基于探究實(shí)驗(yàn)建構(gòu)認(rèn)知模型的化學(xué)教學(xué)研究

單世乾 倪娟

摘要： “核心素養(yǎng)”背景下的原電池探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)，旨在從學(xué)生認(rèn)識(shí)角度建立原電池認(rèn)知模型。學(xué)生在濾紙上完成實(shí)驗(yàn)探究，經(jīng)歷“鋅銅單液原電池鋅銅雙液原電池鐵碳食鹽水原電池”的電池原型，從建立“負(fù)極材料與電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)”的經(jīng)典鋅銅原電池認(rèn)知模型，逐漸認(rèn)識(shí)到“存在自發(fā)氧化還原反應(yīng)、電解質(zhì)的基本功能是離子導(dǎo)體、根據(jù)實(shí)際需要選擇電極、電解質(zhì)、隔膜”的通用原電池認(rèn)知模型。探究過程中，定性分析與定量研究相結(jié)合，基于證據(jù)培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神和問題解決能力，從而提升發(fā)展核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞： 原電池教學(xué); 實(shí)驗(yàn)探究; 認(rèn)知模型; 核心素養(yǎng)

文章編號(hào)： 10056629（2018）12005906中圖分類號(hào)： G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1?問題的提出

關(guān)注學(xué)生“核心素養(yǎng)”的培養(yǎng)是目前基礎(chǔ)教育理論研究和實(shí)踐變革的重大趨勢，如何在學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)與課程教學(xué)之間建立起內(nèi)在聯(lián)系成為課程改革的重點(diǎn)[1]。陳進(jìn)前對(duì)化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)，提出了“從課本實(shí)驗(yàn)到科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)”，“從事實(shí)到證據(jù)推理和模型認(rèn)識(shí)”的建議[2]。從這種意義上來說，實(shí)驗(yàn)探究的過程，是培養(yǎng)學(xué)生理性判斷思維、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的過程，也是作為一種研究手段獲得證據(jù)，構(gòu)建不同發(fā)展階段理論模型的過程。

高中電化學(xué)內(nèi)容具有較強(qiáng)的理論性，原電池中反應(yīng)原理、電極判斷、電極方程式書寫等較為抽象，與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)有一定的距離，僅依賴課本經(jīng)典裝置則證據(jù)不足，容易造成思維固化、易形成迷思概念。對(duì)于電化學(xué)這一理論教學(xué)的難點(diǎn)，傳統(tǒng)的分析推理教學(xué)方法難以達(dá)到提升素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。若利用鋅銅稀硫酸雙液原電池等實(shí)驗(yàn)素材，組織學(xué)生分析推理、推論預(yù)測、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)等探究活動(dòng)，才能有效促使學(xué)生認(rèn)識(shí)到電極反應(yīng)、電極材料、離子導(dǎo)體、電子導(dǎo)體等基本要素，從而建立原電池認(rèn)知模型，提高對(duì)原電池本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

2?原電池認(rèn)知模型建構(gòu)的必要性分析

2.1?依據(jù)“原電池”學(xué)情

基于學(xué)情設(shè)計(jì)教學(xué)，才能激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究，突出學(xué)生的主體作用。教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，“原電池”學(xué)習(xí)中，學(xué)生易形成以下錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，應(yīng)在教學(xué)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)關(guān)注，研究產(chǎn)生的根源。

認(rèn)識(shí)1： 認(rèn)為原電池的形成條件之一必須要有電解質(zhì)溶液;

認(rèn)識(shí)2： 原電池反應(yīng)中，電解質(zhì)溶液一定和電極（負(fù)極）直接接觸并反應(yīng);

認(rèn)識(shí)3： 同種金屬不能構(gòu)成原電池的正負(fù)極;

認(rèn)識(shí)4： 原電池中陰離子向正極移動(dòng)，陽離子向負(fù)極移動(dòng)。

不難看出，部分學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為正極帶正電、吸引陰離子，從而形成“認(rèn)識(shí)4”離子移動(dòng)的迷思概念。其余錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，均源于從鋅銅稀硫酸經(jīng)典原電池裝置中獲得的刻板印象?；瘜W(xué)理論性知識(shí)是化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的精髓，具有高度的概括性，是從豐富具體的事實(shí)材料中抽象概括出來的。其概念形成過程需要大量的具體例證，并據(jù)此概括關(guān)鍵特征。作為理論性知識(shí)的代表內(nèi)容，原電池學(xué)習(xí)僅僅利用一個(gè)原型無法激發(fā)學(xué)生的探究性思維，教學(xué)過程中需要更換電極、電解質(zhì)，變通連接方式，提供符合科學(xué)發(fā)展的實(shí)際場景，利用多個(gè)原電池原型構(gòu)建原電池認(rèn)知模型并逐漸完善，以此促進(jìn)學(xué)生歸納與演繹能力發(fā)展，將知識(shí)與學(xué)科觀念、學(xué)習(xí)與問題解決聯(lián)系起來。

