核心素養下的高中電化學教學策略研究

韓娜

摘 要：高中化學中所涉及的電化學知識具有一定的抽象性和動態性，加之高考電化學考查題型逐漸趨于生活化、實用化，導致學生對電化學知識的學習存在認知困難，甚至還存在教師難教、學生難學的情況。在實際教學中，基于核心素養視角開展電化學教學，對提高課堂教學質量、學生生成學科素養具有重要意義。本文簡述高中電化學知識特點，圍繞思維可視化、實驗探究化、情境素材化、學習項目化等多方面探究電化學高效教學方法，以期學生學習效率得到提高。

關鍵詞：核心素養；高中電化學；教學策略

核心素養對學生的成長和未來發展有著重要作用，化學學科核心素養主要是宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學精神與社會責任。學生通過課程學習，在教師設計的化學活動中分析知識、掌握知識。同時，學生還應具有運用知識解決問題的能力，以便充分發揮學生的主觀能動性。

一、高中電化學知識特點

（一）概念抽象且集中

高中電化學知識涉及兩個能量轉換，即化學能、電能。分析高中化學知識后發現，電化學部分涉及的概念知識較多，且內容煩瑣，整體具有較強的抽象性，學生學習起來難度較大，這為教師教學增加了一定的難度。此外，教材中并沒有細致地描繪電子轉移等微觀變化過程，這對學生理解知識有著消極影響，無法正確理解電子轉移的整個過程，進而無法深刻掌握知識[1]。

（二）知識涉及微觀

高中電化學中涉及較多的微觀知識，其中電子、原子等都是肉眼觀察不到的。因此，對學生的思維能力要求較高，學生需要從微觀角度出發，發揮想象力想象各種微觀元素移動的場景，并對化學反應加以解釋[2]。因此，教師在教學中應在不影響內容科學性的前提下，幫助學生構建合理的電化學微觀表征，讓學生進行微觀層面的理解，變抽象內容為形象內容，從而深刻感受到微觀世界的魅力。

（三）內容緊貼生活

電化學內容與人們生活關系密切，如蓄電池、燃料電池都是人們生活中常用的電池類型，將化學能轉化為電能后被人們所利用。除此之外，金屬的腐蝕、金屬的保護和氯堿工業也是具有現實意義的問題，對保護社會經濟有著重要影響。因此，在高中電化學學習中，教師應指導學生結合生活實際展開學習，對其今后的發展有著積極作用。

二、核心素養下高中電化學高效教學策略

（一）思維可視化，加深知識理解

高中電化學知識具有不可視的特點，學生在理解電子、原子等微觀元素時，存在較多的難度，而教師在課堂中采取可視化方法教學，引導學生加深對知識的理解。傳統教學中，教師也經常會利用電子課件教學，但沒有突出重難點，影響了學生的學習效果。對此，在實際教學中，教師可以將科技引入教學中，借助多媒體技術、微課技術等，將微觀元素以可視化方式向學生呈現出來，引導學生思考的同時還有助于培養抽象思維。

以人教版高中化學必修二《第一節化學反應與能量變化》教學為例，教師在講解“化學反應與電能”知識點時，首先，教師應先利用我國電力生產量構成圖及火力發電流程圖創設情境，并提出問題：化學能是否可以直接轉化為電能？并以此為線索設計討論活動，鼓勵學生在討論中分析化學能直接轉化電能的可能性，學生借助情境圖片及所學知識展開討論，猜測能量轉化應與氧化還原反應有關。隨后，教師肯定學生的想法，并向學生講解“原電池”概念，利用動畫模擬“銅鋅原電池”中各種粒子的運動情況，學生在觀看中發現負極發生氧化反應，鋅片電子由外電路向正極移動，即，與電流方向相反，而在電解質溶液中，富含電子的正極吸引了大片的陽離子，包括銅離子和鋅離子，同時硫酸根與氫氧根向負極移動發生還原反應，即，而電解質溶液則在其中起到“橋梁”作用，既參與氧化還原反應，又提供可以移動的帶電粒子形成電流。由此，學生通過觀看動畫視頻，直觀了解氧化還原反應中電子的移動過程，明確原電池的工作原理，促進學生抽象思維發展。最后，教師借助投影向學生展示原電池實驗儀器圖，要求學生結合所學習知識探究原電池由哪些要素構成，并嘗試在動手實踐中搭建原電池，生成學習經驗的同時促進建模素養發展。

（二）實驗探究化，培養創新意識

實驗在高中化學教學中占據著重要地位，教師在電化學教學中，應采取實驗探究化方法，使學生在理論與實踐中直接感受到化學反應和變化過程，從中獲得知識和操作技能。實驗探究法是培養學生科學探究與創新意識的主要途徑，教師應按照課程標準規定組織學生完成實驗項目，方便學生獲得直接或間接實踐經驗，進而提高課堂教學效率。同時，電化學實驗的設計應符合學生的認知水平，教師在課堂中應避免隨意提升難度，還要避免探究泛化，有效指導下保證實驗探究效果。

