一、問(wèn)題提出

新課程改革強(qiáng)調(diào)教育者要積極探索以情境、問(wèn)題為導(dǎo)向，提倡互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式、體驗(yàn)式的課堂教學(xué)模式。論證式探究教學(xué)模式（Argument-Driven Inquiry instructional Model）簡(jiǎn)稱ADI。該教學(xué)模式建立在構(gòu)建主義理論和認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，將活動(dòng)探究和教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合，教師引導(dǎo)學(xué)生參與到論證和探究的過(guò)程中。Driver，Newton和Osborne認(rèn)為學(xué)生在經(jīng)歷論證中獲取了科學(xué)知識(shí)、本質(zhì)原因、模型構(gòu)建、猜想與主張等一系列過(guò)程的學(xué)習(xí)就是學(xué)習(xí)如何去思考，就是沉浸式學(xué)習(xí)的過(guò)程，有利于學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展。

在實(shí)際教學(xué)中教師往往急于傳授知識(shí)：給出電解池的工作原理、構(gòu)成條件、放電順序，反復(fù)練習(xí)不同電解池裝置的電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，學(xué)生學(xué)得枯燥乏味，教學(xué)效果也不盡如人意！ADI教學(xué)模式有助于學(xué)生深入理解科學(xué)概念、有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。該教學(xué)模式的步驟（見(jiàn)圖1）。

二、教學(xué)分析

（一）目標(biāo)分析

認(rèn)識(shí)電解裝置是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量的具體應(yīng)用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)自主探究構(gòu)建電解池的工作原理、構(gòu)成條件，建立相應(yīng)的工作原理模型；利用構(gòu)建的模型結(jié)合新電解裝置的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出離子放電順序的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律；提升宏（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）、微（微粒的移動(dòng)）、符（電極反應(yīng)式和電解總反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)）三重表征能力。通過(guò)分析不同電壓下惰性電極電解FeCl2溶液的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，體會(huì)離子的放電順序、濃度和電解的電壓有關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生變化觀念與平衡思想的化學(xué)核心素養(yǎng)，避免思維固化。

（二）學(xué)情分析

已具備的基礎(chǔ)：剛剛學(xué)習(xí)了原電池的工作原理，具備了利用氧化還原理論分析電極反應(yīng)的能力，知道電池裝置中離子、電子的移動(dòng)方向。在初中已學(xué)過(guò)電解水能生成氫氣和氧氣；在必修2第八章第一節(jié)自然資源的開(kāi)發(fā)利用中已了解了工業(yè)上用電解法制備活潑的金屬鈉、鎂、鋁；知道氯化鈉溶液電解的產(chǎn)物是燒堿、氫氣和氯氣。以上僅處于淺層次的了解，缺少對(duì)電解本質(zhì)原因的認(rèn)識(shí)。另外，從情感上電解和生活離得太遠(yuǎn)，電解主要用在工業(yè)上，難以引起學(xué)生情感的共鳴。

學(xué)習(xí)的疑難點(diǎn)：電解池的工作原理和兩極的放電順序比較抽象，學(xué)起來(lái)比較枯燥乏味，學(xué)習(xí)的主要困難在判斷放電順序，不能將氧化還原反應(yīng)中的先后規(guī)律遷移到電解池的放電順序上。

能挖掘的優(yōu)勢(shì)：高二的學(xué)生化學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備較多，具備分析、解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力，具備一定的概括整理能力。教師可利用實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣；利用教學(xué)模型的構(gòu)建和完善，培養(yǎng)學(xué)生解決陌生的電解池的能力，培養(yǎng)模型認(rèn)知能力。

三、ADI模式下的教學(xué)流程

（一）設(shè)計(jì)框架（見(jiàn)文末圖2）

（二）教學(xué)過(guò)程

▲環(huán)節(jié)一 引入情境定任務(wù)

實(shí)驗(yàn)情境：凈化空氣，環(huán)境的消毒是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，你知道用一根USB消毒液生成器（展示圖片）和廚房里的食鹽在家里就能輕松制作消毒劑嗎？

教師演示：考慮到電源比較大，學(xué)生使用不方便，用汽車(chē)充電寶作電源，用滴有酚酞的飽和食鹽水為電解質(zhì)溶液，連接電路，觀察到溶液顏色先變紅然后褪色，過(guò)程中偶爾還會(huì)出現(xiàn)紅色但很快消失。

