基于师范认证理念“学生中心”的课堂教学设计——以无机化学“电极电势的应用”教学为例

解庆范，黄妙龄，崔玛琳，陈延民

（泉州师范学院 化工与材料学院，福建 泉州）

一 关于师范类专业认证及认证理念

为贯彻落实党的十九大精神，培养高素质教师队伍，按照国家教育事业发展“十三五”规划工作要求，推进教师教育质量保障体系建设，提高师范类专业人才培养质量，教育部于2017年10月26日印发了《普通高等学校师范类专业认证实施办法（暂行）》[1]，我国各大高校师范类专业认证工作进入真正的实施阶段，师范类专业认证对高校师范生教育提出了新的要求。

（一） 专业认证理念

师范类专业认证以“学生中心、产出导向、持续改进”为基本理念。学生中心，强调遵循师范生成长成才规律，以师范生为中心配置教育资源、组织课程和实施教学；产出导向，强调以师范生的学习效果为导向，对照师范毕业生核心能力素质要求，评价师范类专业人才培养质量；持续改进，强调对师范类专业教学进行全方位、全过程评价，并将评价结果应用于教学改进，推动师范类专业人才培养质量的持续提升[1]。

（二） “学生中心”认证理念的理解

“学生中心”（Student-Centered，SC），即学校教育教学强调从以“教”为中心的传统模式向以“学”为中心的新模式转变。要求一切教育教学活动应遵循学生成长成才规律，以学生学习效果和个性发展为中心配置教育资源和安排教学活动。以“学生为中心”的教学活动，是将学生视为学习活动的主体和课堂教学的核心要素，在教学过程中鼓励、支持学生要主动学习、勤于思考，要善于合作学习；同时注意引导学生在学习中要善于运用已有知识积极进行思考，要乐于沟通、大胆表达自己的观点，注意培养自己的沟通合作能力，使学生学习主体意识得到最大限度的体现和发挥[2-4]。

二 基于“学生中心”的无机化学课堂教学设计

尽管学生的获取知识和能力的途径和方式多种多样，但是课堂教学一直是高校培养学生的主阵地，是高校教学工作的重点。在师范类专业认证自评报告的八大板块中，“课程与教学”体现了国家对专业人才培养体系和运行过程的质量要求，是整个专业认证的基础，课程实施与课程目标达成情况对毕业要求具有重要支撑作用；同时课程又是专业建设的核心要素，课程建设作为一个专业建设的基础，其包含的教学内容、教学方式等方面的确立，可以说在专业认证中发挥着奠基性作用[5]。

（一） 无机化学课程在化学专业的地位及教学设计流程

无机化学是师范类化学专业的一门重要的专业核心课程，该课程的教学成果对学生掌握化学学科的基本知识、基本原理和基本技能，以及知识体系的形成和其他专业课程的学习都有重要基础作用。作为无机化学课程的教师，在师范类专业认证的背景下，基于 “学生中心”的基本理念，在教学中重视课堂教学在学生培养过程中的重要作用，能够根据学生学习需求及时调整授课模式及教学方法，采取案例教学、探究教学等多种教学方法，运用慕课、翻转课堂等信息技术手段，合理安排课堂教学、课外学习，激励学生自主学习、主动参与课堂教学和团队合作学习，保证课堂教学质量。无机化学课程教学设计流程见图1。以“电极电势的应用”教学为例，介绍基于“学生中心”的课堂教学设计。

图1 无机化学课程教学设计流程

（二） 基于“学生中心”的课堂教学设计

1.基于“学生中心”的课堂教学设计要求。

（1）彻底转变教师观念，转变课堂教学唯教材、唯教师、唯标准答案、唯教师讲授的课堂教学观念，树立以学生为中心，依托学生经验和社会发展实际实施课堂教学，使课堂教学适应学生多样化发展的需求，注重产出导向，着力培养学生的学习能力、实践能力和可持续发展的能力。

（2）教学案例即要解决的实际问题的选择，一方面要在有限的课堂教学时间内，设计整合好课程内容；二是设置的案例问题难易程度的设置要恰当，案例问题难度过低，学生会因太简单而丧失研讨的兴趣；问题难度过高，多数学生会因为无从下手而丧失学习探究的积极性，使得问题的探究完成只局限于少数能力较强的学生。因此设计的案例问题的难易程度要适中，既兼顾大多数学生，又有利于能力较强的学生发挥引领作用。

