以素养为本的课堂教学实践探究———以“高三原电池复习”为例

◇ 江苏 翁华怡

1 问题提出

通过高中五个模块的学习,高三学生具有较为充足的知识储备和一定的逻辑思维能力.在复习过程中,教师如果仅仅罗列知识点,然后练习讲评,虽然目标明确,针对性强,但是难以激发学生的学习热情.学生被动地接受,使得重要知识点容易被遗忘,同时,单纯应试的课堂无法满足学生现代生活和未来发展的需要,更无法发挥化学课堂的育人功能.新课程标准也提出:在教学过程中,不仅要关注知识的教学,更要挖掘教学内容在化学学科核心素养发展方面的独特价值,有目的地引导学生形成化学学科思维与方法,利用有效的情境素材,帮助学生逐步构建与发展化学学科核心素养.

2 考点研究

《普通高中化学课程标准(2017年版)》明确指出:学生应了解原电池及常见化学电源的工作原理,了解金属发生电化学腐蚀的本质,知道金属腐蚀的危害,了解防止金属腐蚀的措施.结合2011—2019年江苏卷原电池的考题,归纳考点如表1所示,我们可以明确原电池复习的知识目标为:1)巩固掌握原电池的基本工作原理;2)能够书写指定情境下的电极和电池反应式;3)掌握原电池的重要应用.

表1 2011—2019年江苏卷原电池考点归纳

3 课堂策略

3.1 模型构建,加强知识融合

建立模型认知,可以帮助学生进一步认识化学现象的本质,也更有利于学生进行知识的应用.根据原电池的负极失去电子,发生氧化反应,正极得到电子发生还原反应,我们可以从微观角度标出外电路电子的流向.在内电路中,我们常常考虑静电作用,可以得出离子的走向,从而初步画出原电池的思维导图.但在考试过程中,学生往往存在“原理倒背如流,面对陌生的电池,却无从下手”的情况.其实不难发现在氧化还原反应中,还原剂失电子,发生氧化反应,氧化剂得电子,发生还原反应,这与原电池的两极完全匹配.因此两部分知识内容可以进行关联,详见图1,从而将散碎的知识串成线,帮助学生进行整合发散.氧化还原反应是学生较为熟悉的内容,当两者关联时,针对陌生情境,学生可以抛开题目的包装,自发进行知识迁移,从自己熟悉的化学物质类别或者化合价角度出发进行正负极的判定.与此同时,学生在书写电极反应式时也可以参照氧化还原反应书写方法:第1步,根据电极材料或化合价,确定正、负极;第2步,寻找介质,平衡电荷;第3步,观察整体,原子守恒.整个过程中学生化繁为简,将前后知识有机融合,举一反三,提升自己的学习效率.

图1 原电池思维导图

3.2 双线融合,建构知识体系

真实具体的情境是学生形成学科素养的重要平台.合适的情境素材可以帮助学生对已有知识进行复习、理解、加工和应用.针对原电池的查考内容,笔者应用金属腐蚀作为明线,并从中设计了4个小模块构成情境线,引导学生关注社会问题,并结合已有的经验知识进行剖析和应用,培养学生的创新精神和社会责任感.考查的知识点则作为暗线,与情境线相互交融,详见图2.每个情境都通过任务推进,促进学生学习方式转变.在任务解决中不仅加深学生对知识的理解,也帮助学生将琐碎的知识进行整合内化,提升课堂效率.

考试中涉及的电池形式多样,陌生的情境常常让学生无从下手.因此笔者在教学中融入电池的发展史,帮助学生梳理各种电池模型,消除畏惧心理.最早发现的伏打电堆其实就是金属—空气电池,所以从上一个情境的过渡非常顺畅.在此情境中,笔者采用电池的4个发展阶段为情境线,以如何提升电池的比能量、环保性、便携性作为问题驱动,与原电池的其他知识点进行交融,详见图3.教学中结合电池的发展史,可以帮助学生理解和掌握化学知识,启迪学生科学思维,培养学生科学态度和价值观.

图2 原电池教学中情境线与知识线融合

图3 电池发展史教学中情境线与知识线融合

3.3 典例递进,提升思维品质

有效开展日常学习评价是实施“教、学、评”一体化的重要链条.典例练习则是有效开展化学日常评价的一种基本方式.典例的选择可以立足于学生的易错点,基于学生的认知水平进行阶梯式推进.例如,在电极反应式书写讲解中,笔者设计了如下练习题.

[课堂演练1](1)用乙醇、空气、KOH溶液组成的燃料电池,写出电池工作时负极的电极反式______.

(2)用N2H4、NO2、KOH 溶液组成的电池,相互反应生成氮气和水蒸气,写出该电池工作时正极的电极反应式________.

(3)一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图4所示.写出电池工作时负极CO参与的电极反应式________.

图4 碳酸盐燃料电池

(4)一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图5所示,图中有机废水中的有机物可用C6H10O5表示,写出该电池工作时正极的电极反应式______.

图5 微生物燃料电池

这组题从题目形式上进行递进.在第(1)问中,考查的是学生熟悉的燃料电池,只需注意在碱性条件下,碳元素最终存在形式即可.第(2)问则变为陌生的物质,需要学生根据所给反应物和生成物的价态,先判定正极,再书写方程式.第(3)问就升级为图象问题,这不仅考查学生对知识的掌握程度,也考查学生识别图象、获取信息的能力.第(4)问则是针对难点题型进行巩固.递进式的典例呈现,符合学生的认知水平,由浅入深引导学生在对比和反思中,加深对知识的理解.

4 课堂启示

“素养为本”的高中化学课堂教学应该领会核心素养内涵,科学开展教学设计;联系育人目标,有效实施教学活动;注重思维过程,发展学生能力;实施“教、学、评”一体化,促进素养达成.归根结底,这需要教师在课堂教学中处理好“素养”“情境”“问题”“知识”四者的关系.在教学设计中可以真实情境为载体复习化学知识,以化学知识为工具解决实际问题,以实际问题为任务锻炼学生思维品质,发展学生核心素养.