數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)概念教學(xué)中的應(yīng)用

何翔

摘要：基于相關(guān)理念確立核心概念及反應(yīng)原理的教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”的教學(xué)設(shè)計(jì)。教學(xué)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)可視化實(shí)驗(yàn)將電子、離子的定向移動(dòng)變得“可見”，提高學(xué)習(xí)的趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新意識(shí)。開放式情境下的原電池概念及構(gòu)成條件的深層次實(shí)驗(yàn)探究，注重知識(shí)學(xué)習(xí)的批判性理解，幫助學(xué)生形成發(fā)散思維，促進(jìn)其深度學(xué)習(xí)，提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化實(shí)驗(yàn);?核心概念;?深度學(xué)習(xí);?核心素養(yǎng);?原電池

文章編號(hào)：1005-6629（2020）07-0049-07

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1??問題的提出

化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)化是高中化學(xué)的重要內(nèi)容，是目前人類能源利用的重要形式，與生活實(shí)際和社會(huì)發(fā)展聯(lián)系緊密。在實(shí)際教學(xué)中學(xué)生掌握比較困難，特別是溶液中陰、陽離子的移動(dòng)方向一直是學(xué)生理解的難點(diǎn)，學(xué)科核心素養(yǎng)難以得到有效的提升。

本文以“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”的教學(xué)為例，利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，準(zhǔn)確獲取化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中原本難以測(cè)量的數(shù)據(jù)，結(jié)合開放式的自主實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)原電池核心概念、原理及形成條件等教學(xué)重、難點(diǎn)的深入理解，在培養(yǎng)學(xué)生高階思維的同時(shí)發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。2??教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課選自蘇教版化學(xué)2專題2第三單元“化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化”第1課時(shí)[1]，內(nèi)容在高中化學(xué)中具有承上啟下的作用，學(xué)生對(duì)這節(jié)課的掌握情況直接影響他們?cè)陔娀瘜W(xué)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)。面對(duì)第一次接觸抽象的電化學(xué)概念，且需要將之前所學(xué)知識(shí)提升到應(yīng)用層面，對(duì)學(xué)生來說是不小的挑戰(zhàn)。為了使學(xué)生在探究性課堂中建立起分析原電池的思路和方法，促進(jìn)學(xué)生思維能力和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[2]，通過分析學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)，形成了如下教學(xué)思路（見圖1）。本節(jié)課融合了氧化還原反應(yīng)、金屬的性質(zhì)、電解質(zhì)溶液等知識(shí)，還與物理學(xué)科的電學(xué)基本知識(shí)相聯(lián)系，綜合性較強(qiáng)。在已有知識(shí)下使學(xué)生成功實(shí)現(xiàn)能量觀、轉(zhuǎn)換觀、微粒觀等相關(guān)化學(xué)基本觀念的構(gòu)建，并在此基礎(chǔ)上借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，達(dá)到理解原電池概念及工作原理的目標(biāo)。

本節(jié)課的素養(yǎng)目標(biāo)為：通過數(shù)字化技術(shù)，設(shè)計(jì)一系列實(shí)驗(yàn)探究，從裝置、原理及能量的角度深度剖析電池是如何工作的，使學(xué)生從微觀視角深層次理解原電池核心概念、原理及構(gòu)成要素，發(fā)展通用原電池的模型認(rèn)知，使學(xué)生的思維在較高的層次上發(fā)散，以提升學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”以及“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。通過了解原電池原理在生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用，感受其應(yīng)用價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)的求知欲望和學(xué)習(xí)熱情，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。

3??教學(xué)實(shí)錄

3.1??借助實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)中的能量變化

[實(shí)驗(yàn)探究1]用溫度傳感器測(cè)定鹽酸的初始溫度，加入少許鋅粉后繼續(xù)測(cè)量，觀察到體系溫度從14.3℃升高到18.6℃，同時(shí)有大量的氣泡產(chǎn)生。

教師：有氣泡產(chǎn)生，溫度升高，說明化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，此過程中有電子轉(zhuǎn)移嗎？請(qǐng)寫出反應(yīng)的離子方程式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向。

