智慧课堂下基于模型认知的高中化学教学案例研究

欧阳绮梅

【摘要】  利用化學模型解决化学问题是学生学习的主要策略，本文以人教版必修2《化学能与电能》为例，探讨课堂落实化学核心素养中的“证据推理和模型认知”，提高并注重培养学生建构化学模型的能力，并要对模型进行整合升华。

【关键词】  模型认知 智慧课堂 原电池

【中图分类号】  G633.8                   【文献标识码】  A 【文章编号】  1992-7711（2020）33-005-03

一、教学主题内容及教学现状分析

1. 教学主题内容

①原电池的概念：氧化还原反应本质的应用。

②原电池的工作原理：电极方程式的书写，正负极的判断，外电路的电子移动方向和内电路的阴阳离子移动方向。

③构成原电池的条件：两极一液一回路

2. 教学现状分析

我校高一全部开设了智慧课堂，可以通过课前给学生推送预习微课视频，让学生先学，然后在课堂上可以通过学生平板上推送习题，预测学生在课堂吸收的效果并及时分析学生的知识误区。本节课融合信息技术，开始以视频演示，锡箔纸加盐水使发黑的银戒指变得银光闪闪导入新课，冲击学生的视觉，引起学生更浓厚的兴趣，从而开始本节的原电池的学习。

本节课的内容是必修2第二章第二节《化学能与电能》。在学习本节课前，学生已经学习了《氧化还原反应》和《化学能与热能》，对本节课的学习有一定的帮助，也对以后学习选修1（化学与生活）中金属腐蚀与防护，以及选修4中的电解原理等知识打下基础。

二、教学思想与创新点

1. 教学思想

化学科的核心素养之一是证据推理和模型认知。本课例以原电池为例，建构装置维度——原理维度的电化学模型认知，并在智慧课堂下进行教学，有效地把智慧课堂和化学核心素养融合在一起，使教、学、研更精准、科学，完善数据结构分析模型。

2. 创新点

①通过课前测试和课后测试知道学生对知识的掌握情况，能够更精准地评价课堂的有效性。

②通过模型认知的构建，提升学生解决问题的能力。

三、教学目标

1.创设火力发电的情境，了解火力发电的工作原理，分析火力发电的优劣。根据氧化还原反应的本质，提出建立一个可将化学能直接转化为电能的模型，并分析反应原理。从而培养学生分析问题，解决问题的能力。

2.通过实验探究，了解原电池的构成条件。能从电子转移的微观角度，从本质上理解化学能向电能的转化。初步构建（单液）原电池认识模型，强化“证据推理与模型认知”核心素养。

3.通过原电池认识模型构建，能够简单写出原电池的电极反应式和总反应方程式。

四、教学流程

五、教学实录

【环节一】主题引入：观看用锡箔纸和食盐水清洗被氧化的银器

学生活动：通过观看视频，对日常生活中的化学产生兴趣，从而对学习原电池的产生了浓厚的热情。

创新点：通过课前平板推送给学生观看微视频，让学生能提前了解本节学习的内容与生活密切相关。并在微课下面发表预习感想，产生共鸣。

【环节二】概念生成：原电池的工作原理探究

【问题思考】有没有装置能把化学能直接转化为电能？化学能直接转化为电能与氧化还原反应有何关系？

[教师设问]

1.在导线中产生电流的本质是什么？

2.什么反应有电子的转移？

[学生回答]

1.电子的定向移动

2.氧化还原反应

小结：只有氧化还原反应能够实现将化学能直接转化为电能。

[实验探究1]教师演示，学生可以通过近距离观察平板并记录现象。

实验演示：把一片锌片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察实验现象（注意两块金属片不要相接触，下同）请记录现象。

[学生记录现象]

铜片：无明显变化

锌片：表面产生气泡[来

[实验探究2]

首先将两根导线连接在一起，观察铜片表面有无变化;然后在导线中间连接一个灵敏电流计，观察电流计的指针是否发生偏转？请记录现象。

[学生记录现象]

