電化學(xué)復(fù)習(xí)課上如何培養(yǎng)學(xué)生品質(zhì)與能力

劉小英 侯春

摘 要：化學(xué)教學(xué)中，教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)具體的情境，介紹新型充電電池來(lái)讓學(xué)生了解原電池廣闊的發(fā)展前景;通過(guò)原電池和電解池裝置的對(duì)比分析，滲透辯證唯物主義世界觀;通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，以近年高考出現(xiàn)的熱點(diǎn)電化學(xué)問(wèn)題的呈現(xiàn)和分析，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。文章以具體的課堂教學(xué)為例，對(duì)此進(jìn)行了分析，以期為相關(guān)教師提供參考。

關(guān)鍵詞：電化學(xué);辯證唯物主義世界觀;社會(huì)責(zé)任感

中圖分類號(hào)：G427 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-624X（2021）40-0089-02

引 ? 言

教育的根本任務(wù)是立德樹人。在化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)樹立立德樹人的教育觀，即要把德育有機(jī)地滲透于化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能的教學(xué)之中[1]。在本文中，筆者以電化學(xué)教學(xué)為載體，分析了在課堂教學(xué)中滲透德育教育的具體方式，以提升學(xué)生的道德素養(yǎng)，使其成為未來(lái)的棟梁之材。

一、本堂課的設(shè)計(jì)意圖

第一，通過(guò)對(duì)原電池和電解池的工作原理的宏觀辨識(shí)和微觀探析，讓學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用唯物主義辯證觀來(lái)理解電化學(xué)的裝置、原理及思維的模型。

第二，讓學(xué)生了解我國(guó)在電化學(xué)前沿科學(xué)和未來(lái)發(fā)展中的突出貢獻(xiàn)，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和報(bào)國(guó)熱情。

第三，讓學(xué)生了解電化學(xué)原理在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的應(yīng)用，了解新時(shí)代人才應(yīng)具備的科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任。

二、電化學(xué)復(fù)習(xí)課上培養(yǎng)學(xué)生品質(zhì)與能力的分析

（一）愛(ài)國(guó)主義教育的滲透

課堂導(dǎo)入為一款鋰離子高效充電的電池視頻，介紹了一款我國(guó)浙江大學(xué)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的快充、放電時(shí)間長(zhǎng)的充電電池，該電池置于火中也不會(huì)引起爆炸，彎曲一萬(wàn)次也能保持完好;經(jīng)25萬(wàn)次循環(huán)充放電后還能保持91%的容量;充滿電僅需1.1秒鐘（見(jiàn)圖1和圖2）。通過(guò)觀看該視頻，學(xué)生了解到了電池行業(yè)廣闊的發(fā)展前景。

課堂結(jié)束環(huán)節(jié)，筆者介紹了《厲害了，我的國(guó)》中我國(guó)科學(xué)家在電化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的研究和突破，總結(jié)性陳述了“中國(guó)制造”和“中國(guó)創(chuàng)造”，內(nèi)容如下。

中國(guó)制造：國(guó)電池片產(chǎn)量占全球總量近70%（見(jiàn)圖3）。

中國(guó)創(chuàng)造：中國(guó)電化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)突破，具體如下。

2016年7月，我國(guó)成功自主研制鋰硫電池。2017年1月，我國(guó)首個(gè)自主研發(fā)可應(yīng)用于深潛器的高能量密度、高性能全固態(tài)鋰電池，即使在萬(wàn)米深海之下依然能夠安全穩(wěn)定地進(jìn)行充放電。2018年3月，我國(guó)自主研發(fā)的動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)智能化物流成套系統(tǒng)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。 2019年3月，中國(guó)寧德時(shí)代新能源公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)攻克動(dòng)力電池正極和負(fù)極材料等關(guān)鍵核心技術(shù)，開發(fā)出比能量（質(zhì)量能量密度）達(dá)304Wh/kg的樣品，在國(guó)際市場(chǎng)上處于領(lǐng)先地位。

從材料中學(xué)生可以體會(huì)到，我國(guó)正在由制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，“中國(guó)制造”正在向“中國(guó)創(chuàng)造”轉(zhuǎn)型。同時(shí)，通過(guò)了解我國(guó)在電化學(xué)領(lǐng)域的突破和成就，學(xué)生能夠增強(qiáng)民族自豪感和自信心。

（二）辯證唯物主義教育的滲透

在化學(xué)課堂上滲透辯證唯物主義教育有利于提升學(xué)生的思維能力。教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師可以利用兩套裝置（見(jiàn)圖4）對(duì)比分析原電池和電解池的工作原理。

學(xué)生在對(duì)比中可以體會(huì)到正—負(fù)、陰—陽(yáng)電極中的氧化還原反應(yīng)和其對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系;從反應(yīng)現(xiàn)象和原理的分析過(guò)程中體會(huì)到透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的認(rèn)識(shí)規(guī)律;從兩個(gè)裝置中有無(wú)外接電源而引起的反應(yīng)的變化，體會(huì)到認(rèn)識(shí)由量變和質(zhì)變的飛躍;從反應(yīng)的自發(fā)與強(qiáng)制發(fā)生，體會(huì)到內(nèi)因和外因之間的辯證關(guān)系與相互制約的關(guān)系。而電化學(xué)中蘊(yùn)含著的質(zhì)量守恒和能量守恒規(guī)律是解決化學(xué)變化問(wèn)題的普遍規(guī)律。通過(guò)這兩套裝置的對(duì)比分析，學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平和思維方式可以得到升華，世界觀、人生觀、價(jià)值觀進(jìn)一步成熟。