2.2?依據(jù)核心素養(yǎng)背景下“原電池”教學(xué)要求

蘇教版化學(xué)2“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”由鋅銅原電池探究實(shí)驗(yàn)入手，引導(dǎo)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)電能的轉(zhuǎn)化，分析反應(yīng)原理和電極反應(yīng)，得出原電池的構(gòu)成條件，引出電極、電極反應(yīng)、電流回路等原電池相關(guān)概念;選修4“原電池的工作原理”基于鋅銅硫酸銅雙液原電池的探究實(shí)驗(yàn)，理性分析化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在負(fù)極區(qū)和正極區(qū)發(fā)生，體現(xiàn)了氧化還原反應(yīng)的“自發(fā)性”，也為后續(xù)原電池、電解池中的隔膜技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

根據(jù)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)對(duì)高中學(xué)生發(fā)展的要求，普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[3]提出，“要基于證據(jù)進(jìn)行分析推理，能依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型”的課程目標(biāo)。通過高中必修模塊學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)原電池的工作原理已有一定認(rèn)識(shí)，選修內(nèi)容的教學(xué)任務(wù)是喚醒高一原電池的已有認(rèn)識(shí)，在完善學(xué)生認(rèn)知模型的過程中，培養(yǎng)學(xué)科觀念。如對(duì)于原電池認(rèn)知模型的發(fā)展，不僅要建立認(rèn)識(shí)角度，還應(yīng)當(dāng)發(fā)展學(xué)生對(duì)于電池動(dòng)力和溶液內(nèi)部離子運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，對(duì)電池發(fā)展的科學(xué)探究過程及對(duì)實(shí)用電池的分析評(píng)價(jià)等。因此教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)尤其要關(guān)注化學(xué)學(xué)科的實(shí)踐性特征，將實(shí)踐性素材中化學(xué)與生活、生產(chǎn)實(shí)際，科學(xué)研究等聯(lián)系挖掘出來，通過營造真實(shí)情境，提供豐富的情境素材，激勵(lì)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)建立認(rèn)知模型、理解原電池的基本原理及相關(guān)概念，感悟電池的改進(jìn)與發(fā)展的理論依據(jù)及方法。

由此確立本節(jié)教學(xué)目標(biāo)為： 通過設(shè)計(jì)與組裝原電池，深化理解原電池的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，理解原電池的工作原理，構(gòu)建并逐漸完善原電池認(rèn)知模型;通過定性分析與定量研究相結(jié)合獲取證據(jù)，明確生產(chǎn)生活中原電池的評(píng)價(jià)依據(jù)與發(fā)展方向，感悟科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任。使課堂教學(xué)目標(biāo)從“教會(huì)知識(shí)”向“發(fā)展素養(yǎng)”轉(zhuǎn)變[4]，以提升學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

3?原電池認(rèn)知模型構(gòu)建的教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1?篩選學(xué)生問題，挖掘教學(xué)價(jià)值

不論演示實(shí)驗(yàn)還是分組探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生均能從實(shí)驗(yàn)過程中觀察到超出預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，經(jīng)過分析推理，提出一些自己不能解決的問題。梳理這些問題，正是探查學(xué)情、發(fā)現(xiàn)知識(shí)生長點(diǎn)的時(shí)機(jī)。利用學(xué)生提出的問題組織教學(xué)，更能激發(fā)學(xué)生思維、激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行科學(xué)探究。