2.教学设计理念和基本思路。以学生为中心，教师为主导，设计多样化教学活动。围绕学生学习，整合各种教学资源，营造自主学习环境。通过学习任务布置、导学，学生线上自主学习，教师在线答疑的方式进行知识点学习，线下通过雨课堂智慧教学手段对学生自主学习效果进行测评，以实际案例问题解决展开知识的深入学习，通过问题提出、同学交流讨论、学生讲学生评、教师案例点评等多种方式开展线下线上深度融合的教学活动。并在教学过程中适时融入思政教育和科学思维的引导，培养学生的社会责任感和实际解决问题的能力。通过对最新科研进展介绍，激发学生的创新意识。

3.教学设计案例——以“电极电势的应用”教学为例

教学环节一：课前学习任务驱动

通过观看MOOC视频和PPT，学习§7.4 电极电势的应用，达成下列学习目标：

①掌握并会用电极电势大小来判断氧化剂、还原剂强弱的方法；②掌握并学会应用电极电势来判断氧化还原反应进行的方向；③掌握并学会应用电极电势来判断氧化还原反应进行的限度；④掌握元素电势图的表达方式和应用，学会用元素电势图判断歧化反应和计算标准电极电势。

教学环节二：线上答疑，学生可以将在学习过程中遇到的问题在线进行提问，老师在线进行答疑。

教学环节三：课堂教学

【教师导课】展示课题PPT

【与学生一起进行知识点回顾】

【教师小结】启发与板书

【教师导入】“小试牛刀”通过雨课堂智慧教学工具进行测验，检验学生的学习效果。

（应用一：小试牛刀之一判断氧化还原性的相对强弱）

单选题：已知：Eθ(Cr2O72-/Cr3+)=1.33V，Eθ(Fe3+/Fe2+)=0.77V，Eθ(I2/I-)=0.535V，Eθ(Ag+/Ag)=0.80V

上述电对中的氧化型物质氧化能力由强到弱顺序正确的是

（应用二：小试牛刀之一判断氧化还原反应的方向，强氧化剂与强还原剂反应生成弱的还原剂和弱的氧化剂）

单选题：已知：Eθ(I2/I-)=0.535V

Eθ(Fe3+/Fe2+)=0.77V

在标准状况下将I2、I-、Fe3+、Fe2+混合，将发生怎样的反应？

A．I2+2Fe2+=2I-+2Fe3+

B．2Fe3++2I-=I2+2Fe2+

（应用三：小试牛刀之一元素电势图的应用）

【学生答题情况分析】

【小结】教师归纳知识要点并切入“大显身手”环节。

【大显身手】环节：引出问题，组织【小组讨论】，讨论结果进行“雨课堂”投稿形式发表各小组意见，【小组发言】环节，小组之间质疑、解答、打分。教师对答案进行修正，并对学生表现进行评价和打分。

问题1[初见锋芒PPT]在实验室如何制氯气？为什么用浓盐酸？用1mol·L-1的盐酸怎样？（此题检验3个知识点：①确认氧化还原电对；②用电动势判断氧化还原反应方向的方法；③非标准状态下的电动势如何计算即能斯特方程的应用。）

【教师引导】首先是反应物的选择，其次是状态的确定，然后是反应方向的判断。如何判断反应的方向呢？

问题2[步步深入PPT]根据已知信息，如何用电化学方法获得氯化银的标准溶度积？[此题目的：①消除认知的误区：电池反应一定是氧化还原反应（不一定）；②学会设计原电池；③掌握标准电池电动势与标准平衡常数的关系（“标准”是重点又是难点）]。

问题3[更上一层楼PPT展示]学生观看视频、讨论、汇报。

视频1：常温下将锌粉和碘粉混合，没有明显现象，往混合物里加入水后，混合物发生了反应，有紫色的气体生成。该反应是一个氧化还原反应，任何的氧化还原反应都可以设计成原电池，那么如何将这个反应设计成一个原电池？用电池符号表示设计的原电池。

视频2：将锌片插入装有水的烧杯中，往一装有碘化钾的素瓷杯里加入碘粉和KI水溶液，然后把素瓷杯放入烧杯中，插入碳棒，连接导线，指针发生旋转。

【教师小结】

视频1说明：①在常温常压下干燥的锌粉和碘粉直接混合不会发生反应；②水可以起催化作用，导致发生快速反应Zn+I2=ZnI2；③有紫红色气体出现，说明该反应是放热反应，导致碘升华；④电池符号：

