以電化學(xué)教學(xué)內(nèi)容為依托，以新課標(biāo)為藍(lán)本，在以“素養(yǎng)為本”的教學(xué)理念下，通過(guò)形式多樣的情境教學(xué)，產(chǎn)生一個(gè)個(gè)任務(wù)驅(qū)動(dòng)誘發(fā)思維，讓知識(shí)體系在解決任務(wù)的過(guò)程中構(gòu)建。本文從五種情境的設(shè)定展開(kāi)，闡述了通過(guò)情境教學(xué)發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，落實(shí)立德樹(shù)人教育目標(biāo)的具體做法。

一、問(wèn)題提出

2018年1月，教育部頒布了《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)），明確了普通高中教育的目標(biāo)定位。學(xué)生從課本上獲取知識(shí)的最終目的是要轉(zhuǎn)化為能力并服務(wù)于社會(huì)。這就需要提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，學(xué)校的主戰(zhàn)場(chǎng)是課堂，在課堂教學(xué)中將知識(shí)內(nèi)化為能力，形成化學(xué)學(xué)科觀念，以發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。在以“素養(yǎng)為本”的教學(xué)理念下，學(xué)習(xí)不再是簡(jiǎn)單的傳授，而是引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)體系，這種建構(gòu)過(guò)程需要一定的情境作為載體，在情境中承載著一個(gè)個(gè)任務(wù)和問(wèn)題。在任務(wù)問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生培養(yǎng)了能力，發(fā)展了素養(yǎng)。問(wèn)題情境設(shè)定越真實(shí)，越能承載問(wèn)題。教師為學(xué)生搭建重要平臺(tái)，學(xué)生才能在這個(gè)平臺(tái)上將已有知識(shí)與創(chuàng)設(shè)的情境通過(guò)思維的紐帶在合作、討論中形成化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

電化學(xué)教學(xué)內(nèi)容分布在必修和選修兩本教材中，必修部分只討論原電池和簡(jiǎn)單的化學(xué)電源，在選修部分增加了電解池及金屬的腐蝕與防護(hù)，教材這樣編寫(xiě)體現(xiàn)出對(duì)知識(shí)掌握的螺旋式上升過(guò)程，所以教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要本著不隨意拔高、從學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平出發(fā)，如此才能設(shè)計(jì)出符合學(xué)生思維認(rèn)知水平的教學(xué)情境。學(xué)習(xí)建構(gòu)主義理論使我認(rèn)識(shí)到學(xué)生對(duì)知識(shí)的建構(gòu)在其學(xué)習(xí)的過(guò)程中就已經(jīng)產(chǎn)生了。電化學(xué)中有豐富的情境素材，如電動(dòng)自行車用的鉛酸電池和手機(jī)用的鋰離子電池，還有各種科研資料所呈現(xiàn)出的新型電池，都讓學(xué)生體驗(yàn)到科技的進(jìn)步。同時(shí)，電化學(xué)也是每年高考的高頻考點(diǎn)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境設(shè)計(jì)多層次、多視角的問(wèn)題鏈，引導(dǎo)學(xué)生用已學(xué)知識(shí)去解決問(wèn)題，在解決問(wèn)題的過(guò)程中建構(gòu)知識(shí)體系，這有利于學(xué)生核心素養(yǎng)的落實(shí)與培養(yǎng)。新課標(biāo)里提出從五個(gè)方面發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，這五個(gè)方面是宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。

二、課例的設(shè)計(jì)與實(shí)施

1.科學(xué)史話情境設(shè)計(jì)——電池的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明

