基于師范認(rèn)證理念“學(xué)生中心”的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)
——以無機(jī)化學(xué)“電極電勢的應(yīng)用”教學(xué)為例

解慶范，黃妙齡，崔瑪琳，陳延民

（泉州師范學(xué)院 化工與材料學(xué)院，福建 泉州）

一 關(guān)于師范類專業(yè)認(rèn)證及認(rèn)證理念

為貫徹落實(shí)黨的十九大精神，培養(yǎng)高素質(zhì)教師隊(duì)伍，按照國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃工作要求，推進(jìn)教師教育質(zhì)量保障體系建設(shè)，提高師范類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，教育部于2017年10月26日印發(fā)了《普通高等學(xué)校師范類專業(yè)認(rèn)證實(shí)施辦法（暫行）》[1]，我國各大高校師范類專業(yè)認(rèn)證工作進(jìn)入真正的實(shí)施階段，師范類專業(yè)認(rèn)證對高校師范生教育提出了新的要求。

（一） 專業(yè)認(rèn)證理念

師范類專業(yè)認(rèn)證以“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”為基本理念。學(xué)生中心，強(qiáng)調(diào)遵循師范生成長成才規(guī)律，以師范生為中心配置教育資源、組織課程和實(shí)施教學(xué)；產(chǎn)出導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)以師范生的學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向，對照師范畢業(yè)生核心能力素質(zhì)要求，評價(jià)師范類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量；持續(xù)改進(jìn)，強(qiáng)調(diào)對師范類專業(yè)教學(xué)進(jìn)行全方位、全過程評價(jià)，并將評價(jià)結(jié)果應(yīng)用于教學(xué)改進(jìn)，推動師范類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的持續(xù)提升[1]。

（二） “學(xué)生中心”認(rèn)證理念的理解

“學(xué)生中心”（Student-Centered，SC），即學(xué)校教育教學(xué)強(qiáng)調(diào)從以“教”為中心的傳統(tǒng)模式向以“學(xué)”為中心的新模式轉(zhuǎn)變。要求一切教育教學(xué)活動應(yīng)遵循學(xué)生成長成才規(guī)律，以學(xué)生學(xué)習(xí)效果和個(gè)性發(fā)展為中心配置教育資源和安排教學(xué)活動。以“學(xué)生為中心”的教學(xué)活動，是將學(xué)生視為學(xué)習(xí)活動的主體和課堂教學(xué)的核心要素，在教學(xué)過程中鼓勵、支持學(xué)生要主動學(xué)習(xí)、勤于思考，要善于合作學(xué)習(xí)；同時(shí)注意引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中要善于運(yùn)用已有知識積極進(jìn)行思考，要樂于溝通、大膽表達(dá)自己的觀點(diǎn)，注意培養(yǎng)自己的溝通合作能力，使學(xué)生學(xué)習(xí)主體意識得到最大限度的體現(xiàn)和發(fā)揮[2-4]。

二 基于“學(xué)生中心”的無機(jī)化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

盡管學(xué)生的獲取知識和能力的途徑和方式多種多樣，但是課堂教學(xué)一直是高校培養(yǎng)學(xué)生的主陣地，是高校教學(xué)工作的重點(diǎn)。在師范類專業(yè)認(rèn)證自評報(bào)告的八大板塊中，“課程與教學(xué)”體現(xiàn)了國家對專業(yè)人才培養(yǎng)體系和運(yùn)行過程的質(zhì)量要求，是整個(gè)專業(yè)認(rèn)證的基礎(chǔ)，課程實(shí)施與課程目標(biāo)達(dá)成情況對畢業(yè)要求具有重要支撐作用；同時(shí)課程又是專業(yè)建設(shè)的核心要素，課程建設(shè)作為一個(gè)專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)，其包含的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面的確立，可以說在專業(yè)認(rèn)證中發(fā)揮著奠基性作用[5]。

（一） 無機(jī)化學(xué)課程在化學(xué)專業(yè)的地位及教學(xué)設(shè)計(jì)流程

無機(jī)化學(xué)是師范類化學(xué)專業(yè)的一門重要的專業(yè)核心課程，該課程的教學(xué)成果對學(xué)生掌握化學(xué)學(xué)科的基本知識、基本原理和基本技能，以及知識體系的形成和其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)都有重要基礎(chǔ)作用。作為無機(jī)化學(xué)課程的教師，在師范類專業(yè)認(rèn)證的背景下，基于 “學(xué)生中心”的基本理念，在教學(xué)中重視課堂教學(xué)在學(xué)生培養(yǎng)過程中的重要作用，能夠根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)需求及時(shí)調(diào)整授課模式及教學(xué)方法，采取案例教學(xué)、探究教學(xué)等多種教學(xué)方法，運(yùn)用慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等信息技術(shù)手段，合理安排課堂教學(xué)、課外學(xué)習(xí)，激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動參與課堂教學(xué)和團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)，保證課堂教學(xué)質(zhì)量。無機(jī)化學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)流程見圖1。以“電極電勢的應(yīng)用”教學(xué)為例，介紹基于“學(xué)生中心”的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