以人教版高中化學選擇性必修1《電解池》教學為例，為了讓學生深入認識電能轉化為化學能的過程，掌握電解池的工作原理，教師應采取實驗探究化形式，積極培養學生科學嚴謹的學習態度。首先，教師組織學生開展“電解氯化銅溶液”實驗，讓學生在討論中掌握電能直接轉化為化學能的原理與裝置。教師再為學生布置自學任務，要求其在實驗現象的基礎上加以分析總結，并思考問題：（1）電解池的基本組成單元？（2）電解池中氧化反應和還原反應發生的區域和條件？（3）從電化學角度出發分析總結原電池和電解池裝置的異同點，從系統和環境角度分析能量轉化的形式。學生可以通過討論建立思維模式，為后續分析理解電解原理的應用奠定良好的基礎。隨后，教師組織學生開展對“氯堿工業”反應原理的深入探究。教師向學生展示惰性電極“電解飽和食鹽水”實驗。結合實驗現象，構建合理的電化學微觀表征電子的運動方向和電場作用下陰陽離子的定向移動，深入認識電解池的工作原理。隨后，教師組織學生以小組為單位采取控制變量法設計了三組實驗方案，分別是：（1）銅電極做陽極，惰性電極做陰極電解飽和食鹽水；（2）惰性電極做陽極，銅電極做陰極電解飽和食鹽水；（3）惰性電極電解Na2SO4溶液。結合基礎“電解飽和食鹽水”實驗，在實踐中通過現象和產物的不同，確定電極材料、電解質溶液和電源連接方式對電解池中陰陽極放電順序的影響。基于此，通過實驗探究學生可以從現象中，抽象出電解池化學反應的本質，并結合離子交換膜法電解飽和食鹽水，深入理解離子交換膜的工作原理和其在氯堿工業中的作用和優勢。對電能和化學能之間的轉換產生更深刻的認識。

（三）情境素材化，豐富生活體驗

情境素材，即構建生動、具體場景所需要的材料。教師教學中所創設的情境，根據形式和內容上的劃分可以分為生活情境、實物演示、情境再現等。為保證情境的有效性，教師應注意選材的針對性，結合教學中的重難點內容，緊緊契合知識主線和生活主線。素材主題也應與教學內容相關，借助實驗、新聞、生活實例等將知識與生產相結合，進而豐富學生的生活體驗[3]。

以人教版高中化學必修二《自然資源的開發利用》教學為例，教師在講解“防止金屬腐蝕”相關知識時，為了讓學生了解金屬腐蝕的本質，掌握電化學防止金屬腐蝕的方法，教師應利用生活化素材創設情境。首先，教師結合生活常見現象提出問題：鋼鐵在干燥的空氣中可以長時間保存，而在潮濕的空氣中很快就會被腐蝕，表面形成直徑不等的小鼓包，出現這種情況的原因是什么？學生針對教師提出的問題展開討論，認為環境變化是導致鋼鐵被腐蝕的主要原因，鋼鐵可能與潮濕空氣中的某項物質發生了化學反應。教師則要在學生討論的基礎上詳細講解這一現象背后的原理，讓學生認識到鋼鐵屬于不純的金屬，也就是常說的合金，在潮濕的空氣中表面形成了一層薄薄的水膜，其中包含氫離子、氫氧根離子和氧氣，相當于鋼鐵表面有了一層電解質溶液，而鋼鐵中的鐵和少量的碳形成了無數的微小原電池，其中鐵是負極，碳是正極，鐵失去了電子被氧化，造成了鋼鐵被腐蝕的現象。由此，借助生活中常見現象創設情境，讓學生明確鋼鐵被腐蝕的原因，為后續探究“防止金屬腐蝕”奠定良好的基礎。隨后，教師再引導學生分析：如何防止金屬被腐蝕？將教學重點過渡到保護金屬、提高利用率上，讓學生結合不同金屬電化學腐蝕的原因，針對性提出保護措施，如在保護鋼鐵不被腐蝕時，可以將其作為正極保護起來，負極則選擇比鋼鐵更活潑的金屬，如在鋼鐵設備上裝有若干鋅塊，結果是鋅塊被腐蝕，鋼鐵則完好無損。基于此，教師以生活常見現象為線索，針對性講解化學知識點，豐富學生的學習體驗。