电流计：指针偏转

铜片：表面有气泡产生

锌片：溶解，有少量气泡产生

结论：有电流产生

【教师讲解】原电池的定义和工作原理

（1）定义：将化学能直接转化为电能的装置。

（2）工作原理：氧化还原反应

【学生观察】动画中电子的流向、电流的方向、H+的移动方向、气泡产生的位置。

【形成概念】

对于装置II，锌片：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应，负极）

铜片：2H++2e-=H2↑（还原反应，正极）

电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑

创新点：利用智慧课堂的平板教学，演示动画中的电子流向、电流的方向、H+的移动方向、气泡产生的位置。让学生在课室各个位置都能清晰地观察现象，并记录下来。

【环节三】模型构建：原电池的构成条件

[学生活动]

从装置维度（正/负极材料、电极反应场所、电子导体、离子导体）及原理维度（电极反应、外电路电子移动、内电路离子移动）归纳概括出分析原电池的思维角度。

[科学实验探究]根据已具备的氧化还原反应知识和电学知识，利用以下提供的实验用品，设计尽可能多的原电池装置并连接，及时记录。实验用品：铜片2片、锌片2片、石墨棒2根;稀硫酸、酒精、蒸馏水;烧杯、导线若干、灵敏电流表1个。

[教师活动]

根据学生设计的原电池，探究原电池的形成条件

[学生归纳]图1电流表发生偏转，图2电流表不发生偏转，图3电流表发生偏转。

条件一：两个活动性不同的电极（两种金属或一种金属和一种非金属导体）

[学生归纳]图4电流表不发生偏转，图5电流表发生偏转

条件二：电极材料均插入电解质溶液中

[学生归纳]图6电流表发生偏转，图7电流表不发生偏转

条件三：形成闭合回路

【巩固模型】巩固原电池的模型认识，如图8，使化学核心素养的“证据推理和模型认知”在课堂上落地。

【环节四】课堂检测

1.关于图9所示装置的叙述正确的是（      ）

A.锌是正极                           B.铜片质量逐渐减少

C.铜片表面发生还原反应   D.电流从锌片经导线流向铜片

【学生答题分析】如图10，本题有7位学生选择D，1位同学选B。他们对电流的方向还不清楚，可能还存在不知道如何判断原电池的正负极，导致对电流方向的判断错误。在本题中我还从电子的转移方向和离子的移动方向分析。加深学生对原电池装置维度和原理维度的模型认知。

六、教学效果与反思

在智慧课堂背景下，思维课堂的实施将学生置身于一种动态、开放、个性、多元化的学习环境中，在课堂上着重落实化学核心素养的“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”。在设计《化学能与电能》这节课时，让学生成为课堂的主人，引起学生的实验探究兴趣，整节课思维都处于活跃状态。教师要指导学生善于发现问题和提出问题，学会研究和分析问题，能够把问题总结、归类，建立解决问题的模型，然后，运用形象思维把高度抽象的理论具体化为模型。老师课中不断引导学生将化学模型整合，学生逐渐地领悟与掌握模型的思想精髓，这样分析问题与解决问题的方式就会更加灵活和具有创新性。

在这堂课的教学实施中，从学生的课后检测可以知道，大部分学生能掌握原电池的概念以及构成条件，少部分学生掌握原电池的构成条件还需要一定的时间来消化。利用智慧课堂能快速测试学生的课堂吸收效率，从而为课后给学生留的习题更有针对性，大大地提高了课堂效率和学生课后的巩固能力。

作为一线教师，课堂上应该让更多的学生参与原电池构成条件的探究中去，这样更能提高学生的动手能力和科学素养，从而落实化学核心素养的发展目标和提升学生的核心素养。

【本文系广东教育学会教育科研规划小课题“高中化学“基本概念和基本原理”教学策略研究”成果（课题编号：GDXKT22215）】

[ 參  考  文  献 ]

[1]普通高中化学课程标准（2017年版）.

[2]王磊等.基于学生核心素养的化学学科能力研究[M].北京：北京师范大学出版社，2017：420-423.

[3]曾晓军.基于学科核心素养的高中化学教学案例研究——以《化学能与电能的相互转化》为例[M].中小学教学研究，2018：461-67.

[4]余文森.核心素养导向的课堂教学[M].上海：上海教育出版社，2017.