圖1 無機(jī)化學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)流程

（二） 基于“學(xué)生中心”的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

1.基于“學(xué)生中心”的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)要求。

（1）徹底轉(zhuǎn)變教師觀念，轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)唯教材、唯教師、唯標(biāo)準(zhǔn)答案、唯教師講授的課堂教學(xué)觀念，樹立以學(xué)生為中心，依托學(xué)生經(jīng)驗(yàn)和社會發(fā)展實(shí)際實(shí)施課堂教學(xué)，使課堂教學(xué)適應(yīng)學(xué)生多樣化發(fā)展的需求，注重產(chǎn)出導(dǎo)向，著力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和可持續(xù)發(fā)展的能力。

（2）教學(xué)案例即要解決的實(shí)際問題的選擇，一方面要在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)，設(shè)計(jì)整合好課程內(nèi)容；二是設(shè)置的案例問題難易程度的設(shè)置要恰當(dāng)，案例問題難度過低，學(xué)生會因太簡單而喪失研討的興趣；問題難度過高，多數(shù)學(xué)生會因?yàn)闊o從下手而喪失學(xué)習(xí)探究的積極性，使得問題的探究完成只局限于少數(shù)能力較強(qiáng)的學(xué)生。因此設(shè)計(jì)的案例問題的難易程度要適中，既兼顧大多數(shù)學(xué)生，又有利于能力較強(qiáng)的學(xué)生發(fā)揮引領(lǐng)作用。

2.教學(xué)設(shè)計(jì)理念和基本思路。以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，設(shè)計(jì)多樣化教學(xué)活動。圍繞學(xué)生學(xué)習(xí)，整合各種教學(xué)資源，營造自主學(xué)習(xí)環(huán)境。通過學(xué)習(xí)任務(wù)布置、導(dǎo)學(xué)，學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)，教師在線答疑的方式進(jìn)行知識點(diǎn)學(xué)習(xí)，線下通過雨課堂智慧教學(xué)手段對學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果進(jìn)行測評，以實(shí)際案例問題解決展開知識的深入學(xué)習(xí)，通過問題提出、同學(xué)交流討論、學(xué)生講學(xué)生評、教師案例點(diǎn)評等多種方式開展線下線上深度融合的教學(xué)活動。并在教學(xué)過程中適時(shí)融入思政教育和科學(xué)思維的引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和實(shí)際解決問題的能力。通過對最新科研進(jìn)展介紹，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

3.教學(xué)設(shè)計(jì)案例——以“電極電勢的應(yīng)用”教學(xué)為例

教學(xué)環(huán)節(jié)一：課前學(xué)習(xí)任務(wù)驅(qū)動

通過觀看MOOC視頻和PPT，學(xué)習(xí)§7.4 電極電勢的應(yīng)用，達(dá)成下列學(xué)習(xí)目標(biāo)：

①掌握并會用電極電勢大小來判斷氧化劑、還原劑強(qiáng)弱的方法；②掌握并學(xué)會應(yīng)用電極電勢來判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向；③掌握并學(xué)會應(yīng)用電極電勢來判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的限度；④掌握元素電勢圖的表達(dá)方式和應(yīng)用，學(xué)會用元素電勢圖判斷歧化反應(yīng)和計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。

教學(xué)環(huán)節(jié)二：線上答疑，學(xué)生可以將在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題在線進(jìn)行提問，老師在線進(jìn)行答疑。

教學(xué)環(huán)節(jié)三：課堂教學(xué)

【教師導(dǎo)課】展示課題PPT

【與學(xué)生一起進(jìn)行知識點(diǎn)回顧】

【教師小結(jié)】啟發(fā)與板書

【教師導(dǎo)入】“小試牛刀”通過雨課堂智慧教學(xué)工具進(jìn)行測驗(yàn)，檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（應(yīng)用一：小試牛刀之一判斷氧化還原性的相對強(qiáng)弱）

單選題：已知：Eθ(Cr2O72-/Cr3+)=1.33V，Eθ(Fe3+/Fe2+)=0.77V，Eθ(I2/I-)=0.535V，Eθ(Ag+/Ag)=0.80V