問(wèn)題情境：生活中司空見(jiàn)慣的電池是怎么被發(fā)現(xiàn)與發(fā)明的？有什么有趣的故事？

教師引導(dǎo)學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)上尋找電池的發(fā)展史：查詢的過(guò)程中，體驗(yàn)著一個(gè)個(gè)歷史人物在電池發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的精彩瞬間。意大利解剖學(xué)家伽伐尼醫(yī)師在1780年解剖青蛙時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于金屬器械碰到肌肉而使青蛙腿部的肌肉抽搐，從此開(kāi)啟了電池的發(fā)明之旅，特別要提的是意大利科學(xué)家亞歷山德羅·伏特，他對(duì)前人的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象感興趣，卻不茍同其觀點(diǎn)，于是玩起了游戲：他用導(dǎo)線連接一個(gè)金幣和一個(gè)銀幣通上電源，然后把這兩個(gè)硬幣同時(shí)放在自己的舌頭上，瞬間舌頭發(fā)麻。這是何等的科學(xué)獻(xiàn)身精神??！他就是從“玩”中不斷總結(jié)規(guī)律，寫(xiě)出了有價(jià)值的論文，在1800年3月20日把自己的研究成果呈現(xiàn)給世人。隨后的60年中，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)發(fā)明了碳鋅電池，這是干電池的鼻祖，又過(guò)了17年，最早的干電池被發(fā)明出來(lái)，并獲得廣泛應(yīng)用。這段歷史讓學(xué)生明白：電池的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明有一百多年，經(jīng)歷了至少四位有貢獻(xiàn)的科學(xué)工作者的努力。若沒(méi)有觀察力與細(xì)心，又怎能有最初的“生物電”？若沒(méi)有興趣使然的“玩”，又何來(lái)“伏達(dá)電池”？以及現(xiàn)在形形色色的蓄電池、燃料電池？通過(guò)化學(xué)史的教學(xué)，讓學(xué)生明白任何不經(jīng)意的現(xiàn)象都有可能是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，任何一個(gè)成熟的技術(shù)都是前人不懈努力的結(jié)果， 這難道不是“證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”這些核心素養(yǎng)實(shí)施的好材料嗎？其實(shí)在我們的課堂上，潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地設(shè)計(jì)類似這樣的教學(xué)情境，從內(nèi)心喚起學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造的欲望，使他們明白“任何發(fā)明都是從實(shí)踐中來(lái)到實(shí)踐中去”的哲學(xué)辯證觀點(diǎn)，不僅能很好地提升學(xué)生的思維品質(zhì)，還可以培養(yǎng)他們對(duì)科學(xué)的探索奉獻(xiàn)精神。

2.趣味實(shí)驗(yàn)情境——水果電池的探究

問(wèn)題情境：哪些水果能組成原電池？電流大小如何？影響因素有哪些？如何改進(jìn)？

學(xué)生從原電池的形成條件并且聯(lián)系物理知識(shí)知道電子是從低電勢(shì)流向高電勢(shì)的，兩電極電勢(shì)差越大，電流強(qiáng)度越大，電解質(zhì)溶液的濃度大小也對(duì)電流產(chǎn)生影響。為了增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，教師特意安排了一節(jié)水果電池的探究課。學(xué)生帶上不同的水果，教師準(zhǔn)備必要的金屬導(dǎo)體、導(dǎo)線、電流表等。開(kāi)始時(shí)，學(xué)生是隨意地連接組裝電池，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)程度不同時(shí)就產(chǎn)生了疑惑，于是幾個(gè)學(xué)生主動(dòng)探討起來(lái)，他們發(fā)現(xiàn)不同水果組成的電池指針偏轉(zhuǎn)不同，其中檸檬水果電池偏轉(zhuǎn)最大；但同一種水果電池，兩個(gè)電極分別是鎂—銅、鐵—銅，其電流表指針偏轉(zhuǎn)前者大；都用檸檬水果味電池，都用鐵—銅做電極時(shí)發(fā)現(xiàn)插入水果的深度也影響電流的大?。话褍蓚€(gè)電極的距離變大，發(fā)現(xiàn)電流變?nèi)酢W(xué)生在探究、發(fā)現(xiàn)、討論中感悟著“真實(shí)驗(yàn)”帶來(lái)的愉快。從水果的種類、水果的酸甜度（成熟度）、電極材料、電極間的距離、電極插入水果的深度等角度大膽進(jìn)行探究，總結(jié)出這些都是影響水果電池產(chǎn)生電流大小的因素。看似一節(jié)與高考考試無(wú)關(guān)的課，但其影響深遠(yuǎn)。本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)是先讓學(xué)生“玩”，在“玩”中找到問(wèn)題、誘發(fā)思維、產(chǎn)生質(zhì)疑、共同討論、提出探究的問(wèn)題和假設(shè)，并根據(jù)假設(shè)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案、探索實(shí)驗(yàn)中的意外現(xiàn)象，然后基于現(xiàn)象進(jìn)行問(wèn)題分析，最后得出相應(yīng)結(jié)論。這雖然是一個(gè)簡(jiǎn)單的興趣探究實(shí)驗(yàn)，但也讓學(xué)生在“玩”中體驗(yàn)到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)比得出結(jié)論更重要，同時(shí)也體驗(yàn)到控制變量是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要思維要素。這其中“證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”等核心素養(yǎng)得以凝練，使學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性得以發(fā)展，也培養(yǎng)了他們合作探究的團(tuán)隊(duì)精神。

