助學生對已有知識進行復習、理解、加工和應用.針對原電池的查考內容,筆者應用金屬腐蝕作為明線,并從中設計了4個小模塊構成情境線,引導學生關注社會問題,并結合已有的經驗知識進行剖析和應用,培養學生的創新精神和社會責任感.考查的知識點則作為暗線,與情境線相互交融,詳見圖2.每個情境都通過任務推進,促進學生學習方式轉變.在任務解決中不僅加深學生對知識的理解,也幫助學生將瑣碎的知識進行整合內化,提升課堂效率.

考試中涉及的電池形式多樣,陌生的情境常常讓學生無從下手.因此筆者在教學中融入電池的發展史,幫助學生梳理各種電池模型,消除畏懼心理.最早發現的伏打電堆其實就是金屬—空氣電池,所以從上一個情境的過渡非常順暢.在此情境中,筆者采用電池的4個發展階段為情境線,以如何提升電池的比能量、環保性、便攜性作為問題驅動,與原電池的其他知識點進行交融,詳見圖3.教學中結合電池的發展史,可以幫助學生理解和掌握化學知識,啟迪學生科學思維,培養學生科學態度和價值觀.

圖2 原電池教學中情境線與知識線融合

圖3 電池發展史教學中情境線與知識線融合

3.3 典例遞進,提升思維品質

有效開展日常學習評價是實施“教、學、評”一體化的重要鏈條.典例練習則是有效開展化學日常評價的一種基本方式.典例的選擇可以立足于學生的易錯點,基于學生的認知水平進行階梯式推進.例如,在電極反應式書寫講解中,筆者設計了如下練習題.

[課堂演練1](1)用乙醇、空氣、KOH溶液組成的燃料電池,寫出電池工作時負極的電極反式______.

(2)用N2H4、NO2、KOH 溶液組成的電池,相互反應生成氮氣和水蒸氣,寫出該電池工作時正極的電極反應式________.

(3)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理如圖4所示.寫出電池工作時負極CO參與的電極反應式________.

圖4 碳酸鹽燃料電池

(4)一種三室微生物燃料電池污水凈化系統原理如圖5所示,圖中有機廢水中的有機物可用C6H10O5表示,寫出該電池工作時正極的電極反應式______.

圖5 微生物燃料電池

這組題從題目形式上進行遞進.在第(1)問中,考查的是學生熟悉的燃料電池,只需注意在堿性條件下,碳元素最終存在形式即可.第(2)問則變為陌生的物質,需要學生根據所給反應物和生成物的價態,先判定正極,再書寫方程式.第(3)問就升級為圖象問題,這不僅考查學生對知識的掌握程度,也考查學生識別圖象、獲取信息的能力.第(4)問則是針對難點題型進行鞏固.遞進式的典例呈現,符合學生的認知水平,由淺入深引導學生在對比和反思中,加深對知識的理解.

4 課堂啟示

“素養為本”的高中化學課堂教學應該領會核心素養內涵,科學開展教學設計;聯系育人目標,有效實施教學活動;注重思維過程,發展學生能力;實施“教、學、評”一體化,促進素養達成.歸根結底,這需要教師在課堂教學中處理好“素養”“情境”“問題”“知識”四者的關系.在教學設計中可以真實情境為載體復習化學知識,以化學知識為工具解決實際問題,以實際問題為任務鍛煉學生思維品質,發展學生核心素養.