让化学素养在双液原电池教学过程中“落地开花”

福建省福州第二中学 林 黎

应新高考的要求，高中化学课程改革展开了新局面。高中化学课程由“双基”“双能”演变为“四维”“四能”，由“提高化学能力”变成“发展化学素养”。从各地高考改革的变化来看，化学学科的考试导向发生了很大的变化，新高考对化学教师的要求是及时转变角色，尝试改变思维方式，主动学习新科技，努力提升教学认识。我们要从立意、情境、结构、活动、思维、评价六个角度，思考化学素养下的课堂教学。

化学课堂教学是落实学生化学学科素养培养的主战场，是学生在教师有目标的引导下，把所学的知识体系慢慢转化为学生自身思维体系的过程。在这个过程中，有意无意地把具体、抽象、推理等化学素养渗透到教学中，潜移默化提升学生的化学思维能力。对一线教师来说，怎么让化学学科素养在实际课堂教学中落地变得非常重要。下面以“双液原电池的模型构建”教学为例，谈谈笔者在实际课堂教学中摸索的一些策略。

一、教学立意和情境

高一必修课本中学生已经学习过铜锌单液原电池，已经初步构建了单液原电池的模型，并且简单了解了生活电池，由初级学习能力发展到深度学习能力，学生的知识结构和思维能力需要进行一次较大的跨越。在这一跨越过程中，合理设计教学过程是学生理解原电池本质原理的关键过程。高二课程学习中出现带盐桥的双液电池模型，和高一课程的锌铜单液模型具备的性能截然不同。让学生探索自己的“最佳发展思维”，完成思维的跨越是本节课教学过程中要重点解决的一大问题。

二、教学结构和活动

（一）教学流程

复习单液原电池的工作原理→朗威手持技术讨论单液原电池的弊端→尝试浸饱和食盐水滤纸的双液原电池模型→盐桥双液双池原电池模型的构建→朗威手持技术讨论双液原电池的优势→提升隔膜双液双池原电池模型的构建→回顾双液电池历史电池发展，展望创新电池。

（二）教学难点及其突破策略

利用“探究实验—建构模型—分析理论”相配合的学习知识探索方法，从“单液”到“浸饱和食盐水滤纸”到“盐桥双液”再到“隔膜双液”四次不断推进的实验活动设计，逐步实现单液到双液原电池的模型构建，每一次进行微观理论形象分析，不断加深对原电池工作本质原理的理解，慢慢实现学生知识到能力的一次次跨越。

（三）教学主要过程

1.创设情境：播放《寻秦记》中讲述铜锌原电池的影片。发出疑问：铜锌单液原电池的正负极如何发生反应？电池中电流是如何产生的？思维转化：链接一个Flash，让学生依据一个氧化还原反应设计单液原电池。提出问题：让学生描述选择什么样电极和电解质溶液及其依据。微观分析：单液原电池工作原理分析和模型构建。

第一，活动设计意图：通过播放影片，回顾锌铜单液原电池进行第一次理论分析，复习已学的单液原电池的模型，为接下来不断推进的实验活动设计提供知识体系的基础。

2.证据推理：通过朗威电流传感器手持技术讨论单液原电池的弊端。设问改进模型：正负两池分开能不能产生电流呢？如何改进，如何让它产生电流？设问改进模型：如果我们将还原剂和氧化剂分开了，会不会产生电流呢？证据推理：未形成闭合回路。解决方法：将两池搭桥。

分组实验探索1：尝试用浸有饱和NaCl溶液的滤纸条搭桥实验判断是否产生电流。

方案1

方案2

证据推理：浸有饱和食盐水的滤纸能够让离子移动，定向移动的离子装置形成闭合回路。构建双液模型：教师设问引导，学生逐步建立双液原电池的模型结构，集体探讨研究。修改：盐桥引入。化学实验室常用盐桥（U型管里装含有琼胶的饱和KCl溶液）代替浸有饱和食盐水的滤纸。

