智慧課堂下基于模型認(rèn)知的高中化學(xué)教學(xué)案例研究

歐陽(yáng)綺梅

【摘要】? 利用化學(xué)模型解決化學(xué)問(wèn)題是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要策略，本文以人教版必修2《化學(xué)能與電能》為例，探討課堂落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)中的“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”，提高并注重培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)化學(xué)模型的能力，并要對(duì)模型進(jìn)行整合升華。

【關(guān)鍵詞】? 模型認(rèn)知 智慧課堂 原電池

【中圖分類號(hào)】? G633.8? ? ? ? ? ? ? ?? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】? A 【文章編號(hào)】? 1992-7711（2020）33-005-03

一、教學(xué)主題內(nèi)容及教學(xué)現(xiàn)狀分析

1. 教學(xué)主題內(nèi)容

①原電池的概念：氧化還原反應(yīng)本質(zhì)的應(yīng)用。

②原電池的工作原理：電極方程式的書(shū)寫，正負(fù)極的判斷，外電路的電子移動(dòng)方向和內(nèi)電路的陰陽(yáng)離子移動(dòng)方向。

③構(gòu)成原電池的條件：兩極一液一回路

2. 教學(xué)現(xiàn)狀分析

我校高一全部開(kāi)設(shè)了智慧課堂，可以通過(guò)課前給學(xué)生推送預(yù)習(xí)微課視頻，讓學(xué)生先學(xué)，然后在課堂上可以通過(guò)學(xué)生平板上推送習(xí)題，預(yù)測(cè)學(xué)生在課堂吸收的效果并及時(shí)分析學(xué)生的知識(shí)誤區(qū)。本節(jié)課融合信息技術(shù)，開(kāi)始以視頻演示，錫箔紙加鹽水使發(fā)黑的銀戒指變得銀光閃閃導(dǎo)入新課，沖擊學(xué)生的視覺(jué)，引起學(xué)生更濃厚的興趣，從而開(kāi)始本節(jié)的原電池的學(xué)習(xí)。

本節(jié)課的內(nèi)容是必修2第二章第二節(jié)《化學(xué)能與電能》。在學(xué)習(xí)本節(jié)課前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《氧化還原反應(yīng)》和《化學(xué)能與熱能》，對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)有一定的幫助，也對(duì)以后學(xué)習(xí)選修1（化學(xué)與生活）中金屬腐蝕與防護(hù)，以及選修4中的電解原理等知識(shí)打下基礎(chǔ)。

二、教學(xué)思想與創(chuàng)新點(diǎn)

1. 教學(xué)思想

化學(xué)科的核心素養(yǎng)之一是證據(jù)推理和模型認(rèn)知。本課例以原電池為例，建構(gòu)裝置維度——原理維度的電化學(xué)模型認(rèn)知，并在智慧課堂下進(jìn)行教學(xué)，有效地把智慧課堂和化學(xué)核心素養(yǎng)融合在一起，使教、學(xué)、研更精準(zhǔn)、科學(xué)，完善數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析模型。

2. 創(chuàng)新點(diǎn)

①通過(guò)課前測(cè)試和課后測(cè)試知道學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，能夠更精準(zhǔn)地評(píng)價(jià)課堂的有效性。

②通過(guò)模型認(rèn)知的構(gòu)建，提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.創(chuàng)設(shè)火力發(fā)電的情境，了解火力發(fā)電的工作原理，分析火力發(fā)電的優(yōu)劣。根據(jù)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，提出建立一個(gè)可將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的模型，并分析反應(yīng)原理。從而培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解原電池的構(gòu)成條件。能從電子轉(zhuǎn)移的微觀角度，從本質(zhì)上理解化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。初步構(gòu)建（單液）原電池認(rèn)識(shí)模型，強(qiáng)化“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)。

3.通過(guò)原電池認(rèn)識(shí)模型構(gòu)建，能夠簡(jiǎn)單寫出原電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。