學(xué)生：

提問：這個(gè)反應(yīng)中有電流產(chǎn)生嗎？

學(xué)生：沒有。

教師：有電流產(chǎn)生，電子不光要轉(zhuǎn)移，還要定向移動(dòng)。請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓電子“乖乖”地定向移動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：從學(xué)生已有的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能知識(shí)的引入，再由氧化還原反應(yīng)中雖有電子轉(zhuǎn)移但未形成電流，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到電流的形成需要電子的定向移動(dòng)，激發(fā)其對(duì)后續(xù)探究實(shí)驗(yàn)的期待。同時(shí)，科學(xué)概念的形成是循序漸進(jìn)的，在學(xué)習(xí)“原電池”之前，學(xué)生對(duì)“化學(xué)能和熱能、氧化還原反應(yīng)”等概念已有一定的認(rèn)識(shí)，這些已有概念是“原電池”的教學(xué)基礎(chǔ)。

3.2??借助于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)幫助學(xué)生理解原電池概念及工作原理

[實(shí)驗(yàn)探究2]將一小粒鋅置于培養(yǎng)皿中，向培養(yǎng)皿中加入少量稀硫酸，使其浸沒鋅粒。將彎曲的銅絲一端（A端）浸在稀硫酸中，然后另一端（B端）接觸在鋅粒表面，觀察現(xiàn)象。

學(xué)生：銅絲A端有氣泡。

提問：生成什么氣體？

學(xué)生：氫氣。

追問1：氫氣如何生成的？

學(xué)生：氫離子得到電子。

追問2：銅絲A端是怎么有電子的呢？

學(xué)生：鋅失去的電子定向移動(dòng)到銅絲的A端。

教師：這說明該裝置應(yīng)該形成了電流，你們看到有電流產(chǎn)生嗎？

學(xué)生：沒有看到。

教師：大家剛才所做的實(shí)驗(yàn)就相當(dāng)于我們教材的實(shí)驗(yàn)1、2、3，接下來我們“放大”剛才所做的微型實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)易的單液鋅銅微型原電池，使學(xué)生初步構(gòu)建了原電池概念，完成了對(duì)原電池裝置的初步認(rèn)識(shí)，意識(shí)到在鋅與稀硫酸中用銅絲“搭橋”即可實(shí)現(xiàn)電子的定向移動(dòng)，體會(huì)到在原電池實(shí)現(xiàn)化學(xué)能到電能的直接轉(zhuǎn)化過程中形成閉合回路的重要性，為原電池概念及工作原理的理解奠定基礎(chǔ)。

[實(shí)驗(yàn)探究3-1]把一塊鋅片和一塊銅片插入盛有稀硫酸的電解槽中，在鋅銅之間用導(dǎo)線連接，且在導(dǎo)線中間連接靈敏電流計(jì)（見圖2），觀察并記錄電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向。

學(xué)生：指針向銅片偏轉(zhuǎn)。

[實(shí)驗(yàn)探究3-2]把一節(jié)干電池和靈敏電流計(jì)串聯(lián)起來（見圖3）。觀察并記錄電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向。

學(xué)生：指針向正極偏轉(zhuǎn)。

教師：實(shí)驗(yàn)探究3-1的裝置等效于一個(gè)干電池，我們把這個(gè)由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為原電池。請(qǐng)大家注意電流的方向是由正極流向負(fù)極，而電子的移動(dòng)方向與電流的方向相反，即電子的移動(dòng)方向是負(fù)極移向正極，通過上述對(duì)比實(shí)驗(yàn)中電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)說明鋅是負(fù)極，銅是正極。鋅片是負(fù)極材料，失電子發(fā)生氧化反應(yīng);而正極材料是銅片，得電子發(fā)生還原反應(yīng)。下面我們來書寫它們的電極反應(yīng)式。

負(fù)極??Zn-2e-Zn2+，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)

正極??2H++2e-H2，正極發(fā)生還原反應(yīng)

