基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)實踐

鄭彩霞

【摘 要】基于化學(xué)核心素養(yǎng)的構(gòu)成要素，以人教版《化學(xué)能與電能》為例進(jìn)行化學(xué)教學(xué)嘗試，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；化學(xué)教學(xué)；高中化學(xué)

中圖分類號： 011 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）12-0136-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.059

核心素養(yǎng)不是僅僅使用于某個特定學(xué)科、某些特定情境的一種特殊素養(yǎng)，而是適用于一切情境的普遍性、綜合性素養(yǎng)[1]。高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組根據(jù)中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)和高中化學(xué)課程特點，提出了高中化學(xué)核心素養(yǎng)，包括了“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)識”“實驗探究與創(chuàng)新意識”、“科學(xué)精神與社會責(zé)任”五個方面。從這五個方面看，強(qiáng)調(diào)高中學(xué)生通過學(xué)習(xí)，能夠掌握物質(zhì)的性質(zhì)及變化特征；建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的觀念，能夠通過變化守恒、動態(tài)平衡等化學(xué)思維研究化學(xué)問題；樹立綠色化學(xué)的觀念以及可持續(xù)發(fā)展的意識；理解化學(xué)與生活生產(chǎn)的密切聯(lián)系，建立社會責(zé)任感。

教師在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)，深入探究剖析，真正培養(yǎng)學(xué)生運用化學(xué)思維、化學(xué)知識與探究技能解決化學(xué)問題。本文以人教版《化學(xué)能與電能》[2]為例，探討如何在課堂教學(xué)中落實化學(xué)核心素養(yǎng)。

1 教材分析

本節(jié)課是以人教版必修教材《化學(xué)2》第二章第二節(jié)“化學(xué)能與電能”中的第一課時“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”為教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計的。新課標(biāo)對本節(jié)課的要求是：“注重從生活經(jīng)驗和已有知識出發(fā)，聯(lián)系日常生活中常見的各種電池，通過對實驗現(xiàn)象的觀察和分析，幫助學(xué)生更好地理解和掌握本節(jié)知識?！北竟?jié)課內(nèi)容的理論性比較強(qiáng)，涉及的化學(xué)原理與學(xué)生的生活經(jīng)驗有一定的聯(lián)系。通過動手探究原電池的反應(yīng)原理及構(gòu)造，運用已有的知識認(rèn)識和理解本節(jié)核心知識，使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)得到重建，并讓學(xué)生感受到從理論到實踐的應(yīng)用及化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。

2 學(xué)情分析

學(xué)生在學(xué)習(xí)本章節(jié)之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過氧化還原反應(yīng)、化學(xué)能與熱能之間的相互轉(zhuǎn)化，此外在實際生活中學(xué)生廣泛接觸到手機(jī)、mp3、數(shù)碼相機(jī)等電子設(shè)備的電池，對“電和電池”已經(jīng)有了一定的認(rèn)識；同時物理課上已經(jīng)學(xué)習(xí)過在電壓作用下導(dǎo)體中的電子定向移動形成電流，所以學(xué)生對化學(xué)能如何轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苡袧夂竦呐d趣。但是學(xué)生對“電池的構(gòu)造如何？”、“電池是如何將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的？”等問題非常陌生，同時，這些具體的概念原理知識遠(yuǎn)離學(xué)生生活，又比較抽象，因此，教學(xué)過程中通過對原電池的實驗探究活動引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿谋举|(zhì)，形成原電池的概念和工作原理尚有難度。

3 設(shè)計思想

（1）本節(jié)課教學(xué)設(shè)計的教育心理學(xué)原理是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀：教師鼓勵學(xué)生從事積極的實驗活動和思維活動，在活動中學(xué)會如何思維，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，從而實現(xiàn)“知識是學(xué)生在活動中自我構(gòu)建、自我發(fā)現(xiàn)的，而不是從外部傳遞給學(xué)生的”的認(rèn)知目標(biāo)。

（2）以學(xué)生親自設(shè)計、親身體驗水果電池為教學(xué)情景，并在一系列合作實驗探究中，讓學(xué)生將觀察到的現(xiàn)象和實驗原理相結(jié)合，運用化學(xué)知識分析、思考可能產(chǎn)生的物質(zhì)及發(fā)生的變化以完成本節(jié)教學(xué)設(shè)計。

4 教學(xué)目標(biāo)

4.1 知識與技能目標(biāo)