上述電對中的氧化型物質(zhì)氧化能力由強(qiáng)到弱順序正確的是

（應(yīng)用二：小試牛刀之一判斷氧化還原反應(yīng)的方向，強(qiáng)氧化劑與強(qiáng)還原劑反應(yīng)生成弱的還原劑和弱的氧化劑）

單選題：已知：Eθ(I2/I-)=0.535V

Eθ(Fe3+/Fe2+)=0.77V

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將I2、I-、Fe3+、Fe2+混合，將發(fā)生怎樣的反應(yīng)？

A．I2+2Fe2+=2I-+2Fe3+

B．2Fe3++2I-=I2+2Fe2+

（應(yīng)用三：小試牛刀之一元素電勢圖的應(yīng)用）

【學(xué)生答題情況分析】

【小結(jié)】教師歸納知識要點(diǎn)并切入“大顯身手”環(huán)節(jié)。

【大顯身手】環(huán)節(jié)：引出問題，組織【小組討論】，討論結(jié)果進(jìn)行“雨課堂”投稿形式發(fā)表各小組意見，【小組發(fā)言】環(huán)節(jié)，小組之間質(zhì)疑、解答、打分。教師對答案進(jìn)行修正，并對學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行評價(jià)和打分。

問題1[初見鋒芒PPT]在實(shí)驗(yàn)室如何制氯氣？為什么用濃鹽酸？用1mol·L-1的鹽酸怎樣？（此題檢驗(yàn)3個(gè)知識點(diǎn)：①確認(rèn)氧化還原電對；②用電動勢判斷氧化還原反應(yīng)方向的方法；③非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電動勢如何計(jì)算即能斯特方程的應(yīng)用。）

【教師引導(dǎo)】首先是反應(yīng)物的選擇，其次是狀態(tài)的確定，然后是反應(yīng)方向的判斷。如何判斷反應(yīng)的方向呢？

問題2[步步深入PPT]根據(jù)已知信息，如何用電化學(xué)方法獲得氯化銀的標(biāo)準(zhǔn)溶度積？[此題目的：①消除認(rèn)知的誤區(qū)：電池反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)（不一定）；②學(xué)會設(shè)計(jì)原電池；③掌握標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系（“標(biāo)準(zhǔn)”是重點(diǎn)又是難點(diǎn)）]。

問題3[更上一層樓PPT展示]學(xué)生觀看視頻、討論、匯報(bào)。

視頻1：常溫下將鋅粉和碘粉混合，沒有明顯現(xiàn)象，往混合物里加入水后，混合物發(fā)生了反應(yīng)，有紫色的氣體生成。該反應(yīng)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)，任何的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池，那么如何將這個(gè)反應(yīng)設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池？用電池符號表示設(shè)計(jì)的原電池。

視頻2：將鋅片插入裝有水的燒杯中，往一裝有碘化鉀的素瓷杯里加入碘粉和KI水溶液，然后把素瓷杯放入燒杯中，插入碳棒，連接導(dǎo)線，指針發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

【教師小結(jié)】

視頻1說明：①在常溫常壓下干燥的鋅粉和碘粉直接混合不會發(fā)生反應(yīng)；②水可以起催化作用，導(dǎo)致發(fā)生快速反應(yīng)Zn+I2=ZnI2；③有紫紅色氣體出現(xiàn)，說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，導(dǎo)致碘升華；④電池符號：

視頻2說明：①電池需要電解質(zhì)水溶液或熔融液；②要清楚鹽橋的作用；③“鹽橋”多種多樣；④電極導(dǎo)電材料是必需的。

問題4[乘勝追擊PPT展示]學(xué)生觀看視頻、討論、匯報(bào)。

視頻3：鋁與碘組成的原電池與鋅-碘原電池類似，但是，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象不同，剛開始指針旋轉(zhuǎn)速度較快，后來速度減慢至停下來；如果把鋁片拿出來刮一刮鋁片表面再放進(jìn)水里，指針又轉(zhuǎn)了，但一會兒又停了。

【學(xué)生討論】①為什么指針會停下來？②發(fā)生了怎樣的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)？

【教師小結(jié)】

①“刮一刮鋁片”又能放電，說明鋁片表面形成了氧化膜；電阻增大，電流減??；②鋁-碘電池放電與鋅-碘電池放電反應(yīng)存在很大差異。有視頻4為證。

視頻4：把鋁粉和碘單質(zhì)混合在一起，沒有明顯現(xiàn)象，往混合物中加水，可明顯看出發(fā)生了反應(yīng)，有紫色的氣體生成（與鋅-碘反應(yīng)相似），混合物表面很快出現(xiàn)銀白色膜狀物質(zhì)。原因是鋁粉和碘單質(zhì)發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，放熱，使得未反應(yīng)的碘單質(zhì)升華。在氧化還原反應(yīng)的同時(shí)，生成的鋁離子水解生成氫氧化鋁，受熱分解為氧化鋁。

