核心素養下高中電化學教學策略

■北京師范大學臺州附屬高級中學 王林軍

核心素養是高中化學教學中的重點教育目標，是學生化學教學中必要發展的學科能力與品質的總和。而電化學是化學學科教學的重要構成部分，主要包括“原電池”和“電解池”兩個知識模塊。電化學教學可以通過多元教學模式與方法實現，核心素養的培養則可以蘊于多元教學模式中，通過特定教學模式得以落實和培養。因此，高中電化學可以視為培養學生化學核心素養的有效載體。教師在實際教學中應重視電化學教學中核心素養教育目標的落實，將核心素養蘊于電化學教學中，以豐富電化學課程的育人價值。

一、在高中電化學教學中落實核心素養教育的意義

在高中電化學教學中落實核心素養教育對課程建設和學生能力發展來說具有多重教育意義。首先，電化學教學中落實核心素養教育有助于優化課程建設，提升課程育人價值的豐富性。電化學教學活動的教學目標分為知識教學目標和核心素養教學目標兩個方面。將核心素養蘊于電化學教學中，能夠同步落實課堂知識目標與核心素養教育目標，提升課堂教學的全面性和有效性。其次，落實核心素養教育目標需要通過多重教學模式和主題活動來實現。學生能夠在多元化教學活動中提煉有益的學習信息，獲取多元學習途徑和學習方法。學生的化學學習能力可以在此過程中得以有效培養。最后，將核心素養教育蘊于電化學教學中，能夠轉變學生的學習態度，拓寬學生的學習認知。

二、電化學教學中落實核心素養教育的基本原則

（一）可視化原則

電化學教學的教學思維步驟應遵循可視化原則。電化學的作用和變化過程屬于微觀變化過程，學生難以通過肉眼觀察，因此對相關實驗和知識的理解難以深入。如果能將教學中的思維方法、思維步驟、思維路徑以可視化的方式傳達，則能夠大幅度提升學生的課堂理解能力，為學生建立深刻的學習印象。因此，在實際教學中，教師可以遵循可視化原則，運用圖片、視頻、思維導圖等可視化教學材料為學生提供視覺信息，提升學生的學習效率。

（二）探究性原則

遵循探究性原則展開電化學教學，可以使學生在學習過程中自主完成對核心素養的芻探，以及對相關學習技能和品質的鍛煉。探究性原則要求學生結合教師給出的問題或學習任務展開發散性思考，以小組合作或個人獨立思考的方式發掘自主學習渠道，整合自主學習資源，獲得最終學習猜測或結論。學生多維學習能力與核心素養在這一過程中獲得充分培養。因此，探究性原則是電化學教學中不可或缺的教學原則。

（三）生活化原則

核心素養視域下的電化學教學需要遵循生活化原則。電化學知識來源于生活，并最終服務于生活。其作用原理、價值功能與生活存在著密不可分的關系。因此，在實際教學中，教師應緊密圍繞生活化方向展開，靈活應用電化學知識在實際生活中的應用案例佐證教學觀點，舉例說明電化學知識在實際生活中的應用作用，建立電化學與生活的內在聯系。如此，可以促使學生樹立生化教育觀念，促進學生科學態度與社會責任核心素養的培養。

三、核心素養下高中電化學的有效教學策略

（一）體驗教學法，培養宏觀辨識與微觀探析素養

宏觀辨識與微觀探析素養要求學生立足于多元角度認識現實中物質的多樣性，對物質進行正確與合理的分類，并立足于元素、分子等角度分析物質的構成形式和性質。電化學教學中，多數化學變化過程是難以通過人眼來識別和捕捉的，教師培養學生的宏觀辨識與微觀探析素養，能夠幫助學生正確解讀微觀變化為宏觀帶來的影響，立足物質角度把握宏觀與微觀的內在聯系，借助宏觀辨識與微觀探析解決實際問題。在電化學教學中，教師可以采用體驗教學法展開核心素養教育，以調動學生的視覺體驗為主要教學思路，通過可視化、形象化對微觀化學變化過程的解讀促使學生理解微觀與宏觀的內在聯系。學生通過微觀模型和圖片等方式了解微觀世界的物質結構，進而理解構成宏觀世界的微觀物質構成形式，初步培養良好的宏觀辨識與微觀探析意識。在核心素養教育的作用下，學生將所學素養應用于電化學知識學習中，以提升對電化學變化過程的理解程度。