（1）通過實驗探究認(rèn)識原電池的工作原理和原電池的構(gòu)成條件，初步形成原電池的概念。

（2）會根據(jù)原電池工作原理判斷原電池的正負(fù)極，以及電流、電子、溶液中離子的流動方向，會書寫銅鋅原電池的電極反應(yīng)式。

4.2 過程與方法目標(biāo)

（1）通過對銅-鋅原電池工作原理的討論，初步培養(yǎng)學(xué)生從微粒觀、動態(tài)觀的角度分析問題的能力；

（2）通過對科學(xué)探究過程中實驗現(xiàn)象的觀察、討論、歸納、呈現(xiàn)，培養(yǎng)實驗觀察能力、實驗現(xiàn)象的描述能力和使用化學(xué)用語的技能。

（3）通過小組合作探討原電池的構(gòu)成條件的實驗，培養(yǎng)學(xué)生對實驗現(xiàn)象的整理分析、推理歸納的能力，提高實驗探究能力。

4.3 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)

（1）通過實驗了解原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，初步體會原電池在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用及其對人類文明發(fā)展的貢獻(xiàn)，初步了解化學(xué)電池的化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)（氧化還原反應(yīng)）及研制新型電池的重要性，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

（2）通過探討火力發(fā)電的利與弊，形成較為客觀、正確的能源觀，提高開發(fā)高能清潔燃料的意識。

（3）通過小組合作，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力，體驗與他人交流的重要性。

5 教學(xué)重難點及突破方法

重點：初步認(rèn)識原電池概念、反應(yīng)原理的理解和電極反應(yīng)式的書寫；構(gòu)成原電池的基本條件的探究。

難點：從電子轉(zhuǎn)移角度理解原電池反應(yīng)原理及化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。

突破重難點需要鋪墊和臺階，充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，利用情境、問題、表征方式的變化，由淺入深，循序漸進(jìn)，層層遞進(jìn)，逐步將學(xué)生的思維引向新的高度。

6 教學(xué)過程

6.1 創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

[情境引入]展示電能在生活中的廣泛應(yīng)用以及火力發(fā)電的相關(guān)圖表、圖像

[提出問題]我國目前發(fā)電總量構(gòu)成，火力發(fā)電的原理、利與弊是什么？

設(shè)計意圖：從火力發(fā)電入手，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識該方法的不足——能量利用率不高，從而建立新思路，能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？激發(fā)學(xué)生的探究欲望。讓學(xué)生認(rèn)識化學(xué)與生活息息相關(guān)，樹立綠色化學(xué)觀，科學(xué)物質(zhì)觀，發(fā)展“科學(xué)精神與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

6.2 新知探究，微觀表征

[提出問題]從電流產(chǎn)生的角度考慮，欲將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，首先應(yīng)尋找怎樣的反應(yīng)？我們所學(xué)的哪個化學(xué)反應(yīng)設(shè)計電子的轉(zhuǎn)移？

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生從電流的形成過程進(jìn)行分析，回顧物理所學(xué)知識點，電子的定向移動能形成電流，學(xué)生很容易聯(lián)想到氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。

[過渡]鋅與硫酸的反應(yīng)是一個氧化還原反應(yīng)，能否將該氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？

[分組實驗]電池中的電流如何產(chǎn)生的？

[交流討論]

（1）銅片上的氣體是什么？哪里來的？

（2）氫離子轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃馑璧碾娮訌暮味鴣?？為什么？（學(xué)生提出假設(shè)）

學(xué)生甲：電子應(yīng)該是銅片失去的，因為氣泡在銅片上產(chǎn)生。學(xué)生乙：電子應(yīng)該是鋅片失去的，因為鋅比銅活潑，更容易失去電子。學(xué)生丙：電子不是銅片失去的，因為溶液并沒有變藍(lán)。而鋅片發(fā)生了溶解，說明應(yīng)該是鋅片失去的。學(xué)生?。轰\失去的電子可以通過導(dǎo)線傳遞到銅片上。

[提出問題]如何通過實驗證明鋅片上的電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到銅片上？

[分組實驗]

設(shè)計意圖：引領(lǐng)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象，結(jié)合生活經(jīng)驗以及學(xué)過的氧化還原知識進(jìn)行猜想預(yù)測，發(fā)展“模型認(rèn)知與證據(jù)推理”的核心素養(yǎng)。通過實驗對猜想進(jìn)行驗證，發(fā)展學(xué)生的實驗觀，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。

