以知識(shí)結(jié)構(gòu)化復(fù)習(xí)發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)

藍(lán)偉華

【摘要】 ?以知識(shí)結(jié)構(gòu)化復(fù)習(xí)為抓手，開展高三化學(xué)有效復(fù)習(xí)的教學(xué)，要求重視知識(shí)形成，知識(shí)由繁雜變成簡(jiǎn)化概括，培養(yǎng)“微觀探析”素養(yǎng)，強(qiáng)化知識(shí)應(yīng)用，發(fā)展“模型認(rèn)知”。再基于“模型認(rèn)知”，創(chuàng)設(shè)情境訓(xùn)練，優(yōu)化學(xué)生思維品質(zhì)，培養(yǎng)綜合分析能力和創(chuàng)新意識(shí)。

【關(guān)鍵詞】 ?知識(shí)結(jié)構(gòu)化 學(xué)科核心素養(yǎng) 原電池

【中圖分類號(hào)】 ?G633.7 ? ? ? ? ? ? ? ?? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 ?A 【文章編號(hào)】 ?1992-7711（2019）05-118-02

知識(shí)結(jié)構(gòu)化是把所學(xué)的知識(shí)要素按其相互作用、相互聯(lián)系的方式和秩序組合起來(lái)，使知識(shí)由繁雜變成簡(jiǎn)化概括。作為一線教師，要使學(xué)生對(duì)知識(shí)的體系和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形象化的感覺和認(rèn)識(shí)，便于學(xué)習(xí)記憶。我選擇了在高三化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中，以“新課標(biāo)”為指導(dǎo)，探索促進(jìn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化的高三化學(xué)復(fù)習(xí)，發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等學(xué)科核心素養(yǎng)，突顯學(xué)科本質(zhì)和育人價(jià)值。下面結(jié)合高三“原電池”復(fù)習(xí)談?wù)勛约旱慕虒W(xué)實(shí)踐，為高三進(jìn)行有效化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)提供參考與借鑒。

一、重視知識(shí)形成，培養(yǎng)“微觀探析”的素養(yǎng)

利用銅—鋅雙液原電池的復(fù)習(xí)，從能量轉(zhuǎn)換和氧化還原反應(yīng)的視角，對(duì)原電池工作原理進(jìn)行分析，具體理清：構(gòu)成要素、電極判斷、電子流向、陰陽(yáng)離子遷移、電極反應(yīng)。

建立學(xué)習(xí)模型，把原電池的工作原理和形成要素，歸納概括為：“1234”，即一個(gè)概念、二個(gè)電極、三種流向、四個(gè)條件。引導(dǎo)學(xué)生理解原電池的概念和氧化還原反應(yīng)的關(guān)系。二個(gè)電極判斷：負(fù)極是失電子，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng);正極是得電子，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)。三個(gè)流向：即電子流向：電子從負(fù)極流出，沿導(dǎo)線流入正極;電流方向：正極到負(fù)極;離子移動(dòng)方向：陽(yáng)離子→正極，陰離子→負(fù)極。四個(gè)原電池的構(gòu)成要素：兩個(gè)導(dǎo)體電極、電解質(zhì)溶液、形成閉合電路、還有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。

整個(gè)教學(xué)過程從看得見的電極到微觀的電子流向和離子移動(dòng)，按照原電池知識(shí)的邏輯關(guān)系進(jìn)行知識(shí)整合，知識(shí)的形成過程往往就是一個(gè)相對(duì)完整的創(chuàng)造過程，蘊(yùn)含著探討問題、解決問題的思想和方法。從電子、離子水平認(rèn)識(shí)原電池原理，培養(yǎng)學(xué)生微觀探析素養(yǎng)。

二、強(qiáng)化知識(shí)應(yīng)用，發(fā)展“模型認(rèn)知”素養(yǎng)

學(xué)生理解了原電池的工作原理，從新能源的大力發(fā)展，促使各種新型化學(xué)電池的涌現(xiàn)，設(shè)計(jì)新的問題，如特斯拉電動(dòng)汽車使用的磷酸鐵鋰電池，電池使用含Li+的導(dǎo)電固體為電解質(zhì)，電池反應(yīng)為：FePO4+LiLiFePO4

問題：（1）從所給的方程式和圖形中能夠獲取哪些信息？

（2）請(qǐng)分析磷酸鐵鋰電池的放電原理：電極判斷、電子流向、陰陽(yáng)離子遷移、電極反應(yīng)式等。

使學(xué)生回歸到原電池的基本規(guī)律、原理，積極體驗(yàn)并建構(gòu)學(xué)科知識(shí)，在知識(shí)積累的過程中提升學(xué)生信息獲取、邏輯思維能力，培養(yǎng)“模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。