四、教學(xué)流程

五、教學(xué)實(shí)錄

【環(huán)節(jié)一】主題引入：觀看用錫箔紙和食鹽水清洗被氧化的銀器

學(xué)生活動(dòng)：通過(guò)觀看視頻，對(duì)日常生活中的化學(xué)產(chǎn)生興趣，從而對(duì)學(xué)習(xí)原電池的產(chǎn)生了濃厚的熱情。

創(chuàng)新點(diǎn)：通過(guò)課前平板推送給學(xué)生觀看微視頻，讓學(xué)生能提前了解本節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容與生活密切相關(guān)。并在微課下面發(fā)表預(yù)習(xí)感想，產(chǎn)生共鳴。

【環(huán)節(jié)二】概念生成：原電池的工作原理探究

【問(wèn)題思考】有沒(méi)有裝置能把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能與氧化還原反應(yīng)有何關(guān)系？

[教師設(shè)問(wèn)]

1.在導(dǎo)線中產(chǎn)生電流的本質(zhì)是什么？

2.什么反應(yīng)有電子的轉(zhuǎn)移？

[學(xué)生回答]

1.電子的定向移動(dòng)

2.氧化還原反應(yīng)

小結(jié)：只有氧化還原反應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。

[實(shí)驗(yàn)探究1]教師演示，學(xué)生可以通過(guò)近距離觀察平板并記錄現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)演示：把一片鋅片和銅片同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（注意兩塊金屬片不要相接觸，下同）請(qǐng)記錄現(xiàn)象。

[學(xué)生記錄現(xiàn)象]

銅片：無(wú)明顯變化

鋅片：表面產(chǎn)生氣泡[來(lái)

[實(shí)驗(yàn)探究2]

首先將兩根導(dǎo)線連接在一起，觀察銅片表面有無(wú)變化;然后在導(dǎo)線中間連接一個(gè)靈敏電流計(jì)，觀察電流計(jì)的指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)？請(qǐng)記錄現(xiàn)象。

[學(xué)生記錄現(xiàn)象]

電流計(jì)：指針偏轉(zhuǎn)

銅片：表面有氣泡產(chǎn)生

鋅片：溶解，有少量氣泡產(chǎn)生

結(jié)論：有電流產(chǎn)生

【教師講解】原電池的定義和工作原理

（1）定義：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

（2）工作原理：氧化還原反應(yīng)

【學(xué)生觀察】動(dòng)畫中電子的流向、電流的方向、H+的移動(dòng)方向、氣泡產(chǎn)生的位置。

【形成概念】

對(duì)于裝置II，鋅片：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)，負(fù)極）

銅片：2H++2e-=H2↑（還原反應(yīng)，正極）

電池總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑

創(chuàng)新點(diǎn)：利用智慧課堂的平板教學(xué)，演示動(dòng)畫中的電子流向、電流的方向、H+的移動(dòng)方向、氣泡產(chǎn)生的位置。讓學(xué)生在課室各個(gè)位置都能清晰地觀察現(xiàn)象，并記錄下來(lái)。

【環(huán)節(jié)三】模型構(gòu)建：原電池的構(gòu)成條件

[學(xué)生活動(dòng)]

從裝置維度（正/負(fù)極材料、電極反應(yīng)場(chǎng)所、電子導(dǎo)體、離子導(dǎo)體）及原理維度（電極反應(yīng)、外電路電子移動(dòng)、內(nèi)電路離子移動(dòng)）歸納概括出分析原電池的思維角度。

[科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究]根據(jù)已具備的氧化還原反應(yīng)知識(shí)和電學(xué)知識(shí)，利用以下提供的實(shí)驗(yàn)用品，設(shè)計(jì)盡可能多的原電池裝置并連接，及時(shí)記錄。實(shí)驗(yàn)用品：銅片2片、鋅片2片、石墨棒2根;稀硫酸、酒精、蒸餾水;燒杯、導(dǎo)線若干、靈敏電流表1個(gè)。