學(xué)生：很感興趣，看到現(xiàn)象比較興奮。

任務(wù)問(wèn)題1：溶液變紅是什么原因？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明。紅色為什么消失？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明。

學(xué)生1：紅色消失可能是酚酞被氧化了。

學(xué)生2：NaOH被氯氣反應(yīng)完了。

學(xué)生3：NaOH溶液太濃了。

教師追問(wèn)：如何用實(shí)驗(yàn)證明？

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：向褪色后的溶液中滴加酚酞或NaOH溶液或加水稀釋，滴加酚酞時(shí)溶液恢復(fù)紅色，說(shuō)明學(xué)生1的猜想正確。

（設(shè)計(jì)意圖：以消毒液為話題實(shí)驗(yàn)自制消毒劑，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心。從已知的電解NaCl溶液的反應(yīng)猜想消毒液形成的原因，思考電解NaCl溶液的實(shí)驗(yàn)裝置，激發(fā)學(xué)生思考現(xiàn)象背后的本質(zhì)原因，建構(gòu)新舊知識(shí)間的聯(lián)系。）

▲環(huán)節(jié)二 實(shí)驗(yàn)探究得結(jié)論

分組探究：以2B鉛筆芯為電極，用水寶寶作固定電極的載體以保證兩電極間隔一定的距離，用小玻璃瓶盛裝約10 mL滴有酚酞的飽和食鹽水，用9 V干電池作電源。組內(nèi)代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

學(xué)生1：與電源正極相連的石墨棒上產(chǎn)生氣體，與電源負(fù)極相連的石墨棒上產(chǎn)生氣體且由電極附近變紅逐漸向水寶寶外擴(kuò)散。

學(xué)生2：用濕潤(rùn)的淀粉KI試紙靠近與電源正極相連的水寶寶附近，發(fā)現(xiàn)變藍(lán)。

任務(wù)問(wèn)題2：①根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象書(shū)寫(xiě)兩極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式，思考能量轉(zhuǎn)化的形式？②構(gòu)建裝置中電子和離子的移動(dòng)方向和電極反應(yīng)類型的模型。

學(xué)生：小組合作，組內(nèi)代表匯報(bào)結(jié)果，組間評(píng)價(jià)糾正?？偨Y(jié)歸納，得出結(jié)論：

①將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，這樣的裝置叫“電解池”。②繪制“電解池”工作原理及兩極的反應(yīng)類型的簡(jiǎn)化圖。

（設(shè)計(jì)意圖：改進(jìn)課本實(shí)驗(yàn)，使用學(xué)生熟悉的物品，既能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又能激起學(xué)生的探究意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力、發(fā)散思維。同時(shí)微型實(shí)驗(yàn)節(jié)約資源，減少了污染物，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。根據(jù)已有的電解食鹽水的反應(yīng)開(kāi)展論證與探究活動(dòng)，任務(wù)引領(lǐng)明確目的，通過(guò)對(duì)宏觀現(xiàn)象的分析，加強(qiáng)學(xué)生的微粒觀、能量守恒及宏、微、符三重表征能力。通過(guò)組內(nèi)討論、組間糾正，自主構(gòu)建完善的知識(shí)模型，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力。）

▲環(huán)節(jié)三 實(shí)驗(yàn)探究構(gòu)知識(shí)

任務(wù)問(wèn)題3：改變電解質(zhì)的成份或改變電極材料，結(jié)果會(huì)變化嗎？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

提供的用品：石墨棒（2B鉛筆芯）、鐵釘、銅絲、CuCl2溶液、Na2SO4溶液、飽和的NaCl溶液、淀粉KI試紙、石蕊試液、酚酞試液。

學(xué)生1：陰極換成鐵釘現(xiàn)象無(wú)明顯變化。

學(xué)生2：陽(yáng)極換成銅絲時(shí)，銅絲表面產(chǎn)生藍(lán)色并由水寶寶逐漸向外擴(kuò)散。

學(xué)生3：陰極換成鐵釘時(shí)，溶液換成CuCl2溶液時(shí)，鐵釘上附著紅銅，陽(yáng)極產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)的氣體——Cl2。

