讓化學素養(yǎng)在雙液原電池教學過程中“落地開花”

福建省福州第二中學 林 黎

應新高考的要求，高中化學課程改革展開了新局面。高中化學課程由“雙基”“雙能”演變?yōu)椤八木S”“四能”，由“提高化學能力”變成“發(fā)展化學素養(yǎng)”。從各地高考改革的變化來看，化學學科的考試導向發(fā)生了很大的變化，新高考對化學教師的要求是及時轉變角色，嘗試改變思維方式，主動學習新科技，努力提升教學認識。我們要從立意、情境、結構、活動、思維、評價六個角度，思考化學素養(yǎng)下的課堂教學。

化學課堂教學是落實學生化學學科素養(yǎng)培養(yǎng)的主戰(zhàn)場，是學生在教師有目標的引導下，把所學的知識體系慢慢轉化為學生自身思維體系的過程。在這個過程中，有意無意地把具體、抽象、推理等化學素養(yǎng)滲透到教學中，潛移默化提升學生的化學思維能力。對一線教師來說，怎么讓化學學科素養(yǎng)在實際課堂教學中落地變得非常重要。下面以“雙液原電池的模型構建”教學為例，談談筆者在實際課堂教學中摸索的一些策略。

一、教學立意和情境

高一必修課本中學生已經(jīng)學習過銅鋅單液原電池，已經(jīng)初步構建了單液原電池的模型，并且簡單了解了生活電池，由初級學習能力發(fā)展到深度學習能力，學生的知識結構和思維能力需要進行一次較大的跨越。在這一跨越過程中，合理設計教學過程是學生理解原電池本質(zhì)原理的關鍵過程。高二課程學習中出現(xiàn)帶鹽橋的雙液電池模型，和高一課程的鋅銅單液模型具備的性能截然不同。讓學生探索自己的“最佳發(fā)展思維”，完成思維的跨越是本節(jié)課教學過程中要重點解決的一大問題。

二、教學結構和活動

（一）教學流程

復習單液原電池的工作原理→朗威手持技術討論單液原電池的弊端→嘗試浸飽和食鹽水濾紙的雙液原電池模型→鹽橋雙液雙池原電池模型的構建→朗威手持技術討論雙液原電池的優(yōu)勢→提升隔膜雙液雙池原電池模型的構建→回顧雙液電池歷史電池發(fā)展，展望創(chuàng)新電池。

（二）教學難點及其突破策略

利用“探究實驗—建構模型—分析理論”相配合的學習知識探索方法，從“單液”到“浸飽和食鹽水濾紙”到“鹽橋雙液”再到“隔膜雙液”四次不斷推進的實驗活動設計，逐步實現(xiàn)單液到雙液原電池的模型構建，每一次進行微觀理論形象分析，不斷加深對原電池工作本質(zhì)原理的理解，慢慢實現(xiàn)學生知識到能力的一次次跨越。

（三）教學主要過程

1.創(chuàng)設情境：播放《尋秦記》中講述銅鋅原電池的影片。發(fā)出疑問：銅鋅單液原電池的正負極如何發(fā)生反應？電池中電流是如何產(chǎn)生的？思維轉化：鏈接一個Flash，讓學生依據(jù)一個氧化還原反應設計單液原電池。提出問題：讓學生描述選擇什么樣電極和電解質(zhì)溶液及其依據(jù)。微觀分析：單液原電池工作原理分析和模型構建。

第一，活動設計意圖：通過播放影片，回顧鋅銅單液原電池進行第一次理論分析，復習已學的單液原電池的模型，為接下來不斷推進的實驗活動設計提供知識體系的基礎。

2.證據(jù)推理：通過朗威電流傳感器手持技術討論單液原電池的弊端。設問改進模型：正負兩池分開能不能產(chǎn)生電流呢？如何改進，如何讓它產(chǎn)生電流？設問改進模型：如果我們將還原劑和氧化劑分開了，會不會產(chǎn)生電流呢？證據(jù)推理：未形成閉合回路。解決方法：將兩池搭橋。

分組實驗探索1：嘗試用浸有飽和NaCl溶液的濾紙條搭橋實驗判斷是否產(chǎn)生電流。

方案1

方案2

證據(jù)推理：浸有飽和食鹽水的濾紙能夠讓離子移動，定向移動的離子裝置形成閉合回路。構建雙液模型：教師設問引導，學生逐步建立雙液原電池的模型結構，集體探討研究。修改：鹽橋引入?；瘜W實驗室常用鹽橋（U型管里裝含有瓊膠的飽和KCl溶液）代替浸有飽和食鹽水的濾紙。