例如，在新人教版高中化學必修第二冊《化學反應與電能》的實驗活動課中， 本課教學重點在于讓學生理解化學能轉化成電能的基本操作步驟與能量轉化思路，感知化學能轉化為電能的現實意義，認識到化學能與電能之間的內在聯系，初步樹立宏觀辨識與微觀探析素養。為了使學生深刻理解化學能轉化成電能的過程，教師播放PPT 演示實驗步驟圖文，向學生展示電流表、導線、燒杯、稀硫酸、鋅片、銅片、石墨棒等實驗材料，以及電極材料實驗和原電池實驗的基本操作過程，學生能夠在圖片中清晰地觀察到化學物質串聯起來后帶動電流計指針的變化和產生電流的過程，從而對化學能轉化為電能形成初步的宏觀認知。然后教師為學生播放該實驗的Flash動畫，以微觀模擬的方式動態展示稀硫酸、鋅片、銅片、石墨棒等化學物質在微觀視角中的變化發展過程，提煉出電池的總反應式“Zn+2H+=Zn2++H2”。演示動畫和演示文稿分別向學生展示了本課電極材料實驗和原電池實驗在微觀、宏觀兩個視域的變化過程，學生能夠借助視覺教輔工具深度理解知識，明晰宏觀與微觀的內在聯系。

（二）理論滲透法，培養變化觀念與平衡思想素養

變化觀念與平衡思想素養旨在讓學生樹立物質變化發展意識，認同物質是不斷變化和發展的這一客觀規律，認識到產生化學變化的本質是新舊物質的交替，是能量的守恒。變化觀念與平衡思想屬于思想層面和認知層面的教育。具有變化觀念與平衡思想的學生能夠客觀看待電化學教學中的物質變化規律，認同電化學變化中物質守恒的基本原則，遵循變化與平衡原則解決電化學教學中產生的實際問題。在電化學教學中，教師可以采取理論滲透的方法落實核心素養教育目標，通過直觀強調的方式使學生樹立化學觀念與思想，促使學生形成思維定式，習慣于運用變化觀念和平衡思想理解電化學問題，解決電化學問題。教師可以在電化學教學活動中把握教育契機，反復強調物質變化與守恒定律，使學生建立深刻的認知印象。久而久之，學生自然能夠將化學變化觀念與平衡思想厚植于內心，以發展和守恒的眼光看待電化學問題。

例如，在新人教版高中化學選擇性必修第二冊《化學反應與能量變化》教學活動中，本課圍繞“化學能轉化為電能的途徑”這一知識點展開，要求學生理解并解釋經過熱能轉化為機械能最終轉化為電能的基本路徑，解讀燃料燃燒、蒸汽輪機、發電機在能量轉化過程中的作用。學生在這一過程中認識到“能量守恒”“事物不斷變化發展”的客觀事實，樹立變化觀念與平衡思想。教師可以結合教材圖6-3化學反應與能量變化關系示意圖，讓學生思考以下問題：鋅片與銅片插入稀硫酸時所產生的氣泡說明哪些問題？電流表的偏轉是持續的嗎？會隨著時間的推移發生哪些變化？學生在探究變化的過程中依據實驗步驟來推算實驗結果，將能量轉化、守恒思想融入推理思路中，在變化、守恒思想的指導下生成正確判斷，理解鋅片上發生氧化反應“Zn-2e-=Zn2+”與銅片上發生還原反應“2H++2e-=H2↑”的變化過程，同步落實知識目標與核心素養教育目標。

（三）習題訓練法，培養證據推理與模型認知素養

證據推理與模型認知核心素養著力鍛煉學生邏輯推理與模型理解兩個方面的能力。電化學物質的變化過程屬于微觀領域，教師和學生在教學和學習過程中主要通過假設、類比等方式，結合化學變化的正確邏輯分析推理變化的過程和結果，再以實踐探究等方式驗證個人猜想和邏輯觀點。因此，在實際教學中，學生邏輯推理的發展至關重要。教師要教會學生正確運用化學邏輯或證據展開推理的有效思路，并能熟練應用和預設化學模型，借助化學模型進行書面邏輯推理，使學生構建虛擬認知模型，形象化解釋電化學知識邏輯和變化現象，擁有解釋電化學發生變化的本質規律的能力。教師可以借助習題訓練法鍛煉學生對電化學模型的認知以及對化學條件和證據的推理能力。學生在書面化學信息和條件中梳理物質變化的邏輯關系，合理推理電化學要素變化發展方向，提升對電化學知識的理解和應用能力，在習題訓練中逐漸深化模型認知，強化推理思維。