[提出問題]電池有正負(fù)之分，如何通過實驗（5）判斷正負(fù)極？

[符號表征]原電池的正負(fù)極

通過觀察實驗（5）判斷出原電池中的正負(fù)極，并根據(jù)電子的轉(zhuǎn)移寫出實驗（5）的電極反應(yīng)方程式。

設(shè)計意圖：尋找參考物，通過電流表指針的偏轉(zhuǎn)，判斷正負(fù)極，培養(yǎng)對比分析，知識遷移的能力。在書寫電極方程式中，落實電子守恒思想以及“宏觀-微觀-符號”三重表征的素養(yǎng)。

[動畫播放]播放“原電池原理的微觀模型”動畫，化抽象為形象。

[提出問題]（1）銅片是否參與反應(yīng)？其作用是什么？能否用石墨代替？

（2）為什么H+不直接在鋅片上，而要在銅片上得到電子？

（3）整個電路是如何形成電流的閉合回路的？

微觀分析，電子的定向移動，產(chǎn)生了電流。銅片并不參與反應(yīng)，只是作為一個電極材料，起導(dǎo)電作用。而氫離子之所以要在銅片上得電子，是由于鋅片失去電子后產(chǎn)生大量來不及擴(kuò)散的鋅離子，對氫離子產(chǎn)生排斥作用。因此氫離子很難在鋅片表面直接得到電子。電子從負(fù)極轉(zhuǎn)移到正極后，溶液中的陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，從而形成一個閉合電路，是電流源源不斷產(chǎn)生。

設(shè)計意圖：借助動畫模擬，讓學(xué)生感知電子的定向移動以及形成電流回路的過程，從微觀層面揭示電流產(chǎn)生的本質(zhì)，獲得感性認(rèn)知?；橄鬄樾蜗螅暧^為微觀，體現(xiàn)了“變化觀念與平衡思想”“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)。

[過渡]通過以上實驗探究，我們知道了原電池是一種能將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。那么，形成原電池需要哪些條件呢？請各小組進(jìn)行討論，根據(jù)提供的實驗用品設(shè)計實驗，驗證你的猜想。

[實驗探究]原電池的構(gòu)成條件。

[提出問題]除了鋅、銅與稀硫酸可以構(gòu)成原電池，換用其它的電極和試液能否構(gòu)成原電池？小組合作，根據(jù)提供的材料自行進(jìn)行各種嘗試并做好記錄。

提供的實驗用品：鋅片、鐵片、銅片、石墨、無水乙醇、硫酸銅溶液、氯化鈉溶液、稀硫酸、燒杯、導(dǎo)線、電流表等。

設(shè)計意圖：運用控制變量法，探究構(gòu)成原電池的條件，發(fā)展“實驗探究與創(chuàng)新意識”的化學(xué)核心素養(yǎng)，從單純的學(xué)生實驗上升到引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會實驗探究方法的學(xué)習(xí)。培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，體驗科學(xué)探究的艱辛與喜悅。

6.3 聯(lián)系生活，學(xué)以致用

（1）請你根據(jù)提供的材料，設(shè)計一個水果電池。

（2）[展示資料]請你當(dāng)醫(yī)生

格林太太是為漂亮的女士，但是一口整齊的牙齒中鑲有兩顆假牙，一顆是黃金的——這是她富有的標(biāo)志。一顆是不銹鋼的——這是她車禍后留下的痕跡。令人不解的是，自從車禍后格林太太經(jīng)常頭疼失眠、心情煩躁。醫(yī)生絞盡腦汁，格林太太的病情依然沒有好轉(zhuǎn)。一位年輕的化學(xué)家來看望格林太太，找到了病根。化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了什么？你能為格林太太開個藥方嗎？

設(shè)計意圖：通過水果電池的設(shè)計，以及對現(xiàn)實生活中事例的分析，培養(yǎng)運用化學(xué)知識解決與化學(xué)相關(guān)的社會問題的能力，體會化學(xué)科學(xué)的應(yīng)用方向和價值取向，發(fā)展“科學(xué)精神和社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張華.核心素養(yǎng)與我國基礎(chǔ)教育課程改革“再出發(fā)”[J]. 華東師范大學(xué)學(xué)報：教育科學(xué)版，2016（1）.

[2]宋心琦.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書：化學(xué)2（必修）.3版.北京：人民教育出版社，2007：39-42.