3.遞進(jìn)問(wèn)題情境——概念規(guī)律的動(dòng)態(tài)認(rèn)知

問(wèn)題情境：電解池中只有離子才能在電極上放電嗎？電解時(shí)陽(yáng)（陰）離子能在陽(yáng)（陰）極放電嗎？?jī)蓸O反應(yīng)一定按離子放電順序進(jìn)行嗎？存在所謂的“亂放電”現(xiàn)象嗎？

學(xué)生對(duì)于電化學(xué)中原電池和電解池的工作原理比較容易掌握，知道離子在電極上放電都遵循一定的規(guī)律，但有沒(méi)有所謂的“亂放電”現(xiàn)象呢？比如，分子放電？陽(yáng)離子在陽(yáng)極放電？陰離子在陰極放電？含氧酸根參與放電呢？當(dāng)問(wèn)題提出后，學(xué)生不知所措，于是從高考真題中選取有“教”的價(jià)值的題作為問(wèn)題情境，我們通過(guò)設(shè)疑，誘發(fā)學(xué)生思維。

在2018江蘇卷中有一題，要求學(xué)生利用電解原理用惰性電極電解HNO3和HNO2的混合溶液，從而獲得較濃的硝酸。按照電解規(guī)律陽(yáng)極放電離子是OH-，產(chǎn)生氧氣，但與題意所述獲得濃的硝酸相去甚遠(yuǎn)，這就使學(xué)生產(chǎn)生了思維疑點(diǎn)，該如何破解？教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合元素化合物的知識(shí)：OH-放電產(chǎn)生的氧氣將具有還原性的HNO2氧化，就會(huì)生成HNO3，這樣兩個(gè)反應(yīng)疊加后的結(jié)果就是HNO2-2e-+ H2O=3H++NO3-。HNO2是分子，也在電極上能放電，可見(jiàn)分子也可在電極上參與電極反應(yīng)，其核心問(wèn)題是要有得失電子的微粒。

2013年重慶高考題中用電化學(xué)法降解含NO3-的廢水，以獲得硝酸的實(shí)例，也是在陰極發(fā)生電極反應(yīng)2NO3-+12H++10e-= N2↑+6H2O，可以看出此時(shí)是陰離子在陰極放電的事實(shí)。無(wú)獨(dú)有偶，2014北京卷中，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成電解酸性的FeCl2的廢液使FeCl3再生的實(shí)驗(yàn)時(shí)用到電解手段，其陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Fe2+-e-=Fe3+，離子的還原性還與電壓有關(guān)，也可能是2Cl--2e-=Cl2，Cl2又將Fe2+氧化成Fe3+，從而使FeCl3再生。這其中就體現(xiàn)了兩極反應(yīng)不一定按離子放電順序進(jìn)行，而是要受濃度、溫度、酸堿性、電壓等因素的影響。

