黎文燕

【摘要】? 本課例通過對情景問題的步步探索，由淺入深建立并完善電解池模型，突破教學(xué)難點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“宏觀辨析與微觀探析”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”等核心素養(yǎng)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】? 電解池 證據(jù)推理 模型認(rèn)知

【中圖分類號】 G633.7? ?? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】? A ? ? 【文章編號】? 1992-7711（2020）23-161-02

一、教學(xué)主題內(nèi)容及教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.教學(xué)主題內(nèi)容

《電解池》研究的是如何借助外接直流電源使不能自發(fā)的氧化還原反應(yīng)得以發(fā)生，能使學(xué)生對氧化還原反應(yīng)有更深刻的理解，豐富學(xué)生制備物質(zhì)及工業(yè)生產(chǎn)的視角。本內(nèi)容可分為2課時，第1課時主要讓學(xué)生從微觀上認(rèn)識電解池中微粒的移動和反應(yīng)本質(zhì)，掌握兩個電極的反應(yīng)過程，從而建立電解池的思維模型，為后面的電解池應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

2.教學(xué)現(xiàn)狀分析

電解池是一個模型化很強(qiáng)的內(nèi)容，但很多同學(xué)覺得很難，筆者認(rèn)為有以下幾個原因：

（1）將電解池原理與原電池原理相互混淆，沒有從根本上理解原電池與電解池的本質(zhì)原理及其聯(lián)系，死記硬背知識，這很容易造成記憶混亂，一段時間沒有接觸就忘記。

（2）注意力不足的學(xué)生，面對較枯燥的原理內(nèi)容，聽老師講解容易走神。同時講解過程中會出現(xiàn)很多化學(xué)用語，如正極負(fù)極、陰極陽極、陰離子陽離子、得電子失電子，氧化反應(yīng)還原反應(yīng)等，若學(xué)生沒有及時理清當(dāng)中關(guān)系會聽得一頭霧水，失去深入學(xué)習(xí)的興趣和動力。

（3）學(xué)生沒有認(rèn)識到兩極離子放電順序的重要性，不能很好地理解并掌握放電順序，導(dǎo)致解題關(guān)鍵知識點(diǎn)缺失。

二、教學(xué)思想與創(chuàng)新點(diǎn)

為解決上述問題以及在課堂上提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，筆者對教學(xué)設(shè)計(jì)作如下改進(jìn)：

1.結(jié)合生活和當(dāng)前新冠疫情的熱點(diǎn)時事，創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的教學(xué)情景，讓學(xué)生感受化學(xué)學(xué)科的價值，提升學(xué)習(xí)興趣。并將情景問題進(jìn)行重新分解和深入探究，在此過程中建立并完善電解池模型，教學(xué)環(huán)節(jié)由淺入深，問題一環(huán)扣一環(huán)，將各個環(huán)節(jié)聯(lián)系起來形成板塊化教學(xué)，保持學(xué)生思維的連續(xù)性，有助于學(xué)生注意力的集中。

2.在學(xué)習(xí)電解池原理前理清原電池與電解池之間的區(qū)別和聯(lián)系，認(rèn)識原電池是電源內(nèi)部自發(fā)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電流，而電解池則是電源外接兩個電極，利用電源產(chǎn)生的電流在外電路引發(fā)不能自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。整個過程以電子的流動方向?yàn)榫€索，幫助學(xué)生理解兩個原理的本質(zhì)及其聯(lián)系，有助于學(xué)生知識的生成和對原理的理解。

3.通過學(xué)生的分析和探究過程突破教學(xué)難點(diǎn)。電解池的原理容易讓學(xué)生感覺混亂，需要學(xué)生自己建立電解過程的系統(tǒng)分析思路，教師無法代勞。因此在教師引導(dǎo)下初建模型之后，讓學(xué)生根據(jù)步驟自己分析陌生電解池原理，理清分析思路。并在完成任務(wù)的過程中引發(fā)新的問題，引起學(xué)生探究的欲望，然后請學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究的方案，通過實(shí)驗(yàn)探究得出結(jié)論，學(xué)生印象深刻。

4.注重學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。（1）結(jié)合抗疫現(xiàn)狀，讓學(xué)生感受生活處處需要化學(xué)，通過學(xué)科價值引領(lǐng)學(xué)習(xí)興趣，提升社會責(zé)任感。（2）請學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推斷電子的流向、離子的移動方向、得失電子情況，寫出電極方程式——通過宏觀——微觀——符號三重表征提高學(xué)生宏觀辨析與微觀探析的核心素養(yǎng)。（3）通過對電解水實(shí)驗(yàn)的分析初步建立電解池模型，再應(yīng)用模型分析陌生電解池，并在分析過程中對遇到的問題作出合理猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，完善模型，再應(yīng)用完善的模型解決新的化學(xué)問題，提高學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.通過對電解水實(shí)驗(yàn)的分析，從微觀視角認(rèn)識電子的流動方向，離子的移動方向，得失電子情況，初步建立電解池模型。