[教師活動(dòng)]

根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)的原電池，探究原電池的形成條件

[學(xué)生歸納]圖1電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)，圖2電流表不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，圖3電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

條件一：兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極（兩種金屬或一種金屬和一種非金屬導(dǎo)體）

[學(xué)生歸納]圖4電流表不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，圖5電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)

條件二：電極材料均插入電解質(zhì)溶液中

[學(xué)生歸納]圖6電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)，圖7電流表不發(fā)生偏轉(zhuǎn)

條件三：形成閉合回路

【鞏固模型】鞏固原電池的模型認(rèn)識(shí)，如圖8，使化學(xué)核心素養(yǎng)的“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”在課堂上落地。

【環(huán)節(jié)四】課堂檢測(cè)

1.關(guān)于圖9所示裝置的敘述正確的是（? ? ? ）

A.鋅是正極? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?B.銅片質(zhì)量逐漸減少

C.銅片表面發(fā)生還原反應(yīng)? ?D.電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片

【學(xué)生答題分析】如圖10，本題有7位學(xué)生選擇D，1位同學(xué)選B。他們對(duì)電流的方向還不清楚，可能還存在不知道如何判斷原電池的正負(fù)極，導(dǎo)致對(duì)電流方向的判斷錯(cuò)誤。在本題中我還從電子的轉(zhuǎn)移方向和離子的移動(dòng)方向分析。加深學(xué)生對(duì)原電池裝置維度和原理維度的模型認(rèn)知。

六、教學(xué)效果與反思

在智慧課堂背景下，思維課堂的實(shí)施將學(xué)生置身于一種動(dòng)態(tài)、開(kāi)放、個(gè)性、多元化的學(xué)習(xí)環(huán)境中，在課堂上著重落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)的“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”。在設(shè)計(jì)《化學(xué)能與電能》這節(jié)課時(shí)，讓學(xué)生成為課堂的主人，引起學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究興趣，整節(jié)課思維都處于活躍狀態(tài)。教師要指導(dǎo)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題，學(xué)會(huì)研究和分析問(wèn)題，能夠把問(wèn)題總結(jié)、歸類，建立解決問(wèn)題的模型，然后，運(yùn)用形象思維把高度抽象的理論具體化為模型。老師課中不斷引導(dǎo)學(xué)生將化學(xué)模型整合，學(xué)生逐漸地領(lǐng)悟與掌握模型的思想精髓，這樣分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的方式就會(huì)更加靈活和具有創(chuàng)新性。

在這堂課的教學(xué)實(shí)施中，從學(xué)生的課后檢測(cè)可以知道，大部分學(xué)生能掌握原電池的概念以及構(gòu)成條件，少部分學(xué)生掌握原電池的構(gòu)成條件還需要一定的時(shí)間來(lái)消化。利用智慧課堂能快速測(cè)試學(xué)生的課堂吸收效率，從而為課后給學(xué)生留的習(xí)題更有針對(duì)性，大大地提高了課堂效率和學(xué)生課后的鞏固能力。

作為一線教師，課堂上應(yīng)該讓更多的學(xué)生參與原電池構(gòu)成條件的探究中去，這樣更能提高學(xué)生的動(dòng)手能力和科學(xué)素養(yǎng)，從而落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展目標(biāo)和提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

【本文系廣東教育學(xué)會(huì)教育科研規(guī)劃小課題“高中化學(xué)“基本概念和基本原理”教學(xué)策略研究”成果（課題編號(hào)：GDXKT22215）】

[ 參? 考? 文? 獻(xiàn) ]

[1]普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）.

[2]王磊等.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的化學(xué)學(xué)科能力研究[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2017：420-423.

[3]曾曉軍.基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)案例研究——以《化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化》為例[M].中小學(xué)教學(xué)研究，2018：461-67.

[4]余文森.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂教學(xué)[M].上海：上海教育出版社，2017.