教師：鋅失去電子變成鋅離子，生成的鋅離子是向哪一極移動(dòng)？

過渡：鋅離子向正極移動(dòng)，這樣就可以讓電極和溶液之間形成閉合回路。我們借助氯離子傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，來驗(yàn)證陰離子是否是向負(fù)極移動(dòng)、陽離子是否向正極移動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：將該原電池電流計(jì)指針的偏向和生活中干電池電流計(jì)指針的偏向相聯(lián)系，讓學(xué)生能夠意識(shí)到銅片就相當(dāng)于干電池的正極，在這一基礎(chǔ)上“原電池”的概念形成便水到渠成。課堂內(nèi)容與生活實(shí)際相聯(lián)系，既提高了學(xué)習(xí)興趣，又降低了學(xué)習(xí)難度，還能讓學(xué)生了解化學(xué)學(xué)科的重要性，增強(qiáng)他們的社會(huì)責(zé)任感。

[實(shí)驗(yàn)探究4]把一塊鋅片和一塊石墨棒插入盛有氯化銅溶液的燒杯中，在鋅、石墨之間用導(dǎo)線連接，在石墨電極附近用氯離子傳感器測(cè)氯離子濃度的變化，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)說明：氯離子傳感器使用前要預(yù)熱4小時(shí)以上，所以教師提前做了實(shí)驗(yàn)。

提問：在此實(shí)驗(yàn)中電極從銅片換成了石墨棒，剛才鋅片是負(fù)極，鋅片失電子變成鋅離子，正極是氫離子得到電子生成氫氣，現(xiàn)在溶液換成氯化銅，那這里的正極反應(yīng)式該怎么寫呢？

學(xué)生：銅離子得電子生成銅。

教師：我將氯離子傳感器放在石墨端，采集的圖像（見圖4）：縱坐標(biāo)是氯離子的濃度，橫坐標(biāo)是時(shí)間。觀察圖像可以發(fā)現(xiàn)，正極的氯離子濃度在減小，說明氯離子移向了負(fù)極。

設(shè)計(jì)意圖：借助氯離子傳感器解決了電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的移動(dòng)方向這一原電池教學(xué)中的難點(diǎn)，通過客觀的數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行證據(jù)推理，幫助學(xué)生理解離子的移動(dòng)方向，明確原電池概念中“宏觀和微觀”的關(guān)聯(lián)性。此教學(xué)環(huán)節(jié)中的設(shè)計(jì)都是將微粒的移動(dòng)通過直觀的手段展示出來，使原電池概念中“宏觀”和“微觀”內(nèi)涵自然統(tǒng)一，能夠讓學(xué)生更加明晰微觀粒子和宏觀世界的聯(lián)系，增強(qiáng)他們的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”能力。

教師：通過動(dòng)畫演示（見圖5）簡(jiǎn)單地總結(jié)一下原電池的工作原理。

設(shè)計(jì)意圖：進(jìn)行適時(shí)總結(jié)，有利于將知識(shí)從點(diǎn)到面、從零散到整合構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，使原電池概念不再抽象，全面認(rèn)知原電池的工作原理;利用動(dòng)畫模擬，構(gòu)建原電池的基礎(chǔ)模型（見圖6），通過模型認(rèn)知深入理解原電池的工作原理;再次將微觀粒子的移動(dòng)和宏觀的感受相聯(lián)系，從本質(zhì)上掌握不同電極材料所組成的原電

池的工作原理。

3.3??開放式實(shí)驗(yàn)探究原電池的形成條件

教師：我們剛才研究的兩種原電池，其能量的轉(zhuǎn)化形式都是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，接下來?qǐng)同學(xué)們討論一下，要想讓電子定向移動(dòng)形成電流，或者說構(gòu)成原電池要具備哪些條件呢？

學(xué)生：溶液要能導(dǎo)電。

提示1：我們剛才的原電池用的是硫酸溶液、氯化銅溶液。

學(xué)生：正負(fù)極的氧化性、還原性要不一致，負(fù)極的還原性要強(qiáng)。

提示2：我們的兩種原電池，兩極分別是鋅、銅和鋅、石墨棒，正極的材料沒有參與反應(yīng)。

學(xué)生：要形成閉合回路。

教師：這位同學(xué)講了他所理解的構(gòu)成原電池的條件，我們暫且不作評(píng)論。我們通過實(shí)驗(yàn)來深入探討形成原電池的條件。實(shí)驗(yàn)桌上有鋅片、銅片、石墨棒，還有三種溶液，稀硫酸、硫酸銅、乙醇。剛才同學(xué)說構(gòu)成原電池要有電極材料，這里的電極材料有三種，請(qǐng)大家討論一下，這三種電極材料組成負(fù)極、正極，有幾種組合方式？