問題1?鋅片表面為什么有紅色斑點(diǎn)？

問題2?電壓表讀數(shù)為什么越來越??？

問題3?雙液原電池中，鋅片不與硫酸銅接觸，為什么有電流產(chǎn)生？

問題4?原電池效率的影響因素有什么？

問題5?鐵碳、鋅碳都不與氯化鈉反應(yīng)，為什么能構(gòu)成原電池？

這些問題都是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自然生成的，經(jīng)過小組交流討論基本都能得到解答。例如，問題1和問題2的答案是雙液原電池改進(jìn)的依據(jù)： 銅鋅硫酸銅單液原電池實(shí)驗(yàn)探究中，理論上作為負(fù)極的鋅片表面本應(yīng)沒有斑點(diǎn)出現(xiàn)，事實(shí)上仍有較為明顯的現(xiàn)象，排除鋅片不純的影響因素，負(fù)極與電解質(zhì)中的氧化劑直接接觸，部分電子未經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移而直接在鋅電極表面被銅離子捕獲，導(dǎo)致電能轉(zhuǎn)化率降低;而在雙液原電池中鋅單質(zhì)和硫酸鋅接觸、銅單質(zhì)和硫酸銅接觸，兩份溶液通過鹽橋聯(lián)通，不會(huì)出現(xiàn)氧化劑和還原劑之間的直接反應(yīng)，提高了電池的效率。從電流角度看，由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，銅在鋅片表面析出，鋅表面也構(gòu)成了原電池，進(jìn)一步加速銅在鋅表面析出，致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱;雙液原電池使用鹽橋，可使由它連接的兩溶液保持電中性，鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過程得以持續(xù)進(jìn)行，在外電路形成持續(xù)穩(wěn)定的電流。后面幾個(gè)問題均在引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行分析推理，順利建立并完善原電池認(rèn)知模型中發(fā)揮作用。

3.2?精選教學(xué)素材，激發(fā)探究熱情

為了幫助學(xué)生深入認(rèn)識(shí)原電池本質(zhì)，教學(xué)中提供豐富的實(shí)驗(yàn)素材，激勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)探究，模擬解決實(shí)際問題。

電極材料： 鋅片、銅片、碳棒、鐵釘、鎂條、鋁片

介質(zhì)： 食鹽水、蘋果、西紅柿、白蘿卜、土豆等生活素材，濾紙（玻璃片）、高錳酸鉀溶液

驗(yàn)電器材： 電流計(jì)、連有蜂鳴器和發(fā)光二極管的電路板、鬧鐘、小馬達(dá)

設(shè)計(jì)濾紙玻璃片微量實(shí)驗(yàn)，除了方便操作、試劑用量少等優(yōu)點(diǎn)，該裝置與學(xué)生熟知的原電池裝置圖相似（見圖1、圖2），既體現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新精神，又有利于學(xué)生形象感知原電池裝置圖。在此基礎(chǔ)上，形成電極、電極反應(yīng)、電流回路等原電池相關(guān)概念;認(rèn)識(shí)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在負(fù)極區(qū)和正極區(qū)發(fā)生，體現(xiàn)了氧化還原反應(yīng)的“自發(fā)性”，總結(jié)歸納出原電池的構(gòu)成條件和工作原理。

選擇蘋果、白蘿卜等生活素材，可以促使學(xué)生深入思考，即使不清楚電解質(zhì)的成分，只要存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，就可以設(shè)計(jì)原電池;可通過變換電極、改變電極間隔等方式，發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)的變化;從定量探究的角度去分析推理，發(fā)現(xiàn)影響電池效率的因素，體會(huì)電池設(shè)計(jì)與發(fā)展的科學(xué)思想和敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神。尤其在鐵碳食鹽水原電池的探究中，得出負(fù)極材料不與電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的結(jié)論，為原電池認(rèn)知模型的完善提供了有力的證據(jù)。

3.3?基于證據(jù)推理，建構(gòu)三種認(rèn)知模型

確定教學(xué)環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)意圖如圖3。

通過探究實(shí)驗(yàn)逐步揭示“負(fù)極材料與電解質(zhì)反應(yīng)→電極與電解質(zhì)中溶解的氣體反應(yīng)→電極材料上吸附物質(zhì)之間的反應(yīng)”自發(fā)氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，從而深入理解原電池的構(gòu)成條件和工作原理，為實(shí)際原電池選擇特殊電解質(zhì)和隔膜技術(shù)奠定認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。在這里，證據(jù)推理指向模型認(rèn)知，有了多種證據(jù)的支撐，學(xué)生構(gòu)建并完善原電池認(rèn)知模型就變得順理成章了。

由理解到應(yīng)用，從現(xiàn)狀到前景，既符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律、滿足學(xué)習(xí)心理，又反映應(yīng)用知識(shí)改善生活的必然性，進(jìn)而提升了知識(shí)在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用屬性。

4?原電池認(rèn)知模型構(gòu)建的教學(xué)過程

研究學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，梳理有價(jià)值的學(xué)生問題，提供豐富的實(shí)驗(yàn)素材，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中，解決問題，建立并逐步完善原電池認(rèn)知模型。具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程如下：