视频2说明：①电池需要电解质水溶液或熔融液；②要清楚盐桥的作用；③“盐桥”多种多样；④电极导电材料是必需的。

问题4[乘胜追击PPT展示]学生观看视频、讨论、汇报。

视频3：铝与碘组成的原电池与锌-碘原电池类似，但是，电机运转的现象不同，刚开始指针旋转速度较快，后来速度减慢至停下来；如果把铝片拿出来刮一刮铝片表面再放进水里，指针又转了，但一会儿又停了。

【学生讨论】①为什么指针会停下来？②发生了怎样的电极反应和电池反应？

【教师小结】

①“刮一刮铝片”又能放电，说明铝片表面形成了氧化膜；电阻增大，电流减小；②铝-碘电池放电与锌-碘电池放电反应存在很大差异。有视频4为证。

视频4：把铝粉和碘单质混合在一起，没有明显现象，往混合物中加水，可明显看出发生了反应，有紫色的气体生成（与锌-碘反应相似），混合物表面很快出现银白色膜状物质。原因是铝粉和碘单质发生了氧化还原反应，放热，使得未反应的碘单质升华。在氧化还原反应的同时，生成的铝离子水解生成氢氧化铝，受热分解为氧化铝。

所以电极反应是：负极：2Al+3H2O→Al2O3+6H++6e-

正极：I2+2e-→2I-

铝-碘电池反应：2Al+3H2O+3I2→Al2O3+6H++6I-

而锌-碘电池反应：Zn+I2→Zn2++2I-

【深入探讨】

观看视频5：这是实验室模拟铅酸蓄电池的实验，将两块铅片插入装有浓硫酸溶液的烧杯中，用导线连接电动机形成一个闭合回路，指针不动，说明没有电流产生；然后我们将导线连接到外加电源上，进行充电，我们可以观察到阴极铅片上有气泡产生，阳极铅片上有新物质产生，然后再进行放电试验，指针转动，则有电流产生；数分钟后，指针停了下来。请同学们根据视频现象完成讨论题目。

【启发质疑】同学们从视频可以发现哪些问题？

【小组讨论】“雨课堂”投稿。

【引出问题】①为什么开始没有电流产生？②充电时为什么会有气泡产生？再次充电还会这样吗？③放电发生什么反应？④电机为什么会停下来？⑤为什么正、负极的铅片都插到一个烧杯里，两个电极不应该有两个烧杯吗？⑥铅酸蓄电池为什么用浓硫酸？

【小组讨论】讨论结果“雨课堂”投稿。

【点评与小结】

①铅酸蓄电池的两个电极电对分别是PbSO4/Pb和PbO2/PbSO4，电池放电时正极的反应物是PbO2，负极的反应物是Pb，新电池两极都是Pb，未构成电池，所以无法放电。

②新电池充电时，电极反应：

阳极：Pb+2H2O=PbO2+4H++2e-

阴极：4H++2e-=H2↑

电池再次充电时，电极反应：

阳极：PbSO4+2H2O=PbO2+SO42-+4H++2e-

阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

由此可以进一步说明，为什么电池不能过度充电的原因。

③电池放电反应：

④电机停下来的原因就是两电极表面都形成PbSO4膜，电阻增加的结果。

⑤正负极都有硫酸参与反应，所以正负极使用同一电解质溶液，不需要额外的盐桥，这种电池叫单液电池（新知识点）。电池符号:

⑥为什么用浓硫酸呢？根据能斯特方程可以判断，硫酸的浓度越高，电池的电动势越大；放电时虽然硫酸有消耗，但对浓度影响不大，所以可以始终保持电压几乎不变。

【课堂总结】

【前沿知识介绍】

【课后思考题】铅是重金属，对环境会造成污染，为什么铅酸蓄电池现在还在大量使用？

在整个教学过程中，通过案例分析，以问题为导向，由浅入深，层层递进，引导学生学会发现问题、提出问题，并应用所学知识解决问题，达到学以致用的目的，充分体现了“学生中心，产出导向”的理念。该教学案例使学生真正体会到知识的学习不在于“掌握了什么”，重要的是“会做了什么”。

三 结语

基于“学生中心”的课堂教学设计，将教师由传统的知识传授者转化为学生学习的促进者和引导者，从知识记忆到知识理解、应用，再逐级递进上升到分析、评价，从不同角度、用不同方式引导、促进和激励学生学习、思考，使学生知识的学习一步步从认知水平向应用能力发展。