2.通過分析制備84消毒液（用石墨作電極電解氯化鈉溶液）的原理鞏固電解池模型。

3.通過對電解氯化鈉溶液可能出現(xiàn)的情況作出猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、總結(jié)放電順序，完善電解池模型，并提升證據(jù)推理能力。

4.通過對84消毒液作用和制備的研究，感受化學(xué)知識的價值，提升社會責(zé)任感。

四、教學(xué)流程

五、教學(xué)實(shí)錄

環(huán)節(jié)一：結(jié)合生活與抗疫時事導(dǎo)入，提升學(xué)習(xí)興趣

【情景導(dǎo)入】抗擊疫情，從消毒開始

資料1：“84消毒液”，廣泛應(yīng)用于家庭，賓館，醫(yī)院，飯店等公共場所的物體表面消毒，制法：可通過石墨作電極電解NaCl溶液制得含NaClO的溶液。

資料2：2020年2月8日知乎日報報道：由于新冠病毒疫情蔓延，口罩、酒精、消毒液等物資非常緊缺，有網(wǎng)友利用自己專業(yè)的化學(xué)知識通過電解NaCl溶液自制消毒液。

【教師點(diǎn)撥】學(xué)好化學(xué)，能在危急時候幫上大忙，也能為社會作出許多貢獻(xiàn)！這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)什么是電解，并學(xué)習(xí)怎么制備84消毒液。

環(huán)節(jié)二：通過電解水實(shí)驗(yàn)了解電解和電解池，并初步建立電解池模型

【教師引導(dǎo)】電解池原理和原電池原理是電化學(xué)的兩大重要原理。原電池是發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，失去的電子由負(fù)極移向正極而產(chǎn)生電流的過程（化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）。若將直流電源另外連接兩個電極并通過電解質(zhì)溶液，借助電流則可以引發(fā)氧化還原反應(yīng)。84消毒液就是通過石墨作電極電解NaCl溶液制得。但NaCl溶液由兩種物質(zhì)混合而成，我們可以先從電解單一物質(zhì)開始研究。若NaCl溶液中沒有NaCl，只有水能否發(fā)生反應(yīng)？

【學(xué)生回顧】結(jié)合裝置圖回顧用石墨電解水的實(shí)驗(yàn)

【教師點(diǎn)撥】如果沒有電流通過，水能否自發(fā)分解為氫氣和氧氣？

【學(xué)生總結(jié)】電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。

將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池（電解槽）。

【提出問題】電解池是如何做到將不能自發(fā)的氧化還原反應(yīng)得以發(fā)生？

【教師引導(dǎo)學(xué)生思考】

通電前，水中存在什么離子？這些離子能否自由移動？通電后，電子如何移動？電子從電源負(fù)極流入陰極，陰極會帶什么電？帶負(fù)電的陰極會吸引什么離子？被吸引過來的H+經(jīng)過什么過程生成H2？

【初建模型】陰極吸引陽離子，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)

【教師引導(dǎo)學(xué)生思考】

電子從陽極流入電源正極，陽極會帶什么電？帶正電的陽極會吸引什么離子？被吸引過來的OH-經(jīng)過什么過程生成O2？

【初建模型】陽極吸引陰離子，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)

環(huán)節(jié)三：運(yùn)用所學(xué)的電解池模型分析制備84消毒液的過程

【教師引導(dǎo)】現(xiàn)在看大家能否分析84消毒液是怎么制備的，往水中加入NaCl變成NaCl溶液，反應(yīng)會發(fā)生什么變化？

【學(xué)生任務(wù)一】根據(jù)步驟分析用石墨作電極電解NaCl溶液的原理

（1）在圖中標(biāo)出正負(fù)極、陰陽極。

（2）標(biāo)出電子移動方向和電極帶電情況

（3）分析溶液中存在的離子，標(biāo)出離子的移動方向

（4）陰極的離子會得電子還是失電子？

陽極的離子會得電子還是失電子？

（5）嘗試寫出兩極的電極反應(yīng)方程式

環(huán)節(jié)四：通過對遇到的問題提出猜想——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探究電解NaCl溶液發(fā)生的電極反應(yīng)，并進(jìn)一步完善電解池原理。

【學(xué)生提問】陰極吸引Na+和H+，哪個離子得電子？陽極吸引Cl-和OH-，又哪個離子失電子？

【教師點(diǎn)撥】同學(xué)們能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證兩極到底發(fā)生哪個反應(yīng)？