實(shí)驗(yàn)1?學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)素材，設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，利用濾紙?jiān)谒芰掀贤瓿射\、銅、硫酸銅溶液的原電池實(shí)驗(yàn)（見圖1）。

設(shè)計(jì)意圖： 以鋅銅稀硫酸原電池為例，建立起分析電池的幾個(gè)核心認(rèn)識(shí)角度——電子移動(dòng)和離子移動(dòng)、電極反應(yīng)和電極反應(yīng)表達(dá)、能量轉(zhuǎn)化與微粒變化等。突出負(fù)極材料與電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別、同時(shí)發(fā)生。

[學(xué)生問題]鋅片為什么有大量氣泡？電流為什么減弱？

[問題解決]分析推理： 鋅片不純，與硫酸接觸構(gòu)成原電池;鋅片直接與硫酸發(fā)生反應(yīng)，電能轉(zhuǎn)化率低。利用雙線橋法和單線橋法分析反應(yīng)原理。

[模型建構(gòu)]以濾紙微型電池原型，構(gòu)建鋅銅經(jīng)典原電池認(rèn)知模型如圖4。

實(shí)驗(yàn)2?學(xué)生結(jié)合濾紙單液原電池實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)并完成濾紙上鋅、銅、硫酸鋅溶液、硫酸銅溶液的雙液原電池實(shí)驗(yàn)（如圖2）。

將滴有硫酸鋅、硫酸銅溶液的濾紙條分別放在鋅片與銅片上，氯化鈉濾紙橫在兩電極之間。

設(shè)計(jì)意圖： 通過觀察到實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象，分析單液原電池的弊端，提出質(zhì)疑和新的實(shí)驗(yàn)設(shè)想。在探究過程中學(xué)生理解閉合回路的建立，理解通過導(dǎo)線上電子的轉(zhuǎn)移和電解質(zhì)中離子的定向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。從本質(zhì)上理解原電池中氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極發(fā)生，理解總反應(yīng)與電極反應(yīng)的關(guān)系。

[學(xué)生問題]鋅與硫酸銅不直接接觸，化學(xué)能怎么轉(zhuǎn)化為電能？

[問題解決]分析推理： 導(dǎo)線上有電子轉(zhuǎn)移、電解質(zhì)與鹽橋中離子定向移動(dòng)建立閉合回路，通過導(dǎo)線上電子的轉(zhuǎn)移和電解質(zhì)中離子的定向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極發(fā)生。

[模型建構(gòu)]理解雙液原電池工作原理，構(gòu)建認(rèn)知模型如圖5。

實(shí)驗(yàn)3?學(xué)生在教師提示下，組裝鎂、碳、氯化鈉溶液原電池，并在中間滴加少量KMnO4溶液。

設(shè)計(jì)意圖： 通過分析，學(xué)生理解在鎂、碳、氯化鈉溶液原電池中，正極上溶液中溶解的O2得到電子，電解質(zhì)的基本功能是提供自由離子，電極材料不一定直接與電解質(zhì)反應(yīng)，擴(kuò)大原電池的認(rèn)識(shí)范圍，為認(rèn)識(shí)燃料電池奠定基礎(chǔ)，建立原電池的認(rèn)知模型。利用濾紙上有色離子的遷移“看到”離子的移動(dòng)，不僅有效突破教學(xué)重難點(diǎn)，還能引導(dǎo)學(xué)生從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析問題，基于證據(jù)，分析推理加以證實(shí)或證偽。

實(shí)驗(yàn)4?學(xué)生自主選擇提供實(shí)驗(yàn)素材，設(shè)計(jì)原電池。

設(shè)計(jì)意圖： 學(xué)生根據(jù)需要選擇電極材料、電解質(zhì)、離子隔膜?；趯?shí)驗(yàn)證據(jù)和生產(chǎn)生活中對(duì)原電池的要求，在經(jīng)典單液原電池與雙液原電池模型基礎(chǔ)之上，構(gòu)建通用原電池認(rèn)知模型。

[學(xué)生發(fā)現(xiàn)]水果電池中，鋅、鐵可能與溶解的氧氣反應(yīng)，也可能與蘿卜中的有機(jī)酸等電解質(zhì)反應(yīng)。不同的電極材料組合、不同類別不同濃度的電解質(zhì)，都可能影響到電池效率，生活中使用的電池可能會(huì)考慮很多實(shí)際因素。

[模型建構(gòu)]學(xué)生結(jié)合生產(chǎn)生活中的常用電池，進(jìn)一步提煉原電池構(gòu)成條件和工作原理，建構(gòu)認(rèn)知模型如圖6。