提示1：剛才的原電池負(fù)極用鋅片，正極用銅片，或者負(fù)極用鋅片，正極用石墨棒，僅僅從電極材料的角度來看，還有什么樣的組合方式？

學(xué)生：銅、石墨。

提示2：前面學(xué)了氫有三種核素，根據(jù)它們能形成多少種氫分子推斷現(xiàn)在的組合方式？

學(xué)生：6種。

教師：我們有3種溶液，那么從理論上講一共有多少種組合呢？

學(xué)生：18種。

教師：溶液要導(dǎo)電，就排除了乙醇，這樣就少了6種情況。除了剛才我們講的鋅銅、鋅石墨以及銅石墨，我建議大家還可以試試鋅鋅、銅銅、石墨石墨這些組合。我們每組只有三種電極材料，有些組合單組完成不了，所以兩個(gè)小組之間可以合作進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)說明：桌上有低頻的電流表，用電解槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)后，需將電極材料清洗后再進(jìn)行下一個(gè)。注意觀察電流計(jì)的指針是否有偏轉(zhuǎn)，有偏轉(zhuǎn)說明有電流產(chǎn)生，現(xiàn)在開始實(shí)驗(yàn)。

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究]探究原電池的形成條件所需材料：靈敏電流計(jì)、銅棒、?稀硫酸、鋅棒、硫酸銅溶液、石墨棒、乙醇。將相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)記錄填寫在表1中。

學(xué)生：探究實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同的組合進(jìn)行嘗試。

教師：請(qǐng)同學(xué)回答做了什么實(shí)驗(yàn)，分別有什么現(xiàn)象？

學(xué)生1：我們先試了石墨和銅，銅片做負(fù)極，當(dāng)硫酸銅是電解質(zhì)溶液時(shí)，指針偏轉(zhuǎn);用稀硫酸，指針也偏轉(zhuǎn);但使用乙醇時(shí)，指針無偏轉(zhuǎn)。

教師：還有其他組合的嗎？

學(xué)生2：我們正負(fù)電極都選擇鋅片時(shí)，指針有一點(diǎn)點(diǎn)偏轉(zhuǎn)。

教師：還有呢？有正負(fù)電極都選擇石墨的嗎？

學(xué)生3：我們電極都選擇的是石墨，電解質(zhì)選擇的是硫酸銅溶液，因?yàn)橛须s質(zhì)，所以也出現(xiàn)了一點(diǎn)點(diǎn)偏轉(zhuǎn)。

教師：石墨和石墨做電極材料，電流計(jì)的指針真的不偏轉(zhuǎn)或者只是有一點(diǎn)點(diǎn)偏轉(zhuǎn)嗎？下面來看一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

[演示實(shí)驗(yàn)]電解槽中盛有氫氧化鉀溶液，連接電源，將石墨棒插入電解液中，請(qǐng)同學(xué)觀察現(xiàn)象（見圖7）。

學(xué)生：兩個(gè)石墨棒上都有氣體產(chǎn)生。

教師：接下來我將電源關(guān)閉，借助電流傳感器，將石墨棒連上電流傳感器，可以看到電流由0.00A上升到0.14A，這說明什么問題呢？

教師：說明石墨和石墨作為電極材料，也能形成原電池。我們電解的是氫氧化鉀溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水。所以兩極的石墨棒一邊產(chǎn)生氫氣，一邊產(chǎn)生氧氣。并且石墨棒的吸附能力很強(qiáng)，兩極的石墨棒分別吸附了氫氣和氧氣，導(dǎo)致上述裝置在斷開電源連接上電流傳感器后構(gòu)成了氫氧燃料電池，從而產(chǎn)生了電流。

教師：在剛才的探究實(shí)驗(yàn)中，有同學(xué)選擇銅和石墨作為電極材料，分別用硫酸溶液和硫酸銅溶液作為電解質(zhì)溶液，發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)幅度都很大。上述情況與同學(xué)認(rèn)為的銅活動(dòng)性比較弱，不會(huì)有電流產(chǎn)生的觀點(diǎn)有出入。原因是這兩種原電池的正極吸附的氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極是銅失電子，變成銅離子。為了驗(yàn)證銅離子的存在，在負(fù)極加入了黃血鹽，發(fā)現(xiàn)有黃棕色的沉淀產(chǎn)生，說明負(fù)極有銅離子，證實(shí)了負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，銅失電子，電子沿導(dǎo)線傳遞，形成電流。因此，原電池的構(gòu)成其實(shí)是受較多因素影響的。綜上所述，從原理、裝置與能量三個(gè)維度可建立通用的原電池認(rèn)知模型（見圖8）。