學(xué)生4：溶液換成CuCl2溶液時(shí)，陰極石墨棒上附著紅銅，陽(yáng)極產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)的氣體——Cl2。

學(xué)生5：溶液換成Na2SO4溶液時(shí)，兩極石墨上均產(chǎn)生氣體。向陰陽(yáng)兩極附近的溶液中分別滴加酚酞和石蕊，觀察到酚酞變紅，加石蕊顏色變化不明顯。

學(xué)生6：陽(yáng)極換成鐵釘時(shí)，陽(yáng)極不再產(chǎn)生氣體，陰極仍然產(chǎn)生氣體，一會(huì)兒后發(fā)現(xiàn)溶液顏色變淺綠色且有一些渾濁，等等。

任務(wù)問(wèn)題4：①根據(jù)匯報(bào)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象組內(nèi)討論、思考兩極的放電順序，匯報(bào)結(jié)果。②符號(hào)表征宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)原因，書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。③分析歸納微粒放電的順序，構(gòu)建思路（見(jiàn)圖3）。

（設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、收集實(shí)驗(yàn)證據(jù)、分析證據(jù)形成初步結(jié)論，根據(jù)組間的匯報(bào)，結(jié)合組內(nèi)的探究結(jié)果，相互論證，進(jìn)行反思性討論。）

情境引入：FeCl3酸性溶液可以去除H2S的污染。反應(yīng)后的廢液，通過(guò)控制電壓，電解可以重新得到FeCl3。

▲環(huán)節(jié)四 深度再探得結(jié)論

實(shí)驗(yàn)探究：使用石墨作電極，在不同電壓下，電解0.1 mol/L，pH=1的FeCl2溶液。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)電壓低于5伏陽(yáng)極石墨表面無(wú)氣泡產(chǎn)生，取少量陽(yáng)極區(qū)域的溶液，滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)檠t色，說(shuō)明有Fe3+產(chǎn)生；當(dāng)電壓加到5 V時(shí)，陽(yáng)極石墨表面產(chǎn)生明顯的氣泡，用濕潤(rùn)的淀粉KI試紙靠近，試紙立刻變藍(lán)，同時(shí)取少量陽(yáng)極區(qū)域的溶液滴加KSCN溶液，也產(chǎn)生血紅色溶液，說(shuō)明有Fe3+和Cl2產(chǎn)生。

任務(wù)問(wèn)題5：①根據(jù)氧化還原知識(shí)判斷Cl-和Fe2+的還原性關(guān)系？②當(dāng)電壓低于5 V陽(yáng)極石墨表面雖然無(wú)氣泡，但Fe3+產(chǎn)生的原因也可能是Cl-在陽(yáng)極放電，生成的Cl2將Fe2+氧化，所以需進(jìn)一步驗(yàn)證Cl-是否在陽(yáng)極放電。

實(shí)驗(yàn)探究：不同電壓下電解pH=1的0.2 mol/LNaCl溶液。

實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)電壓低于3 V時(shí)陽(yáng)極沒(méi)有檢驗(yàn)到Cl2，當(dāng)電壓加到5 V時(shí)陽(yáng)極石墨上聚集了較多的氣泡，用濕潤(rùn)的淀粉KI試紙靠近電極，試紙立刻變藍(lán)。

任務(wù)問(wèn)題6：上述實(shí)驗(yàn)事實(shí)說(shuō)明了什么問(wèn)題？

學(xué)生：組內(nèi)討論，匯報(bào)。

（設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)高一所學(xué)Cl2將Fe2+氧化得知Fe2+的還原性強(qiáng)于Cl-，按照構(gòu)建的放電順序，應(yīng)該是Fe2+優(yōu)先放電，通過(guò)控制電壓，電解相同Cl-濃度的食鹽水驗(yàn)證了Fe2+先于Cl-放電，同時(shí)意會(huì)到控制電壓或改變離子濃度能改變離子的放電情況。）

▲環(huán)節(jié)五 類比遷移測(cè)評(píng)價(jià)