【學(xué)生任務(wù)二】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證兩極的反應(yīng)

提示：用石墨作電極電解NaCl溶液，

陰極若是Na+得電子會生成什么？若是H+得電子會生成什么？

陽極若是Cl-失電子會生成什么？若是OH-失電子會生成什么？

【學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)方案】連接直流電源，用石墨作電極電解NaCl溶液，觀察陰極有固體析出還是有氣泡產(chǎn)生;收集陽極產(chǎn)生的氣體，分別用帶火星的木條和濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗(yàn)生成的氣體。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究】學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究用石墨作電極電解NaCl溶液的兩極反應(yīng)

【展示匯報】陰極有氣泡產(chǎn)生，說明是H+得電子生成H2;陽極產(chǎn)生的氣體不能使帶火星的木條復(fù)燃，能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)色，說明是Cl-失電子生成Cl2.

【師生共同總結(jié)】制備84消毒液的原理

【教師點(diǎn)撥】為什么陰極得電子的是H+而不是Na+，陽極失電子的是Cl-而不是OH-？這主要與離子的得電子能力和失電子能力有關(guān)

金屬單質(zhì)的失電子能力：KCaNaMgAlZnFeSnPb（H2）CuHgAg PbAu

金屬單質(zhì)失電子能力越強(qiáng)，則對應(yīng)陽離子的得電子能力越弱。

【師生共同總結(jié)】陰陽極的離子放電順序：

陰極：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

陽極：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根（SO42-、NO3-、CO32-等）>F-

【提出問題】若電解質(zhì)溶液不變，更換電極材料，還能否制得84消毒液？

【學(xué)生任務(wù)三】

已知：活動性排在Ag之前的金屬（包括Ag）的失電子能力強(qiáng)于溶液中的陰離子。

（1）要制備84消毒液，能否將電解NaCl溶液的陽極材料換成Cu？

（2）能否將陰極材料換成Cu？

【學(xué)生展示匯報并補(bǔ)充總結(jié)】陽極的放電順序：活性電極（Ag及之前的金屬）>S2->I->Br->Cl->OH-…

環(huán)節(jié)五：應(yīng)用完善的電解池模型分析陌生電解池的反應(yīng)

【學(xué)生任務(wù)四】

1.寫出用石墨作電極電解CuCl2溶液的兩極反應(yīng)方程式

2.寫出用Fe作電極電解CuCl2溶液的兩極反應(yīng)方程式

六、教學(xué)效果與反思

1.我校學(xué)生基礎(chǔ)比較薄弱，注意力集中能力不足，教學(xué)設(shè)計(jì)需要環(huán)環(huán)相扣。該教學(xué)設(shè)計(jì)經(jīng)過修改，將情景問題進(jìn)行重新組織，增強(qiáng)了每個環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，教學(xué)設(shè)計(jì)由淺入深，圍繞情景問題層層推進(jìn)，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，探究問題，將知識一步步滲透，教學(xué)難點(diǎn)得以突破，基礎(chǔ)較差的同學(xué)也能跟得上。

2.核心素養(yǎng)需要在課堂活動中提升。面對當(dāng)今的高考模式，教和學(xué)不能只停留在知識層面，更要重視知識、能力的形成過程，學(xué)科核心素養(yǎng)的提升，而核心素養(yǎng)如何落地？這需要教師創(chuàng)設(shè)問題情境，鋪設(shè)探究路徑，讓學(xué)生在主動的科學(xué)探究中掌握研究方法。該教學(xué)設(shè)計(jì)在圍繞問題情景步步探索的過程中，提升了學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“宏觀辨析與微觀探析”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”等核心素養(yǎng)。

3.教學(xué)環(huán)節(jié)不一定要按照課本提供的素材進(jìn)行設(shè)計(jì)。人教版課本提供的素材是電解氯化銅溶液，此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯比較容易進(jìn)行推理，但在新的情景素材下，可以將課本素材作適當(dāng)?shù)恼?，使教學(xué)環(huán)節(jié)更加流暢，學(xué)生更愿意學(xué)習(xí)和探究，這才是課堂的根本。

[ 參? 考? 文? 獻(xiàn) ]

[1]郭浩玉.構(gòu)建電解池模型落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)[C].廣州：廣州市教研院，2019-12-20.

[2]劉鳳艷.證據(jù)推理模型認(rèn)知[C].廣州：廣州市教研院，2019-12-20.

[3]王兆允.高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的培養(yǎng)[J].課程教育研究，2018（15）：104-105.

[4]趙珊珊，陸昌炘.選準(zhǔn)代表物開辟探究路徑培育核心素養(yǎng)[J].化學(xué)教育（中英文），2019，40（9）：32-36.