（四）學習項目化，培養實踐能力

研究證明，項目化學習有助于提升學生的實踐能力，能對理論知識形成更深刻的印象，這對電化學知識學習有著重要意義。高中化學教師應采用這種新穎的教學模式，以項目主題為引導，以問題為驅動，培養學生的實踐能力和解決問題能力。具體來說，在電化學教學中，教師應結合教學內容創設真實的問題情境，指導學生以項目化形式解決問題，并得出最終項目結果，教師再加以評價。這一過程中，學生可以展開自主研究，提高自我探究能力的同時，還能有效培養學生信息加工能力，對學生成長有著重要意義。

以人教版高中化學必修二《環境保護與綠色化學》教學為例，為了培養可持續發展觀，形成正確的環保意識，教師應從保護環境理念出發開展項目化學習。首先，教師應以“工業廢水排放污染環境”現象創設情境并引發學生思考：為了不對生態環境造成影響，應如何處理工業生產中產生的廢水？利用這一問題為驅動，組織學生以小組合作的方式查閱資料，了解工業廢水排放和處理情況，在這一過程中，學生通過分析和討論搜集到的資料，認識到污水處理法分為化學法、物理法和生物法。教師應圍繞“化學法處理污水”，指導學生將電化學與污水處理聯系起來，并深入探究其中的化學原理及反應。隨后，教師取得適量帶有膠體污染物的工業廢水，并利用影像資源向學生展示電化學電氣浮法處理污水的原理，再組織學生以小組為單位開展探究實驗。實驗中學生先猜測化學反應原理，設計相應的化學步驟，再利用教師提供的設備，通過外電壓的輔助下，讓可溶性陽極產生陽離子體，陽離子對膠體污染物發生凝聚效應。同時，陰極在電壓作用下生成大量，在上浮過程中將絮體上浮，實現污染物與水的分離。最后，教師要引導學生回顧項目探究過程，總結實驗中發生的化學反應，讓學生在動手實踐中強化對電化學知識的靈活運用能力，實現綜合素養的發展與提升。

（五）教學單元化，細化教學目標

以核心素養為靈魂開展電化學課堂教學，與傳統以知識傳授為目的的課堂有著本質的區別，傳統教學形式中多是以知識技能達成為導向的課時教學，缺乏對單元整體的把握，學生對知識的掌握也多是呈碎片化，影響結構化知識體系的形成，不利于核心素養的形成。而基于核心素養的單元設計是課堂轉型的重要支點，教師應將其作為教學設計的抓手，按照知識脈絡設計學習活動，將各個教學階段銜接起來。在具體教學中，教師應先結合教學需求制訂教學目標，為核心素養的培養指明方向，再以單元教學的方式授課，將教學目標貫穿到教學始終，引導學生建立完善的知識結構，以形成正確的學科核心素養[4]。

以人教版高中化學必修二《自然資源的開發利用》教學為例，金屬冶煉合理處理中常涉及電化學知識，教師應采取單元教學方式來引導學生思維，以促進學生核心素養的形成。首先，教師向學生介紹金屬的存在，提出問題：金屬廣泛分布在自然界中，那么金屬元素一般分布在什么區域呢？學生回答后教師要加以評價，并對學生的答案進行補充，讓學生認識到金屬廣泛分布在礦物、動植物體內及海洋等區域中。教師則要繼續提問：金屬元素在自然界中是以何種形式存在的呢？又與哪些性質有關呢？讓學生在原有知識基礎上，認識到金屬多是以游離態和化學態兩種形式存在，其中少數不活潑的金屬以游離態形式存在，多數比較活潑的金屬則以化合態的形式存在。隨后，教師圍繞“金屬的冶煉”開展單元教學，借助實際問題啟發學生思維：金屬冶煉和處理常常涉及電化學反應，請問：冶煉或提純、、、等金屬時，哪一個不需要用到電解法？學生根據問題展開討論，根據金屬的化學性質，一般來說活潑金屬采用電解法冶煉，其中、都是活潑金屬，而提純精銅時也采用電解精煉銅，所以答案應該是。由此，學生在循序漸進的引導中完成探究問題，建立完善知識結構。

結束語

總的來說，學科核心素養的形成對學生未來成長有著重要意義，教師在教學中應重視培養核心素養。研究證明，高中化學教師在對電化學知識講解的過程中，可以采取項目式教學法、實驗探究法、思維可視法等多樣化教學形式指導學生，激發學生對電化學興趣的同時提升自我探究能力，以便在解決問題中強化個人能力，并形成完善的核心素養。

參考文獻

[1]葛玉翠.高中化學IE課堂“電化學”教學策略與實踐[J].高考，2021（36）：94-96.

[2]程龍兵.核心素養下電化學教學研究：模型認知的內涵和外延[J].新課程，2021（31）：106-107.

[3]覃琦.構建以“素養為本”的高中化學總復習課堂教學設計模型：以“電化學原理”第一輪復習為例[J].中小學課堂教學研究，2020（3）：44-47，65.

[4]李國浩.高中電化學基礎教學策略[J].中學生數理化（教與學），2019（6）：28.