（三）幫助學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想和堅(jiān)定的信念

這部分設(shè)計(jì)是將高考導(dǎo)向與國(guó)家培養(yǎng)目標(biāo)相結(jié)合，通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，對(duì)近年高考出現(xiàn)的熱點(diǎn)電化學(xué)問(wèn)題進(jìn)行呈現(xiàn)和分析，從而提高學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力;同時(shí)，對(duì)未來(lái)電化學(xué)熱點(diǎn)問(wèn)題的前景進(jìn)行展望和預(yù)測(cè)，讓學(xué)生樹立遠(yuǎn)大的理想和堅(jiān)定的信念，對(duì)未來(lái)充滿信心。

2020年全國(guó)I卷12題以新型電池為背景，考查原電池原理，為解決環(huán)境和能源問(wèn)題提供了一種新途徑，體現(xiàn)了化學(xué)創(chuàng)新意識(shí)和綠色化設(shè)計(jì)。

2020年全國(guó)II卷12題以電致變色器件中的電解原理的考查，體現(xiàn)可智能調(diào)控太陽(yáng)光透過(guò)率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用性和廣闊的前景。

2020年全國(guó)III卷12題以一種高性能的堿性硼化釩（VB2）——空氣電池的原理分析來(lái)體現(xiàn)新型電池在能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的重要性。

教師可以通過(guò)這三個(gè)問(wèn)題的分析和解決，讓學(xué)生體會(huì)到未來(lái)高考的考查趨勢(shì)與國(guó)家的用人策略是密不可分的。課堂上，筆者以具有應(yīng)用前景的新型電池為背景材料，突出化學(xué)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要地位，并提供Li+電池的發(fā)展前景及未來(lái)電池的發(fā)展方向的學(xué)習(xí)材料，讓教學(xué)內(nèi)容不局限于教材，并使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。

拓展材料1：Li+電池負(fù)極材料的發(fā)展過(guò)程（見(jiàn)表1）。

拓展材料2：Li+電池正極材料的發(fā)展過(guò)程（見(jiàn)表2）。

拓展材料3：未來(lái)電池的開發(fā)線路圖（見(jiàn)圖5）。

未來(lái)預(yù)測(cè)：Al、Na在地球上的儲(chǔ)量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Li，有望大量推廣使用;未來(lái)Al、Na材料的電池有可能代替Li+電池，成為新開發(fā)熱點(diǎn)。

（四）社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng)

2013年5月24日，習(xí)近平在中央政治局第六次集體學(xué)習(xí)時(shí)指出，節(jié)約資源是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的根本之策。要大力節(jié)約、集約利用資源，推動(dòng)資源利用方式根本轉(zhuǎn)變，加強(qiáng)全過(guò)程節(jié)約管理，大幅降低能源、水、土地消耗強(qiáng)度，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)生產(chǎn)、流通、消費(fèi)過(guò)程的減量化、再利用、資源化。筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)中以一項(xiàng)電化學(xué)原理治理廢氣為素材，通過(guò)原理分析、方程式書寫等問(wèn)題解決策略，帶動(dòng)學(xué)生體會(huì)電化學(xué)原理在資源利用、環(huán)境保護(hù)中的突出貢獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

【例題】SO2、CO、CO2、NOx是對(duì)環(huán)境影響較大的幾種氣體，對(duì)它們的合理控制和治理是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑。利用電化學(xué)原理將CO、SO2轉(zhuǎn)化為重要化工原料，裝置如圖6所示。

（1）若D為負(fù)載，回答下列問(wèn)題。

①若A為CO，B為H2，C為CH3OH，則通入CO的一極為___________極。

②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為___________。

③若A為NH3，B為O2，C為KOH，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為___________。

（2）若D為電源，且A為尿素CO（NH2）2，B、C為KOH，則陽(yáng)極尿素放電轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的電極反式為_______________。

這些問(wèn)題的解決能讓學(xué)生感受到循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的減量化、再利用、資源化是可控、可實(shí)現(xiàn)的，能讓學(xué)生對(duì)未來(lái)充滿希望，并使他們體會(huì)到電化學(xué)技術(shù)在綠色化學(xué)方面有著突出貢獻(xiàn)，如電泳除塵，電化學(xué)處理廢氣、廢水等。

結(jié) ? 語(yǔ)

教育的目的不僅是培養(yǎng)人，更是要培養(yǎng)具有高度責(zé)任心、高尚道德品質(zhì)的人。教師只有在每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都有意識(shí)地滲透培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)品質(zhì)與能力的策略，才能起到“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的效果，讓學(xué)生在潛移默化中樹立社會(huì)責(zé)任心和使命感，成為有用的棟梁之材。

[參考文獻(xiàn)]

李春曉.鋰離子電池負(fù)極材料研究進(jìn)展[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2017（09）：27-33.

作者簡(jiǎn)介：劉小英（1982.1—），女，甘肅天水人，本科學(xué)歷，中學(xué)一級(jí)教師，

侯春（1968.1—），女，山東淄博人，本科學(xué)歷，中學(xué)高級(jí)教師。