分組實驗探索2：用鹽橋代替浸有飽和食鹽水的濾紙，搭橋實驗判斷是否產(chǎn)生電流。

第二活動設計意圖：利用朗威電流傳感器手持技術展示單液原電池的電流弊端，使學生從“單液”→“兩液”實驗活動發(fā)展成“單池”→“雙池”的模型建構，從“浸有飽和食鹽水的濾紙”上升到“鹽橋”的認識。緊扣“原電池工作原理”的主題，結合推進學生實驗活動提出雙池—鹽橋模型，鞭辟入里地進行第二次的原電池工作原理模型理論分析。在模型理論分析中一定要強調(diào)電流、離子閉合回路的重要性，學生實驗活動要給予學生足夠的時間和空間，為他們創(chuàng)設解決問題的真實分析情境，運用實驗的現(xiàn)象證據(jù)，學生愿意主動開展接下來研究的實驗活動，讓他們能夠像一個科學家一樣自主地去探索用各種方法研究問題、解決問題，在一步一步的探索過程中體驗探索所帶來的研究樂趣，感受知識深化的奧妙，提升自身的思維發(fā)展能力。

3.設計電池：現(xiàn)有反應2Ag+（aq）+Cu（s）=Cu2+（aq）+2Ag（s），利用浸有NaCl溶液的濾紙條和鹽橋設計成雙液原電池模型。分析問題：如何設計雙液鹽橋原電池模型？學生課堂互動游戲：首先要把氧化還原反應拆分，再根據(jù)氧化還原、原電池工作原理來確定正負極材料和雙液電解質(zhì)溶液。理論提升：（1）原電池其實是氧化還原反應的化學能轉化為電能，電池的負極區(qū)和正極區(qū)有主動提供電子和接受電子的物質(zhì)，兩極存在較大的電勢差，具有電子定向移動的沖動趨勢。（2）通過浸有飽和食鹽水的濾紙或鹽橋搭建兩極區(qū)時，電子終于有機會從負極區(qū)失去經(jīng)導線到正極區(qū)被接受，溶液的和鹽橋就有了離子定向移動，形成閉合回路，形成電流。分組實驗探索3：你們還有什么方案可以代替鹽橋也可以運轉雙液原電池？嘗試用“膜”代替鹽橋實驗判斷是否產(chǎn)生電流。分組畫圖：根據(jù)2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，分組畫不同的雙液原電池的模型圖。

第三活動設計意圖：第三次理論分析，利用學生設計雙液原電池模型，進一步推進提升了雙池—鹽橋模型，使學生理解原電池的工作本質(zhì)是氧化還原反應。對實驗現(xiàn)象證據(jù)的推理，引導學生深入分析電池的負極區(qū)和正極區(qū)電子離子的移動，實現(xiàn)單液雙液的原電池模型工作本質(zhì)的統(tǒng)一。教師在學生有了深入分析理論的基礎上，進一步讓學生建構隔膜雙液電池模型，進一步提升學生探究科學與創(chuàng)新意識的化學素養(yǎng)。

4.回顧歷史：回顧電池發(fā)展史，你們獲得哪些感想？展望未來：走進福州數(shù)字峰會，尋找新型的原電池設備，一起聊聊新型電池的未來。

第四活動設計意圖：通過回顧電池發(fā)展史與階段性的進步，讓學生感受原電池發(fā)展原理，理解原電池工作本質(zhì)原理在化學電源開發(fā)中的關鍵性作用，走進福州數(shù)字峰會尋找新型的原電池設備，使學生有了未來電池的展望思想，積極創(chuàng)新精神。

三、教學評價

（一）整體把握螺旋式深度學習

本節(jié)課教師是在制作單液原電池的知識基礎上，利用朗威電流傳感器手持技術展示單液原電池的電流弊端，學生由“單液”到“雙液”思維活動發(fā)展成“單池”到“雙池”的模型建構，由“浸有飽和食鹽水的濾紙”上升到“鹽橋”的應用。教師有意識地對教學內(nèi)容進行不斷深化推進及螺旋式不斷上升的設計，四次模型的提升引導學生建立雙池—鹽橋模型，使學生理解原電池的工作本質(zhì)是氧化還原反應。

（二）多元信息融合，化學素養(yǎng)滲透課堂

本節(jié)課以生動的影片視頻導入課堂，利用Flash設計單液原電池引導學生建構必修二的原電池基礎知識框架，接著利用朗威傳感器測量單雙液原電池的電流特點，讓學生感知雙液電池模型建構的必要性。教師一步步引導學生改進電池、設計層進的學生實驗活動，建構雙液鹽橋原電池模型，層層深入理論分析，不斷促進學生領會原電池工作的本質(zhì)原理，逐步實現(xiàn)知識到能力的跨越，讓學生一步步領略化學真理探索的價值，體驗化學研究過程的科學精神，促進學生學科素養(yǎng)的提升。

總之，學生的學科素養(yǎng)在高中化學教學過程中的培養(yǎng)落地，并不拘泥于某種模式或范例，重在引領學生主動去求知探索，使其在發(fā)現(xiàn)與提問、思考與探究、求證與交流中重新定位自我與原理的關系，從而更深刻地理解事物存在的本質(zhì)，體驗化學學科的發(fā)展規(guī)律，提升個人的學科素養(yǎng)能力。