讓化學素養在雙液原電池教學過程中“落地開花”

福建省福州第二中學 林 黎

應新高考的要求，高中化學課程改革展開了新局面。高中化學課程由“雙基”“雙能”演變為“四維”“四能”，由“提高化學能力”變成“發展化學素養”。從各地高考改革的變化來看，化學學科的考試導向發生了很大的變化，新高考對化學教師的要求是及時轉變角色，嘗試改變思維方式，主動學習新科技，努力提升教學認識。我們要從立意、情境、結構、活動、思維、評價六個角度，思考化學素養下的課堂教學。

化學課堂教學是落實學生化學學科素養培養的主戰場，是學生在教師有目標的引導下，把所學的知識體系慢慢轉化為學生自身思維體系的過程。在這個過程中，有意無意地把具體、抽象、推理等化學素養滲透到教學中，潛移默化提升學生的化學思維能力。對一線教師來說，怎么讓化學學科素養在實際課堂教學中落地變得非常重要。下面以“雙液原電池的模型構建”教學為例，談談筆者在實際課堂教學中摸索的一些策略。

一、教學立意和情境

高一必修課本中學生已經學習過銅鋅單液原電池，已經初步構建了單液原電池的模型，并且簡單了解了生活電池，由初級學習能力發展到深度學習能力，學生的知識結構和思維能力需要進行一次較大的跨越。在這一跨越過程中，合理設計教學過程是學生理解原電池本質原理的關鍵過程。高二課程學習中出現帶鹽橋的雙液電池模型，和高一課程的鋅銅單液模型具備的性能截然不同。讓學生探索自己的“最佳發展思維”，完成思維的跨越是本節課教學過程中要重點解決的一大問題。

二、教學結構和活動

（一）教學流程

復習單液原電池的工作原理→朗威手持技術討論單液原電池的弊端→嘗試浸飽和食鹽水濾紙的雙液原電池模型→鹽橋雙液雙池原電池模型的構建→朗威手持技術討論雙液原電池的優勢→提升隔膜雙液雙池原電池模型的構建→回顧雙液電池歷史電池發展，展望創新電池。

（二）教學難點及其突破策略

利用“探究實驗—建構模型—分析理論”相配合的學習知識探索方法，從“單液”到“浸飽和食鹽水濾紙”到“鹽橋雙液”再到“隔膜雙液”四次不斷推進的實驗活動設計，逐步實現單液到雙液原電池的模型構建，每一次進行微觀理論形象分析，不斷加深對原電池工作本質原理的理解，慢慢實現學生知識到能力的一次次跨越。

（三）教學主要過程

1.創設情境：播放《尋秦記》中講述銅鋅原電池的影片。發出疑問：銅鋅單液原電池的正負極如何發生反應？電池中電流是如何產生的？思維轉化：鏈接一個Flash，讓學生依據一個氧化還原反應設計單液原電池。提出問題：讓學生描述選擇什么樣電極和電解質溶液及其依據。微觀分析：單液原電池工作原理分析和模型構建。

第一，活動設計意圖：通過播放影片，回顧鋅銅單液原電池進行第一次理論分析，復習已學的單液原電池的模型，為接下來不斷推進的實驗活動設計提供知識體系的基礎。

2.證據推理：通過朗威電流傳感器手持技術討論單液原電池的弊端。設問改進模型：正負兩池分開能不能產生電流呢？如何改進，如何讓它產生電流？設問改進模型：如果我們將還原劑和氧化劑分開了，會不會產生電流呢？證據推理：未形成閉合回路。解決方法：將兩池搭橋。

分組實驗探索1：嘗試用浸有飽和NaCl溶液的濾紙條搭橋實驗判斷是否產生電流。

方案1

方案2

證據推理：浸有飽和食鹽水的濾紙能夠讓離子移動，定向移動的離子裝置形成閉合回路。構建雙液模型：教師設問引導，學生逐步建立雙液原電池的模型結構，集體探討研究。修改：鹽橋引入。化學實驗室常用鹽橋（U型管里裝含有瓊膠的飽和KCl溶液）代替浸有飽和食鹽水的濾紙。