我們通過(guò)以上三個(gè)習(xí)題練習(xí)，先提出問(wèn)題， 設(shè)置思維疑點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致學(xué)生思維與認(rèn)知的沖突，使其對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生懷疑，這時(shí)引導(dǎo)學(xué)生首先明確電極放電的實(shí)質(zhì)是發(fā)生氧化或還原的微粒，與是否為陰陽(yáng)離子無(wú)關(guān)?？梢允欠肿樱瑥亩q證的認(rèn)知電極反應(yīng)，引發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)電化學(xué)中“氧化還原理論”的核心指導(dǎo)地位。其次，使學(xué)生明確任何規(guī)律都有一定的使用范圍，要建立從動(dòng)態(tài)變化的思維視角看待離子的放電順序，建立濃度、溫度、酸堿性、電壓等對(duì)微粒氧化性、還原性的影響的思維認(rèn)知模型。學(xué)會(huì)將對(duì)立統(tǒng)一思想和定性定量相結(jié)合，揭示化學(xué)變化的本質(zhì)特征，凝練“變化觀念與平衡思想”這一核心素養(yǎng)。

進(jìn)一步創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：構(gòu)成原電池的條件中一定要有一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)嗎？再次引發(fā)思維“大地震”，難道不是嗎？若不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，哪有電子的得失？沒(méi)有電子的定向移動(dòng)怎么形成電流？這一系列的問(wèn)題，首先要拿事實(shí)說(shuō)話，教師展示一段報(bào)道：“挪威和荷蘭正在開(kāi)發(fā)一種能源，這種能源是由于海水和淡水的濃度不同，海水對(duì)于淡水存在滲透壓以及稀釋熱、吸收熱、濃淡電位差等濃度差能，這種濃度差能可以使溫度升高將近0.1℃，這種能源是一種可再生的海洋能源。如果把世界上所有的海港結(jié)合起來(lái)，這一能源將相當(dāng)于電力需求的20%?！边@段報(bào)道從能量轉(zhuǎn)換的角度出發(fā)，拓寬了學(xué)生的思維，指導(dǎo)他們分析和考慮鹽差能和電能的轉(zhuǎn)換，它類似于化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故而就不難理解電池沒(méi)有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，沒(méi)有了“動(dòng)力”基礎(chǔ)，也會(huì)由于濃度差能形成“濃差電池”，這就對(duì)原電池的形成條件有了更深刻的認(rèn)識(shí)。這樣的問(wèn)題創(chuàng)設(shè)無(wú)疑能拓寬學(xué)生思維，對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)人才具有“助推劑”的作用。

4.創(chuàng)設(shè)習(xí)題情境——試題的發(fā)展與思辨

問(wèn)題情境：兩道對(duì)比題。

例題1：電解法處理酸性含鉻廢水（主要含有Cr2O72-）時(shí)，以鐵板作陰、陽(yáng)極處理過(guò)程中存在反應(yīng) Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr（OH）3形式除去，問(wèn)電路中每轉(zhuǎn)移6mol電子，最多有__________mol Cr2O72-被還原。（答案： 0.5）

例題2：實(shí)驗(yàn)室模擬電解法處理含六價(jià)鉻的工業(yè)廢水，如圖裝置將主要有害物Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+（無(wú)害）除去。得到如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

實(shí)驗(yàn)中，理論上電路中每通過(guò)6mol電子，則有__________mol Cr2O72-被還原。（答案：1.5）

同一個(gè)問(wèn)題，為什么兩個(gè)題的結(jié)論不同，按照電化學(xué)中最核心的問(wèn)題分析Cr2O72-在陰極放電完全可以，與上述2013年重慶高考題中NO3-在陰極放電類似（Cr2O72-在陰極放電的電極反應(yīng)式為：Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O）。而2013年高考大綱卷為什么沒(méi)有考慮呢？這除了與題干信息有關(guān)外，教師要引導(dǎo)學(xué)生辯證看待高考真題，其實(shí)它也在不斷的發(fā)展中，有些問(wèn)題可能是當(dāng)時(shí)有意回避和降低難度所為。教師引導(dǎo)學(xué)生要辯證看待高考試題，這也凝練了要用發(fā)展的思維視角看問(wèn)題，如此才能培養(yǎng)出有健全思維的人。

