基于師范認證理念“學生中心”的課堂教學設計
——以無機化學“電極電勢的應用”教學為例

解慶范，黃妙齡，崔瑪琳，陳延民

（泉州師范學院 化工與材料學院，福建 泉州）

一 關于師范類專業認證及認證理念

為貫徹落實黨的十九大精神，培養高素質教師隊伍，按照國家教育事業發展“十三五”規劃工作要求，推進教師教育質量保障體系建設，提高師范類專業人才培養質量，教育部于2017年10月26日印發了《普通高等學校師范類專業認證實施辦法（暫行）》[1]，我國各大高校師范類專業認證工作進入真正的實施階段，師范類專業認證對高校師范生教育提出了新的要求。

（一） 專業認證理念

師范類專業認證以“學生中心、產出導向、持續改進”為基本理念。學生中心，強調遵循師范生成長成才規律，以師范生為中心配置教育資源、組織課程和實施教學；產出導向，強調以師范生的學習效果為導向，對照師范畢業生核心能力素質要求，評價師范類專業人才培養質量；持續改進，強調對師范類專業教學進行全方位、全過程評價，并將評價結果應用于教學改進，推動師范類專業人才培養質量的持續提升[1]。

（二） “學生中心”認證理念的理解

“學生中心”（Student-Centered，SC），即學校教育教學強調從以“教”為中心的傳統模式向以“學”為中心的新模式轉變。要求一切教育教學活動應遵循學生成長成才規律，以學生學習效果和個性發展為中心配置教育資源和安排教學活動。以“學生為中心”的教學活動，是將學生視為學習活動的主體和課堂教學的核心要素，在教學過程中鼓勵、支持學生要主動學習、勤于思考，要善于合作學習；同時注意引導學生在學習中要善于運用已有知識積極進行思考，要樂于溝通、大膽表達自己的觀點，注意培養自己的溝通合作能力，使學生學習主體意識得到最大限度的體現和發揮[2-4]。

二 基于“學生中心”的無機化學課堂教學設計

盡管學生的獲取知識和能力的途徑和方式多種多樣，但是課堂教學一直是高校培養學生的主陣地，是高校教學工作的重點。在師范類專業認證自評報告的八大板塊中，“課程與教學”體現了國家對專業人才培養體系和運行過程的質量要求，是整個專業認證的基礎，課程實施與課程目標達成情況對畢業要求具有重要支撐作用；同時課程又是專業建設的核心要素，課程建設作為一個專業建設的基礎，其包含的教學內容、教學方式等方面的確立，可以說在專業認證中發揮著奠基性作用[5]。

（一） 無機化學課程在化學專業的地位及教學設計流程

無機化學是師范類化學專業的一門重要的專業核心課程，該課程的教學成果對學生掌握化學學科的基本知識、基本原理和基本技能，以及知識體系的形成和其他專業課程的學習都有重要基礎作用。作為無機化學課程的教師，在師范類專業認證的背景下，基于 “學生中心”的基本理念，在教學中重視課堂教學在學生培養過程中的重要作用，能夠根據學生學習需求及時調整授課模式及教學方法，采取案例教學、探究教學等多種教學方法，運用慕課、翻轉課堂等信息技術手段，合理安排課堂教學、課外學習，激勵學生自主學習、主動參與課堂教學和團隊合作學習，保證課堂教學質量。無機化學課程教學設計流程見圖1。以“電極電勢的應用”教學為例，介紹基于“學生中心”的課堂教學設計。

圖1 無機化學課程教學設計流程

（二） 基于“學生中心”的課堂教學設計

1.基于“學生中心”的課堂教學設計要求。

（1）徹底轉變教師觀念，轉變課堂教學唯教材、唯教師、唯標準答案、唯教師講授的課堂教學觀念，樹立以學生為中心，依托學生經驗和社會發展實際實施課堂教學，使課堂教學適應學生多樣化發展的需求，注重產出導向，著力培養學生的學習能力、實踐能力和可持續發展的能力。

（2）教學案例即要解決的實際問題的選擇，一方面要在有限的課堂教學時間內，設計整合好課程內容；二是設置的案例問題難易程度的設置要恰當，案例問題難度過低，學生會因太簡單而喪失研討的興趣；問題難度過高，多數學生會因為無從下手而喪失學習探究的積極性，使得問題的探究完成只局限于少數能力較強的學生。因此設計的案例問題的難易程度要適中，既兼顧大多數學生，又有利于能力較強的學生發揮引領作用。