三、設(shè)計(jì)燃料電池，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

通過問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探究活動(dòng)，如制作一個(gè)簡(jiǎn)單的燃料電池，需畫出裝置（包括電極、電解質(zhì)溶液并標(biāo)明電極反應(yīng)物、電子流動(dòng)方向）寫出電極反應(yīng)方程式。學(xué)生思考交流、設(shè)計(jì)方案，展示作品，評(píng)價(jià)優(yōu)缺點(diǎn)。

在此基礎(chǔ)上又提出問題：二甲醚（CH3OCH3）直接燃料電池具有啟動(dòng)快、能量密度高、效率好等優(yōu)點(diǎn)，若電解質(zhì)為堿性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式如何書寫？若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式如何書寫？考查學(xué)生書寫陌生情境的電極反應(yīng)式的能力。

當(dāng)學(xué)生遇到困難時(shí)，幫助總結(jié)“四據(jù)四定”，即據(jù)元素化合價(jià)變化定得失電子數(shù)目;據(jù)反應(yīng)介質(zhì)定物質(zhì)變化后的存在形式;據(jù)電荷守恒定補(bǔ)H+或者OH-，的位置和系數(shù);據(jù)原子守恒定其余物質(zhì)及系數(shù)。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)，訓(xùn)練運(yùn)用已有知識(shí)和方法綜合分析化學(xué)過程，培養(yǎng)了學(xué)生思維的全面性和嚴(yán)密性。

四、基于模型認(rèn)知，優(yōu)化思維品質(zhì)

復(fù)習(xí)中進(jìn)一步追問：以甲烷燃料電池為例來(lái)分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫方法，總結(jié)出思維模型。

1.酸性條件

總反應(yīng)式：CH4+2O2===CO2+2H2O ? ? ①

正極反應(yīng)式：O2+4H++4e-===2H2O②

①②×2，得負(fù)極反應(yīng)式： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

2.堿性條件

總反應(yīng)式：CH4+2O2+2NaOH===Na2CO3+3H2O①

正極反應(yīng)式：O2+2H2O+4e-===4OH- ? ②

①②×2，得負(fù)極反應(yīng)式： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

3.小結(jié)燃料電池電極反應(yīng)式的書寫模型。

根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，我們只要熟記以下四種情況：

（1）酸性電解液：O2+4H++4e-===2H2O

（2）堿性電解液：O2+2H2O+4e-===4OH-

（3）固體電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)O2-）：O2+4e-===2O2-

（4）熔融碳酸鹽（如：熔融K2CO3）：O2+2CO2+4e-===2CO32-

再根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出電池的負(fù)極反應(yīng)式：

負(fù)極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-正極反應(yīng)式，注意在將兩個(gè)反應(yīng)式相減時(shí)，要約去正極的反應(yīng)物O2。

整個(gè)教學(xué)過程，運(yùn)用化學(xué)模型解釋化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，培養(yǎng)模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。

五、創(chuàng)設(shè)情境訓(xùn)練，培養(yǎng)綜合分析能力

近幾年高考中對(duì)電化學(xué)內(nèi)容的考查，逐漸傾向于以新型電池為真實(shí)情境，考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)電化學(xué)原理。創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活，用真實(shí)客觀存在的教學(xué)情境，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。如（1）鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為：Fe+Ni2O3+3H2O==Fe（OH）2+2Ni（OH）2

（2）微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。

（3）銀制器皿日久表面會(huì)逐漸變黑，這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理：在銀質(zhì)容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)黑色會(huì)褪去。

用教學(xué)情境設(shè)計(jì)訓(xùn)練題，引導(dǎo)學(xué)生思考交流，對(duì)原有知識(shí)的回顧和新知識(shí)體系的教學(xué)有機(jī)融為一體，充分發(fā)揮教師主導(dǎo)和學(xué)生的主體作用，有利于提高學(xué)生的綜合能力。

總之，教學(xué)不能離開知識(shí)，但不能止于知識(shí)。高考堅(jiān)持知識(shí)、能力和素養(yǎng)的有機(jī)統(tǒng)一，彰顯素質(zhì)教育鮮明的導(dǎo)向。

[ 參 ?考 ?文 ?獻(xiàn) ]

[1]教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]張青楊.張括志.掌控電能綠色出行——基于培育學(xué)科核心素養(yǎng)的“電化學(xué)”復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考.2018（1-2）.15-17.

[3]楊向東.以科學(xué)探究為例看素養(yǎng)與知識(shí)的關(guān)系[J].基礎(chǔ)教育課程2018（2）：89.