5.新科技新發(fā)現(xiàn)情境——技術(shù)的應(yīng)用與改進(jìn)

問(wèn)題情境：有關(guān)膜技術(shù)廣泛應(yīng)用，在生產(chǎn)實(shí)際中，如圖1所示（用電化學(xué)手段制備FeCl3，從而使FeCl3再生的示意圖），請(qǐng)問(wèn)有需要改進(jìn)嗎？

教師引導(dǎo)學(xué)生分析得出，陽(yáng)離子交換膜左側(cè)為陽(yáng)極區(qū)，F(xiàn)e2+-e-=Fe3+，右側(cè)為陰極區(qū)，2H++e-=H2，讓學(xué)生分析此時(shí)是陽(yáng)離子交換膜，根據(jù)離子移動(dòng)規(guī)律，左側(cè)的Fe3+、Fe2+會(huì)移向右側(cè)，會(huì)與右側(cè)的OH-結(jié)合形成沉淀。這樣會(huì)影響Fe3+的再生，故而該裝置在設(shè)計(jì)上有待改進(jìn)。我們引導(dǎo)學(xué)生從膜的作用入手，在陽(yáng)離子交換膜的右側(cè)陽(yáng)極區(qū)增加一個(gè)陰膜（圖2），在兩膜之間加入NaCl溶液，右側(cè)陰極區(qū)加入含少量NaOH的水，這樣就不會(huì)影響到FeCl3的再生純度，又在陰極區(qū)不影響H+放電，額外地又獲得了NaOH，這種改進(jìn)理念正是“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”素養(yǎng)的體現(xiàn)，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，針對(duì)化工工藝中存在的設(shè)計(jì)缺憾，提出解決方案和改進(jìn)措施，將節(jié)約成本、循環(huán)利用、環(huán)境保護(hù)等觀念滲透在改進(jìn)工藝的過(guò)程中，這些對(duì)于學(xué)生最終形成學(xué)科核心素養(yǎng)、發(fā)展關(guān)鍵能力是十分必要的。

三、反思教學(xué)

高中化學(xué)教學(xué)模塊中電化學(xué)是重要的一部分內(nèi)容，涉及在必修和選修兩個(gè)課程結(jié)構(gòu)中，不論是初學(xué)者還是高三復(fù)習(xí)學(xué)生總感到這部分內(nèi)容記不住、有些亂、方程式多。但這部分內(nèi)容又是高考的必考內(nèi)容，所以通過(guò)課程內(nèi)容情境化，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)問(wèn)題鏈，感受電化學(xué)中的一些反?，F(xiàn)象，使學(xué)生明確任何規(guī)律都有一定的使用范圍，建立從動(dòng)態(tài)變化的思維視角看待離子的放電順序，這也就解決了記不住、有些亂的問(wèn)題了。電化學(xué)的高考真題能很好地體現(xiàn)最新型的化學(xué)電源，也為教學(xué)提供了很好的習(xí)題情境，所以依托高考真題，展開(kāi)對(duì)電化學(xué)的學(xué)習(xí)和深化，明確電化學(xué)的最核心的問(wèn)題是在氧化還原理論指導(dǎo)下，充分理解和認(rèn)識(shí)原電池和電解池中離子的移動(dòng)規(guī)律、放電原理，從而解決工業(yè)生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問(wèn)題，以此促進(jìn)學(xué)生自主分析、主動(dòng)參與的意識(shí)。

教師在教學(xué)中應(yīng)善于從眾多的、豐富的信息中挖掘有價(jià)值的線索創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，誘發(fā)學(xué)生思維，在真實(shí)的情境下形成有效能的任務(wù)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行加工和處理形成自己的認(rèn)識(shí)，以最有效的對(duì)話即自我對(duì)話讓知識(shí)內(nèi)化于心，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的形成和發(fā)展，落實(shí)立德樹(shù)人的教育目標(biāo)。

作者單位 " 西安市鐵一中學(xué)