2.教學設計理念和基本思路。以學生為中心，教師為主導，設計多樣化教學活動。圍繞學生學習，整合各種教學資源，營造自主學習環境。通過學習任務布置、導學，學生線上自主學習，教師在線答疑的方式進行知識點學習，線下通過雨課堂智慧教學手段對學生自主學習效果進行測評，以實際案例問題解決展開知識的深入學習，通過問題提出、同學交流討論、學生講學生評、教師案例點評等多種方式開展線下線上深度融合的教學活動。并在教學過程中適時融入思政教育和科學思維的引導，培養學生的社會責任感和實際解決問題的能力。通過對最新科研進展介紹，激發學生的創新意識。

3.教學設計案例——以“電極電勢的應用”教學為例

教學環節一：課前學習任務驅動

通過觀看MOOC視頻和PPT，學習§7.4 電極電勢的應用，達成下列學習目標：

①掌握并會用電極電勢大小來判斷氧化劑、還原劑強弱的方法；②掌握并學會應用電極電勢來判斷氧化還原反應進行的方向；③掌握并學會應用電極電勢來判斷氧化還原反應進行的限度；④掌握元素電勢圖的表達方式和應用，學會用元素電勢圖判斷歧化反應和計算標準電極電勢。

教學環節二：線上答疑，學生可以將在學習過程中遇到的問題在線進行提問，老師在線進行答疑。

教學環節三：課堂教學

【教師導課】展示課題PPT

【與學生一起進行知識點回顧】

【教師小結】啟發與板書

【教師導入】“小試牛刀”通過雨課堂智慧教學工具進行測驗，檢驗學生的學習效果。

（應用一：小試牛刀之一判斷氧化還原性的相對強弱）

單選題：已知：Eθ(Cr2O72-/Cr3+)=1.33V，Eθ(Fe3+/Fe2+)=0.77V，Eθ(I2/I-)=0.535V，Eθ(Ag+/Ag)=0.80V

上述電對中的氧化型物質氧化能力由強到弱順序正確的是

（應用二：小試牛刀之一判斷氧化還原反應的方向，強氧化劑與強還原劑反應生成弱的還原劑和弱的氧化劑）

單選題：已知：Eθ(I2/I-)=0.535V

Eθ(Fe3+/Fe2+)=0.77V

在標準狀況下將I2、I-、Fe3+、Fe2+混合，將發生怎樣的反應？

A．I2+2Fe2+=2I-+2Fe3+

B．2Fe3++2I-=I2+2Fe2+

（應用三：小試牛刀之一元素電勢圖的應用）

【學生答題情況分析】

【小結】教師歸納知識要點并切入“大顯身手”環節。

【大顯身手】環節：引出問題，組織【小組討論】，討論結果進行“雨課堂”投稿形式發表各小組意見，【小組發言】環節，小組之間質疑、解答、打分。教師對答案進行修正，并對學生表現進行評價和打分。

問題1[初見鋒芒PPT]在實驗室如何制氯氣？為什么用濃鹽酸？用1mol·L-1的鹽酸怎樣？（此題檢驗3個知識點：①確認氧化還原電對；②用電動勢判斷氧化還原反應方向的方法；③非標準狀態下的電動勢如何計算即能斯特方程的應用。）

【教師引導】首先是反應物的選擇，其次是狀態的確定，然后是反應方向的判斷。如何判斷反應的方向呢？

問題2[步步深入PPT]根據已知信息，如何用電化學方法獲得氯化銀的標準溶度積？[此題目的：①消除認知的誤區：電池反應一定是氧化還原反應（不一定）；②學會設計原電池；③掌握標準電池電動勢與標準平衡常數的關系（“標準”是重點又是難點）]。

問題3[更上一層樓PPT展示]學生觀看視頻、討論、匯報。

視頻1：常溫下將鋅粉和碘粉混合，沒有明顯現象，往混合物里加入水后，混合物發生了反應，有紫色的氣體生成。該反應是一個氧化還原反應，任何的氧化還原反應都可以設計成原電池，那么如何將這個反應設計成一個原電池？用電池符號表示設計的原電池。

視頻2：將鋅片插入裝有水的燒杯中，往一裝有碘化鉀的素瓷杯里加入碘粉和KI水溶液，然后把素瓷杯放入燒杯中，插入碳棒，連接導線，指針發生旋轉。

【教師小結】

視頻1說明：①在常溫常壓下干燥的鋅粉和碘粉直接混合不會發生反應；②水可以起催化作用，導致發生快速反應Zn+I2=ZnI2；③有紫紅色氣體出現，說明該反應是放熱反應，導致碘升華；④電池符號：