設(shè)計(jì)意圖：通過開放式課堂實(shí)驗(yàn)探究對(duì)傳統(tǒng)原電池形成條件的知識(shí)內(nèi)容展開了批判性理解，由實(shí)驗(yàn)事實(shí)引發(fā)深層次探討，激活了學(xué)生的思維，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)精神。電極材料都是石墨也可構(gòu)成原電池，活潑性不強(qiáng)的銅也可作銅、石墨、硫酸原電池的負(fù)極，說明原電池的構(gòu)成是受較多因素影響的，除了電極材料、電解質(zhì)溶液，體系接觸的氣體也會(huì)有影響。這既是對(duì)前面實(shí)驗(yàn)中所學(xué)原電池構(gòu)成條件的總結(jié)，也是對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中水果電池及各種性能電池的鋪墊，為學(xué)生電化學(xué)的學(xué)習(xí)打開了一扇五彩斑斕的窗。通過對(duì)“特例”原電池工作原理的分析與推測(cè)，糾正了對(duì)原電池相關(guān)知識(shí)的片面認(rèn)識(shí)，將學(xué)生對(duì)原電池基礎(chǔ)模型的刻板認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄓ玫脑姵卣J(rèn)知模型的深度理解，梳理原電池關(guān)鍵要素之間的內(nèi)在關(guān)系，促進(jìn)和發(fā)展了學(xué)生的模型認(rèn)知。

3.4??走進(jìn)生活——原電池的實(shí)際應(yīng)用

教師：形成原電池，我們用水果也可以，同學(xué)們可以查閱資料，進(jìn)行自主探究。在生活實(shí)際中應(yīng)用廣泛的電池有太陽能電池、紐扣電池、鋰電池等等。

設(shè)計(jì)意圖：自制水果電池及介紹電池的廣泛應(yīng)用，建立了生活事實(shí)與原電池概念本質(zhì)間的遷移聯(lián)系，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;將課堂與生活相融合，讓學(xué)生進(jìn)一步理解化學(xué)學(xué)科的重要性，增強(qiáng)他們的社會(huì)責(zé)任感。

4??教學(xué)效果、反思與建議

4.1??教學(xué)效果

將傳統(tǒng)的探究性教學(xué)與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)相結(jié)合，既能發(fā)揮問題情境在探究性教學(xué)中的引導(dǎo)作用，又能樹立學(xué)生在探究活動(dòng)中的獨(dú)立分析意識(shí)[3]。在學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平上，利用數(shù)字化技術(shù)，精心設(shè)計(jì)一系列的探究實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)接近真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，通過對(duì)原電池實(shí)驗(yàn)的持續(xù)探究攻克教學(xué)重難點(diǎn)，使學(xué)生直觀地感受到化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化過程，掌握電化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)以及相應(yīng)的能量變化，深刻理解原電池概念及工作原理，構(gòu)建通用的原電池認(rèn)知模型。隨著知識(shí)的層層遞進(jìn)、思維框架越發(fā)清晰，學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)與方法解決問題的能力得到發(fā)展，同時(shí)又促進(jìn)學(xué)生在解決問題的過程中獲取新的知識(shí)與方法。這種“分析”“評(píng)價(jià)”和“應(yīng)用”等“高階思維”的形成，使以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)的深度學(xué)習(xí)得到了“完美落地”。