分組實驗探索2：用鹽橋代替浸有飽和食鹽水的濾紙，搭橋實驗判斷是否產生電流。

第二活動設計意圖：利用朗威電流傳感器手持技術展示單液原電池的電流弊端，使學生從“單液”→“兩液”實驗活動發展成“單池”→“雙池”的模型建構，從“浸有飽和食鹽水的濾紙”上升到“鹽橋”的認識。緊扣“原電池工作原理”的主題，結合推進學生實驗活動提出雙池—鹽橋模型，鞭辟入里地進行第二次的原電池工作原理模型理論分析。在模型理論分析中一定要強調電流、離子閉合回路的重要性，學生實驗活動要給予學生足夠的時間和空間，為他們創設解決問題的真實分析情境，運用實驗的現象證據，學生愿意主動開展接下來研究的實驗活動，讓他們能夠像一個科學家一樣自主地去探索用各種方法研究問題、解決問題，在一步一步的探索過程中體驗探索所帶來的研究樂趣，感受知識深化的奧妙，提升自身的思維發展能力。

3.設計電池：現有反應2Ag+（aq）+Cu（s）=Cu2+（aq）+2Ag（s），利用浸有NaCl溶液的濾紙條和鹽橋設計成雙液原電池模型。分析問題：如何設計雙液鹽橋原電池模型？學生課堂互動游戲：首先要把氧化還原反應拆分，再根據氧化還原、原電池工作原理來確定正負極材料和雙液電解質溶液。理論提升：（1）原電池其實是氧化還原反應的化學能轉化為電能，電池的負極區和正極區有主動提供電子和接受電子的物質，兩極存在較大的電勢差，具有電子定向移動的沖動趨勢。（2）通過浸有飽和食鹽水的濾紙或鹽橋搭建兩極區時，電子終于有機會從負極區失去經導線到正極區被接受，溶液的和鹽橋就有了離子定向移動，形成閉合回路，形成電流。分組實驗探索3：你們還有什么方案可以代替鹽橋也可以運轉雙液原電池？嘗試用“膜”代替鹽橋實驗判斷是否產生電流。分組畫圖：根據2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，分組畫不同的雙液原電池的模型圖。

第三活動設計意圖：第三次理論分析，利用學生設計雙液原電池模型，進一步推進提升了雙池—鹽橋模型，使學生理解原電池的工作本質是氧化還原反應。對實驗現象證據的推理，引導學生深入分析電池的負極區和正極區電子離子的移動，實現單液雙液的原電池模型工作本質的統一。教師在學生有了深入分析理論的基礎上，進一步讓學生建構隔膜雙液電池模型，進一步提升學生探究科學與創新意識的化學素養。

4.回顧歷史：回顧電池發展史，你們獲得哪些感想？展望未來：走進福州數字峰會，尋找新型的原電池設備，一起聊聊新型電池的未來。

第四活動設計意圖：通過回顧電池發展史與階段性的進步，讓學生感受原電池發展原理，理解原電池工作本質原理在化學電源開發中的關鍵性作用，走進福州數字峰會尋找新型的原電池設備，使學生有了未來電池的展望思想，積極創新精神。

三、教學評價

（一）整體把握螺旋式深度學習

本節課教師是在制作單液原電池的知識基礎上，利用朗威電流傳感器手持技術展示單液原電池的電流弊端，學生由“單液”到“雙液”思維活動發展成“單池”到“雙池”的模型建構，由“浸有飽和食鹽水的濾紙”上升到“鹽橋”的應用。教師有意識地對教學內容進行不斷深化推進及螺旋式不斷上升的設計，四次模型的提升引導學生建立雙池—鹽橋模型，使學生理解原電池的工作本質是氧化還原反應。

（二）多元信息融合，化學素養滲透課堂

本節課以生動的影片視頻導入課堂，利用Flash設計單液原電池引導學生建構必修二的原電池基礎知識框架，接著利用朗威傳感器測量單雙液原電池的電流特點，讓學生感知雙液電池模型建構的必要性。教師一步步引導學生改進電池、設計層進的學生實驗活動，建構雙液鹽橋原電池模型，層層深入理論分析，不斷促進學生領會原電池工作的本質原理，逐步實現知識到能力的跨越，讓學生一步步領略化學真理探索的價值，體驗化學研究過程的科學精神，促進學生學科素養的提升。

總之，學生的學科素養在高中化學教學過程中的培養落地，并不拘泥于某種模式或范例，重在引領學生主動去求知探索，使其在發現與提問、思考與探究、求證與交流中重新定位自我與原理的關系，從而更深刻地理解事物存在的本質，體驗化學學科的發展規律，提升個人的學科素養能力。