視頻2說明：①電池需要電解質水溶液或熔融液；②要清楚鹽橋的作用；③“鹽橋”多種多樣；④電極導電材料是必需的。

問題4[乘勝追擊PPT展示]學生觀看視頻、討論、匯報。

視頻3：鋁與碘組成的原電池與鋅-碘原電池類似，但是，電機運轉的現象不同，剛開始指針旋轉速度較快，后來速度減慢至停下來；如果把鋁片拿出來刮一刮鋁片表面再放進水里，指針又轉了，但一會兒又停了。

【學生討論】①為什么指針會停下來？②發生了怎樣的電極反應和電池反應？

【教師小結】

①“刮一刮鋁片”又能放電，說明鋁片表面形成了氧化膜；電阻增大，電流減小；②鋁-碘電池放電與鋅-碘電池放電反應存在很大差異。有視頻4為證。

視頻4：把鋁粉和碘單質混合在一起，沒有明顯現象，往混合物中加水，可明顯看出發生了反應，有紫色的氣體生成（與鋅-碘反應相似），混合物表面很快出現銀白色膜狀物質。原因是鋁粉和碘單質發生了氧化還原反應，放熱，使得未反應的碘單質升華。在氧化還原反應的同時，生成的鋁離子水解生成氫氧化鋁，受熱分解為氧化鋁。

所以電極反應是：負極：2Al+3H2O→Al2O3+6H++6e-

正極：I2+2e-→2I-

鋁-碘電池反應：2Al+3H2O+3I2→Al2O3+6H++6I-

而鋅-碘電池反應：Zn+I2→Zn2++2I-

【深入探討】

觀看視頻5：這是實驗室模擬鉛酸蓄電池的實驗，將兩塊鉛片插入裝有濃硫酸溶液的燒杯中，用導線連接電動機形成一個閉合回路，指針不動，說明沒有電流產生；然后我們將導線連接到外加電源上，進行充電，我們可以觀察到陰極鉛片上有氣泡產生，陽極鉛片上有新物質產生，然后再進行放電試驗，指針轉動，則有電流產生；數分鐘后，指針停了下來。請同學們根據視頻現象完成討論題目。

【啟發質疑】同學們從視頻可以發現哪些問題？

【小組討論】“雨課堂”投稿。

【引出問題】①為什么開始沒有電流產生？②充電時為什么會有氣泡產生？再次充電還會這樣嗎？③放電發生什么反應？④電機為什么會停下來？⑤為什么正、負極的鉛片都插到一個燒杯里，兩個電極不應該有兩個燒杯嗎？⑥鉛酸蓄電池為什么用濃硫酸？

【小組討論】討論結果“雨課堂”投稿。

【點評與小結】

①鉛酸蓄電池的兩個電極電對分別是PbSO4/Pb和PbO2/PbSO4，電池放電時正極的反應物是PbO2，負極的反應物是Pb，新電池兩極都是Pb，未構成電池，所以無法放電。

②新電池充電時，電極反應：

陽極：Pb+2H2O=PbO2+4H++2e-

陰極：4H++2e-=H2↑

電池再次充電時，電極反應：

陽極：PbSO4+2H2O=PbO2+SO42-+4H++2e-

陰極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

由此可以進一步說明，為什么電池不能過度充電的原因。

③電池放電反應：

④電機停下來的原因就是兩電極表面都形成PbSO4膜，電阻增加的結果。

⑤正負極都有硫酸參與反應，所以正負極使用同一電解質溶液，不需要額外的鹽橋，這種電池叫單液電池（新知識點）。電池符號:

⑥為什么用濃硫酸呢？根據能斯特方程可以判斷，硫酸的濃度越高，電池的電動勢越大；放電時雖然硫酸有消耗，但對濃度影響不大，所以可以始終保持電壓幾乎不變。

【課堂總結】

【前沿知識介紹】

【課后思考題】鉛是重金屬，對環境會造成污染，為什么鉛酸蓄電池現在還在大量使用？

在整個教學過程中，通過案例分析，以問題為導向，由淺入深，層層遞進，引導學生學會發現問題、提出問題，并應用所學知識解決問題，達到學以致用的目的，充分體現了“學生中心，產出導向”的理念。該教學案例使學生真正體會到知識的學習不在于“掌握了什么”，重要的是“會做了什么”。

三 結語

基于“學生中心”的課堂教學設計，將教師由傳統的知識傳授者轉化為學生學習的促進者和引導者，從知識記憶到知識理解、應用，再逐級遞進上升到分析、評價，從不同角度、用不同方式引導、促進和激勵學生學習、思考，使學生知識的學習一步步從認知水平向應用能力發展。