設(shè)計(jì)意圖： 在原電池探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生從問題和假設(shè)出發(fā)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過親自操作獲取感知。如利用電流表指針偏轉(zhuǎn)感知正負(fù)極，通過電極及附近實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象理解氧化和還原反應(yīng)、判斷電子和離子移動(dòng)的方向等。結(jié)合分析推理，認(rèn)識(shí)原電池的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素和工作原理，建立并逐步完善原電池認(rèn)知模型，并能運(yùn)用模型解釋生活和生產(chǎn)中的電化學(xué)現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用中深化理解。從探究實(shí)驗(yàn)、構(gòu)建認(rèn)知模型的過程，反映了理論知識(shí)學(xué)習(xí)的科學(xué)路徑。

5?教學(xué)反思

對(duì)于學(xué)生逐步發(fā)展證據(jù)推理和模型認(rèn)知的素養(yǎng)要求，普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[5]提出： 從定性與定量結(jié)合上收集證據(jù)，對(duì)模型和原型的關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)以改進(jìn)模型，對(duì)復(fù)雜的化學(xué)問題情境中的關(guān)鍵要素進(jìn)行分析以建構(gòu)相應(yīng)的模型，能選擇不同模型綜合解釋或解決復(fù)雜的化學(xué)問題。與此對(duì)應(yīng)，本節(jié)課教學(xué)主線為： 利用探究實(shí)驗(yàn)獲得原型，建構(gòu)相應(yīng)原電池認(rèn)知模型，并在解釋現(xiàn)象和解決問題的過程中逐步完善模型。

科學(xué)的本質(zhì)不是科學(xué)知識(shí)，而是產(chǎn)生知識(shí)的方法與過程。真實(shí)科學(xué)探究的核心是科學(xué)知識(shí)的生成和論證[6]。三個(gè)原電池認(rèn)知模型的建構(gòu)，反映了在“原電池”實(shí)驗(yàn)探究中的認(rèn)識(shí)發(fā)展過程： 鋅銅稀硫酸經(jīng)典原電池實(shí)驗(yàn)，提供了負(fù)極材料與電解質(zhì)反應(yīng)的原電池原型，結(jié)合鋅銅硫酸銅濾紙微型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以順利建構(gòu)圖4所示的鋅銅稀硫酸經(jīng)典原電池認(rèn)知模型;鋅片上的紅色斑點(diǎn)，激發(fā)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的動(dòng)機(jī)并研究出雙液原電池微型實(shí)驗(yàn);如何實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化是理解的難點(diǎn)，這需要實(shí)驗(yàn)中的證據(jù)支持，學(xué)生利用電壓表指針偏轉(zhuǎn)和高錳酸根離子的移動(dòng)，物理電學(xué)和電化學(xué)結(jié)合，逐漸推理出離子移動(dòng)和電子移動(dòng)的回路，將原型轉(zhuǎn)化為模型（圖5）。從圖5到圖6的認(rèn)知模型完善，學(xué)生沒有能力一次完成，大多數(shù)標(biāo)注的是具體氧化劑和負(fù)極材料。在經(jīng)歷多種素材的原電池組合實(shí)驗(yàn)后，小組分析討論了氧氣、硫酸、硫酸銅在幾組反應(yīng)中的作用，提煉出氧化劑的本質(zhì)，為燃料電池的后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

從經(jīng)典鋅銅單液原電池原型中負(fù)極材料與電解質(zhì)反應(yīng)出發(fā)，逐漸擴(kuò)大到認(rèn)識(shí)存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng)、電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體，幫助學(xué)生從他們的認(rèn)識(shí)角度建構(gòu)認(rèn)識(shí)模型，突破認(rèn)識(shí)難點(diǎn)，在抽象概括中逐步發(fā)展認(rèn)識(shí)，并在實(shí)際問題解決中檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，是不同階段知識(shí)學(xué)習(xí)的需要，更是核心素養(yǎng)背景下關(guān)鍵能力的發(fā)展需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘啟泉.基于核心素養(yǎng)的課程發(fā)展： 挑戰(zhàn)與課題[J].全球教育展望， 2016，（1）： 3～25.

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[3][5]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京： 人民教育出版社， 2018.

[4]張福濤.“原電池工作原理”教學(xué)設(shè)計(jì)及課堂實(shí)錄[J].化學(xué)教育， 2014，（14）： 14～17.

[6]National Research Council.（1996）.National science education standards. Washington. DC： National Academy Press.