4.2??教學(xué)反思

在傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的教授過程中結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)工具手段，把溫度傳感器、氯離子濃度傳感器、電流傳感器等引進(jìn)課堂，將現(xiàn)代教學(xué)理念滲透于實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)中，提高了實(shí)驗(yàn)探究的可信度與直觀感，變不可見的溫度、濃度、電流為“可見”的數(shù)據(jù)。不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了不斷精進(jìn)的研究手段，帶來了不斷精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。借助與原電池核心概念相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，引入氧化還原反應(yīng)中的能量變化，設(shè)置問題情境：氧化還原反應(yīng)中有電流的產(chǎn)生嗎？經(jīng)歷了“能量探知→微型電池→對(duì)比實(shí)驗(yàn)→動(dòng)畫模擬→開放性探究”構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)過程，從宏觀現(xiàn)象到微觀世界，可視化地體驗(yàn)原電池裝置實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的全過程，從而直觀地建立起電極反應(yīng)物、電極材料、離子導(dǎo)體、電子導(dǎo)體這樣更本質(zhì)的原電池構(gòu)成四要素。利用電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)以及傳感器探測(cè)氯離子的濃度變化，將電化學(xué)和物理電學(xué)相結(jié)合，推理出電子移動(dòng)和離子移動(dòng)的回路，找到化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的證據(jù)支持，將四要素模擬成完整的通用原電池的認(rèn)知模型。長期以來，原電池的教學(xué)都是以知識(shí)傳授為主，由于追求知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性，在實(shí)驗(yàn)探究過程中往往會(huì)忽略對(duì)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的引導(dǎo)。例如參考書中總結(jié)的原電池的構(gòu)成要有活動(dòng)性存在差異的兩個(gè)電極，但通過自主探究某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯否定了這一說法。因此在實(shí)際教學(xué)中，我們不應(yīng)為了得到固有結(jié)論而流于形式設(shè)計(jì)成“偽探究”。教學(xué)是一個(gè)引發(fā)師生思考的過程，應(yīng)重視探究時(shí)出現(xiàn)的“意外”和探究過程本身，充分利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行合理分析，獲得解決問題的方法，探索科學(xué)原理的本質(zhì)。

4.3??教學(xué)建議

首先，把握好淺層學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)的關(guān)系，由淺層

到深層的學(xué)習(xí)是一種過渡性、交互性的學(xué)習(xí)，對(duì)知識(shí)展開批判性理解，進(jìn)行整合建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)遷移應(yīng)用。教師要提醒學(xué)生不要固化學(xué)習(xí)思維與風(fēng)格，要學(xué)會(huì)在遇到不同類型的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，靈活運(yùn)用不同的學(xué)習(xí)方式，將淺層學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合。

其次，綜合利用各種手段，在實(shí)驗(yàn)探究、問題情境、思維導(dǎo)圖、模型構(gòu)建、觀念構(gòu)建、三重表征等教學(xué)手段改進(jìn)過程中，教師需要不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、提煉經(jīng)驗(yàn)、總結(jié)反思。特別是要善于借助現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)開展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，深挖新舊知識(shí)體系間的內(nèi)在聯(lián)系，以此來設(shè)計(jì)問題情境，有針對(duì)性地進(jìn)行小組合作討論，分析問題，提出解決思路，逐步發(fā)展學(xué)生的思維能力和認(rèn)知水平。這就要求教師了解每個(gè)學(xué)生智能存在的差異性，有目的性地設(shè)置一系列遞進(jìn)式的問題串，組織學(xué)生根據(jù)問題導(dǎo)向設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)方案進(jìn)行分析、對(duì)比與評(píng)價(jià)，形成嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，最后通過探究得到相應(yīng)的結(jié)論。

最后，通過學(xué)習(xí)達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的最終目標(biāo)。我們的課堂不僅是為了追求效率、發(fā)展高階思維，更是為了落實(shí)核心素養(yǎng)。因此教師對(duì)課堂教學(xué)的研究必須始終圍繞化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，深刻變革教師教學(xué)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)方式以及師生互動(dòng)方式，不斷提升教學(xué)品質(zhì)，為學(xué)生的終生學(xué)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ)，最終落實(shí)“立德樹人”的根本任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王祖浩主編.?普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)2[M].?南京：江蘇鳳凰教育出版社，?2014.

[2]鄒國華.?學(xué)習(xí)進(jìn)階視域下電化學(xué)核心概念的認(rèn)識(shí)功能分析[J].?化學(xué)教學(xué)，?2017，?（10）：22～36.

[3]單世乾，?耿秀梅.?基于批判性思維能力培養(yǎng)的化學(xué)教學(xué)研究[J].?化學(xué)教學(xué)，?2019，?（9）：61～65.