分组实验探索2：用盐桥代替浸有饱和食盐水的滤纸，搭桥实验判断是否产生电流。

第二活动设计意图：利用朗威电流传感器手持技术展示单液原电池的电流弊端，使学生从“单液”→“两液”实验活动发展成“单池”→“双池”的模型建构，从“浸有饱和食盐水的滤纸”上升到“盐桥”的认识。紧扣“原电池工作原理”的主题，结合推进学生实验活动提出双池—盐桥模型，鞭辟入里地进行第二次的原电池工作原理模型理论分析。在模型理论分析中一定要强调电流、离子闭合回路的重要性，学生实验活动要给予学生足够的时间和空间，为他们创设解决问题的真实分析情境，运用实验的现象证据，学生愿意主动开展接下来研究的实验活动，让他们能够像一个科学家一样自主地去探索用各种方法研究问题、解决问题，在一步一步的探索过程中体验探索所带来的研究乐趣，感受知识深化的奥妙，提升自身的思维发展能力。

3.设计电池：现有反应2Ag+（aq）+Cu（s）=Cu2+（aq）+2Ag（s），利用浸有NaCl溶液的滤纸条和盐桥设计成双液原电池模型。分析问题：如何设计双液盐桥原电池模型？学生课堂互动游戏：首先要把氧化还原反应拆分，再根据氧化还原、原电池工作原理来确定正负极材料和双液电解质溶液。理论提升：（1）原电池其实是氧化还原反应的化学能转化为电能，电池的负极区和正极区有主动提供电子和接受电子的物质，两极存在较大的电势差，具有电子定向移动的冲动趋势。（2）通过浸有饱和食盐水的滤纸或盐桥搭建两极区时，电子终于有机会从负极区失去经导线到正极区被接受，溶液的和盐桥就有了离子定向移动，形成闭合回路，形成电流。分组实验探索3：你们还有什么方案可以代替盐桥也可以运转双液原电池？尝试用“膜”代替盐桥实验判断是否产生电流。分组画图：根据2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，分组画不同的双液原电池的模型图。

第三活动设计意图：第三次理论分析，利用学生设计双液原电池模型，进一步推进提升了双池—盐桥模型，使学生理解原电池的工作本质是氧化还原反应。对实验现象证据的推理，引导学生深入分析电池的负极区和正极区电子离子的移动，实现单液双液的原电池模型工作本质的统一。教师在学生有了深入分析理论的基础上，进一步让学生建构隔膜双液电池模型，进一步提升学生探究科学与创新意识的化学素养。

4.回顾历史：回顾电池发展史，你们获得哪些感想？展望未来：走进福州数字峰会，寻找新型的原电池设备，一起聊聊新型电池的未来。

第四活动设计意图：通过回顾电池发展史与阶段性的进步，让学生感受原电池发展原理，理解原电池工作本质原理在化学电源开发中的关键性作用，走进福州数字峰会寻找新型的原电池设备，使学生有了未来电池的展望思想，积极创新精神。

三、教学评价

（一）整体把握螺旋式深度学习

本节课教师是在制作单液原电池的知识基础上，利用朗威电流传感器手持技术展示单液原电池的电流弊端，学生由“单液”到“双液”思维活动发展成“单池”到“双池”的模型建构，由“浸有饱和食盐水的滤纸”上升到“盐桥”的应用。教师有意识地对教学内容进行不断深化推进及螺旋式不断上升的设计，四次模型的提升引导学生建立双池—盐桥模型，使学生理解原电池的工作本质是氧化还原反应。

（二）多元信息融合，化学素养渗透课堂

本节课以生动的影片视频导入课堂，利用Flash设计单液原电池引导学生建构必修二的原电池基础知识框架，接着利用朗威传感器测量单双液原电池的电流特点，让学生感知双液电池模型建构的必要性。教师一步步引导学生改进电池、设计层进的学生实验活动，建构双液盐桥原电池模型，层层深入理论分析，不断促进学生领会原电池工作的本质原理，逐步实现知识到能力的跨越，让学生一步步领略化学真理探索的价值，体验化学研究过程的科学精神，促进学生学科素养的提升。

总之，学生的学科素养在高中化学教学过程中的培养落地，并不拘泥于某种模式或范例，重在引领学生主动去求知探索，使其在发现与提问、思考与探究、求证与交流中重新定位自我与原理的关系，从而更深刻地理解事物存在的本质，体验化学学科的发展规律，提升个人的学科素养能力。