任務(wù)問(wèn)題7：①以Fe棒和Al棒為兩電極材料的水質(zhì)電解器檢測(cè)自來(lái)水水質(zhì)。自來(lái)水立刻變渾變色，還產(chǎn)生了絮狀物。說(shuō)明水質(zhì)很差，有科學(xué)道理嗎？②工業(yè)上，電解NO可制備N(xiāo)H4NO3生產(chǎn)氮肥，根據(jù)圖4分析制備N(xiāo)H4NO3的原理，寫(xiě)出方框中微粒的符號(hào)。③以小組為單位撰寫(xiě)電解相關(guān)的報(bào)告，總結(jié)實(shí)驗(yàn)論據(jù)以書(shū)面形式展現(xiàn)。

（設(shè)計(jì)意圖：新課程十分重視課堂教學(xué)中的教學(xué)評(píng)價(jià)，教學(xué)評(píng)價(jià)是素養(yǎng)教學(xué)的核心環(huán)節(jié)。教學(xué)評(píng)價(jià)的問(wèn)題設(shè)置要有意識(shí)地關(guān)注學(xué)生的學(xué)業(yè)質(zhì)量，學(xué)業(yè)質(zhì)量要求學(xué)生能運(yùn)用化學(xué)原理和方法解釋或解決生產(chǎn)、生活中與化學(xué)有關(guān)的實(shí)際問(wèn)題；能用數(shù)據(jù)、圖表、符號(hào)等描述實(shí)驗(yàn)證據(jù)并據(jù)此進(jìn)行分析、推理形成結(jié)論。）

四、教學(xué)反思

通過(guò)以上案例設(shè)計(jì)和實(shí)施可見(jiàn)，ADI教學(xué)模式提倡學(xué)生自主完成探究、分析現(xiàn)象、尋找規(guī)律、總結(jié)歸納形成文字報(bào)告，注重學(xué)生的輸出。在論證、探究過(guò)程中充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體，以任務(wù)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考總結(jié)，引發(fā)學(xué)生深度思維，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣。教師通過(guò)探究獲取知識(shí)結(jié)論，既培養(yǎng)了學(xué)生的合作學(xué)習(xí)能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯推理能力和探究能力。

（一）適用的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容較廣泛

論證式的探究教學(xué)適用于多個(gè)高中化學(xué)課堂教學(xué)。如，元素化合物知識(shí)、探究反應(yīng)速率的影響因素、有機(jī)物性質(zhì)的探究、有機(jī)合成路線的選擇、探究影響平衡的因素、沉淀轉(zhuǎn)化的原理探究、電池放電效率的探究等。ADI教學(xué)模式可以有效改變灌輸式課堂，活躍課堂氣氛的同時(shí)發(fā)散學(xué)生的思維。

（二）有利于校本課程的開(kāi)發(fā)和實(shí)施

目前，高中課堂時(shí)間約40～45min，有的論證式探究教學(xué)內(nèi)容較為復(fù)雜，探究過(guò)程較長(zhǎng)，教師選取這樣的教學(xué)內(nèi)容，以ADI教學(xué)模式開(kāi)展教學(xué)，一個(gè)學(xué)期安排幾個(gè)探究主題作為校本課程實(shí)施，挖掘?qū)W生的學(xué)科潛能，培養(yǎng)合作探究能力。

（三）有利于推動(dòng)學(xué)習(xí)共同體的發(fā)展

ADI教學(xué)中的探究活動(dòng)往往以小組為單位完成任務(wù)、尋找論證。學(xué)生輪流匯報(bào)，組間糾正，完善結(jié)論，教師及時(shí)給予評(píng)價(jià)，最后以小組的總結(jié)報(bào)告作為終極評(píng)價(jià)。探究活動(dòng)中加強(qiáng)了合作學(xué)習(xí)、批判性學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的參與度和共同學(xué)習(xí)的能力。

ADI教學(xué)模式的實(shí)施有利于提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。但ADI教學(xué)模式在化學(xué)課堂中實(shí)施不夠廣泛，存在一些問(wèn)題，如課時(shí)時(shí)長(zhǎng)不夠、評(píng)價(jià)工具不全、學(xué)生的科學(xué)寫(xiě)作水平不高、教師的教學(xué)觀念難扭轉(zhuǎn)等。在新課改的道路上，我們需要不斷創(chuàng)新，讓ADI教學(xué)模式更加完善地應(yīng)用到化學(xué)教學(xué)中。