所以電極反應(yīng)是：負(fù)極：2Al+3H2O→Al2O3+6H++6e-

正極：I2+2e-→2I-

鋁-碘電池反應(yīng)：2Al+3H2O+3I2→Al2O3+6H++6I-

而鋅-碘電池反應(yīng)：Zn+I2→Zn2++2I-

【深入探討】

觀看視頻5：這是實(shí)驗(yàn)室模擬鉛酸蓄電池的實(shí)驗(yàn)，將兩塊鉛片插入裝有濃硫酸溶液的燒杯中，用導(dǎo)線連接電動機(jī)形成一個(gè)閉合回路，指針不動，說明沒有電流產(chǎn)生；然后我們將導(dǎo)線連接到外加電源上，進(jìn)行充電，我們可以觀察到陰極鉛片上有氣泡產(chǎn)生，陽極鉛片上有新物質(zhì)產(chǎn)生，然后再進(jìn)行放電試驗(yàn)，指針轉(zhuǎn)動，則有電流產(chǎn)生；數(shù)分鐘后，指針停了下來。請同學(xué)們根據(jù)視頻現(xiàn)象完成討論題目。

【啟發(fā)質(zhì)疑】同學(xué)們從視頻可以發(fā)現(xiàn)哪些問題？

【小組討論】“雨課堂”投稿。

【引出問題】①為什么開始沒有電流產(chǎn)生？②充電時(shí)為什么會有氣泡產(chǎn)生？再次充電還會這樣嗎？③放電發(fā)生什么反應(yīng)？④電機(jī)為什么會停下來？⑤為什么正、負(fù)極的鉛片都插到一個(gè)燒杯里，兩個(gè)電極不應(yīng)該有兩個(gè)燒杯嗎？⑥鉛酸蓄電池為什么用濃硫酸？

【小組討論】討論結(jié)果“雨課堂”投稿。

【點(diǎn)評與小結(jié)】

①鉛酸蓄電池的兩個(gè)電極電對分別是PbSO4/Pb和PbO2/PbSO4，電池放電時(shí)正極的反應(yīng)物是PbO2，負(fù)極的反應(yīng)物是Pb，新電池兩極都是Pb，未構(gòu)成電池，所以無法放電。

②新電池充電時(shí)，電極反應(yīng)：

陽極：Pb+2H2O=PbO2+4H++2e-

陰極：4H++2e-=H2↑

電池再次充電時(shí)，電極反應(yīng)：

陽極：PbSO4+2H2O=PbO2+SO42-+4H++2e-

陰極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

由此可以進(jìn)一步說明，為什么電池不能過度充電的原因。

③電池放電反應(yīng)：

④電機(jī)停下來的原因就是兩電極表面都形成PbSO4膜，電阻增加的結(jié)果。

⑤正負(fù)極都有硫酸參與反應(yīng)，所以正負(fù)極使用同一電解質(zhì)溶液，不需要額外的鹽橋，這種電池叫單液電池（新知識點(diǎn)）。電池符號:

⑥為什么用濃硫酸呢？根據(jù)能斯特方程可以判斷，硫酸的濃度越高，電池的電動勢越大；放電時(shí)雖然硫酸有消耗，但對濃度影響不大，所以可以始終保持電壓幾乎不變。

【課堂總結(jié)】

【前沿知識介紹】

【課后思考題】鉛是重金屬，對環(huán)境會造成污染，為什么鉛酸蓄電池現(xiàn)在還在大量使用？

在整個(gè)教學(xué)過程中，通過案例分析，以問題為導(dǎo)向，由淺入深，層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并應(yīng)用所學(xué)知識解決問題，達(dá)到學(xué)以致用的目的，充分體現(xiàn)了“學(xué)生中心，產(chǎn)出導(dǎo)向”的理念。該教學(xué)案例使學(xué)生真正體會到知識的學(xué)習(xí)不在于“掌握了什么”，重要的是“會做了什么”。

三 結(jié)語

基于“學(xué)生中心”的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，將教師由傳統(tǒng)的知識傳授者轉(zhuǎn)化為學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和引導(dǎo)者，從知識記憶到知識理解、應(yīng)用，再逐級遞進(jìn)上升到分析、評價(jià)，從不同角度、用不同方式引導(dǎo)、促進(jìn)和激勵學(xué)生學(xué)習(xí)、思考，使學(xué)生知識的學(xué)習(xí)一步步從認(rèn)知水平向應(yīng)用能力發(fā)展。