挖掘学科内涵 发展核心素养

阳江

摘  要：培养学生核心素养是我国教育课程改革的重要标准和必然要求。本文介绍基于化学核心素养的“原电池”教学设计，以探究原电池原理为载体，开展探究式教学，培养学生学科核心素养。

关键词：核心素养;实验探究;原电池

发展学科核心素养，是基础教育的核心价值取向，是增强国家核心竞争力、提升人才培养质量的关键举措。基于学科核心素养的化学教育是提高学生综合素质的重要手段之一。本文以《原电池》一课为载体，利用问题引导学生高阶思维、深度学习，完成对学生化学学科核心素养的培养。

一、设计说明

本课（使用教材：人教版《化学选修4》）以必修2“化学能与电能”为基础，通过学习带有盐桥的原电池，进一步介绍原电池的组成和工作原理。通过对原电池闭合电路形成过程的分析，引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念。通过实验探究活动，了解科学探究的基本步骤和方法，培养学生实验探究与创新意识的学科核心素养。

二、教学过程

1.质疑交流，学习新课

“怎样才能产生持续、稳定的电流？盐桥原电池的工作原理怎样的？”是本课的主题。在教学中转变教学方式，充分发挥学生主观能动性，体现新课程“教师主导、学生主体”的教育理念。通过问题引导，设计探究实验，安排学生体验，知识自然生成。

（1）关于锌铜原电池的实验探究

设计小问题，让学生根据已有知识判断，将锌片和铜片通过导线相连，同时放入 CuSO4溶液的烧杯中的装置是否构成原电池。

实验探究  将锌片和铜片分别通过导线与电流表相连，锌片和铜片不直接接触，再同时放入盛有CuSO4溶液的烧杯中，观察现象。

现象1：铜片表面明显有铜析出，电流表指针发生偏转，表示有电流通过。

现象2：随着上述实验的延续，电流表指针偏转角度逐渐减小，同时锌片表面有铜析出。

提出质疑：为什么电流表指针偏转的角度会逐渐减小？为什么锌片表面也有铜析出？

学生通过自己动手实验，对原电池有了感性认识，又在实验中发现了新的问题，产生认知冲突、提出质疑。这样的实验设计使学生在原有的基础上对原电池有了更直接的感受，同时又产生新的火花，把问题向纵深引入。

（2）关于锌铜原电池电流变小的实验探究

由于锌片与CuSO4溶液直接接触，在反应一段时间后，难免溶液中有Cu2+在锌片表面被直接还原，一旦有少量铜在锌片表面析出，即在负极（锌片）表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极表面析出，致使向外输出的电流减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，反应终止了，也就再无电流产生。据此，设计实验探究电流变小的可能原因。

实验探究  将锌片和铜片分别通过导线与电流表相连，并使锌片和铜片直接接触，然后浸入盛有CuSO4溶液的烧杯中，观察现象。

现象：铜片表面明显有铜析出，但是电流表指针不发生偏移，即无电流通过。

提出质疑：实验装置符合原电池形成条件，为什么却没有电流通过电流表？

学生通过实验，验证了前面质疑所给出的理论解释，也为接下来盐桥原电池的学习作了必要的铺垫，激发了学生的探究激情和求知欲望。

（3）关于锌铜原电池改进的实验探究

关于“盐桥原电池”教学环节的设计。通过前面的探究实验，得出结论：要提供持续稳定的电流，必须阻止Cu2+在锌片表面被直接还原，迫使电子沿着导线由负极流向正极。教师可以提问的方式引导学生参与教学过程。问题1：如何不让Cu2+在锌片表面被直接还原？学生能够找到答案：不让锌片与CuSO4溶液直接接触。从而讨论得出结论：将它们分别置于两个烧杯里。问题2：如何将放置有锌片的ZnSO4溶液同放置有铜片的CuSO4溶液连接起来？结合电解质的导电原理，设计盐桥进行实验探究。

实验探究  将锌片置于ZnSO4溶液、铜片置于CuSO4溶液，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，按照课本P71实验4-1，用一个充满电解质溶液的盐桥（含有琼胶的KCl饱和溶液），将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液连接起来，观察有什么现象;取出盐桥，又有什么现象。

现象1：有盐桥存在时，电流表指针发生偏转，即有电流通过电路。

现象2：取出盐桥时，电流表指针即回到零点，说明没有电流通过。

提出质疑：为什么氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应？

引导学生观看视频：盐桥的作用，结合教科书文本阅读，知道盐桥的主要作用，了解盐桥原电池工作原理，理解氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应，感悟化学的神奇魅力。

（4）关于锌铜原电池改进应用的实验探究

学生经过课堂学习，通过思考与交流，可以得出结论：相对简单原电池而言，盐桥原电池可以提供持续稳定的电流，提高了能量转换率，且电流可以控制，是可以投入实际应用的。

实验探究  按照课本P71实验4-1，将铜片改成碳棒，观察有什么现象;再将CuSO4溶液换成NH4Cl溶液，又有什么现象。

现象1：电流表指针发生偏转，即有电流通过电路。

现象2：电流表指针发生偏转，即有电流通过电路。

这样的教学设计将化学与生活相联系起来。学生通过实验，为后面“化学电源”的学习打下基础。这样在师生共同探究的过程中，把课堂真正还给了学生。让学生感受到知识的生成过程，让学生体验到发现的乐趣和成就感，实现了教学方式的转变，体现了新课程理念，贯彻了新的教育思想，着力培养学生学科核心素养。

（5）趣味实验的设计

课程设计中安排趣味实验。让学生用铁片、铜片、碳棒、滤纸、食盐水、水果（如苹果、柑橘、柠檬或番茄）以及导线和灵敏电流表等材料，自主设计、制作原电池并进行实验。这样的教学设计将化学与生活相联系起来，为后面“金属的电化学腐蚀与防护”做铺垫，既有利于培养学生的创新意识，也使得本节课的内容更加生动、鲜活。

2.感悟创新，构建体系

回顾原电池的设计与制作，总结盐桥原电池的工作原理，最后创设问题情境：“生活中怎样自我发电？”学生梳理知识，得出结论：“两极一液成回路，氧化还原是中心”——设计原电池的理论依据。从而帮助学生构建完整的知識体系。

三、教学反思

本课以学科核心素养为中心，根据学生已有知识结构和认知水平，精心设计教学过程，引导学生深度思考，挖掘知识背后的内涵，充分发挥学生主体地位。教学中，以层层推进的问题为线索，采用类比推理的方法，引导学生思维由表及里、由此及彼向纵深发展。利用化学学科特点让学生体验科学探究的过程，掌握解决问题的基本方法，真正将核心素养落实到具体的教育教学活动中去。