以新人教版高中化學選擇性必修一《原電池》為例，本課的教學重點在于讓學生從常見電池的構造角度出發，分析原電池儲存電能和輸出電能的基本原理，通過思維導圖自主解釋原電池的作用過程以及正負極的判斷方法，根據實驗步驟解析正負極判斷的過程與原理。在本課教學中，教師可以通過習題小測的方式助力學生證據推理能力與模型認知能力的培養。教師可以為學生布置小組課堂探究題目，讓學生小組合作完成原電池模型設計圖。學生借助教師提供的實物教具自主設計原電池模型，并結合原電池的作用原理繪制思維模型。首先，學生結合邏輯思考在紙上推理原電池的組裝方式，構建思維模型，生成推理判斷。其次，學生小組將小組思考付諸實踐，通過組裝實驗驗證小組推理思路的正確性。在這一過程中，學生的推理論證能力與模型認知能力獲得充分培養。習題訓練有助于學生核心素養的發展。

（四）實驗教學法，培養科學探究與創新意識素養

科學探究與創新意識素養的培養是作用于學生學科精神、學習習慣和態度層面的教育。探究意識與創新意識基于一定的認知基礎和知識經驗的積累而形成，學生需要將新舊知識聯系起來，以舊知識經驗理解新知識，對電化學知識做出合理猜想與大膽假設，再以實驗教學驗證觀點。因此，實驗教學是培養學生科學探究與創新意識的有效方式。教師可以將實驗課程、化學實驗活動作為培養學生探究意識與創新意識的溫床，在實踐過程中為學生提供探究的機會，鼓勵學生做出創新猜想，完成創新實驗，在創新性的探究中深化對電化學知識的理解。

以新人教版高中化學選擇性必修一《金屬的腐蝕與防護》為例，本課教學重點圍繞“金屬腐蝕現象”展開系統分析，旨在深化學生對金屬腐蝕現象的認識，促使學生利用前期所學的原電池知識分析鋼鐵腐蝕的兩種變化過程，再結合腐蝕原理采取正確的化學方法，對金屬進行有效防護。這一探究過程能夠有效提升學生對電化學知識的理解與應用能力。為了使學生理解不同條件下金屬腐蝕速度的差異，教師設計對比實驗，標記“1”“2”號兩支試管，并分別加入5ml 稀硫酸，然后在“1”試管中加入1g鐵粉，在“2”試管中加入1g 鐵粉和1.5g 碳粉，觀察兩支試管的發泡差異。學生能夠肉眼觀察到試管2的反應更強烈，氣泡產生速度更快，由此理解化學腐蝕速度與電化學腐蝕速度的差異。在防護金屬腐蝕的實驗環節，教師可以將主動權交給學生，讓學生結合前期實驗結論與實驗化學條件展開創意設計，探究金屬防護的有效方法（改變金屬材料、覆蓋保護層等），從而在開放式的實驗過程中應用創意實驗構想，鍛煉科學探究能力。

（五）生活教學法，培養科學態度與社會責任素養

科學態度與社會責任素養旨在讓學生樹立實事求是的學習精神，在探究真理、探究未知方面保留嚴謹的學習態度和強烈的求知欲望。化學學科的教育目標是將化學知識作用于社會生活，為人類社會的發展提供便利。因此，生活與化學教育存在著本質關聯。教師可以運用生活化教學法落實核心素養教育目標，為學生厚植社會責任與科學態度，使學生認識到電化學知識作用于實際生活的價值功能與應用途徑，在學習中萌生對社會發展、追求真理的責任感。教師可以列舉電化學知識在生活中的應用實例，借助實際應用使學生認識到化學學科教育的重要性，了解化學學科教育對社會發展的貢獻；教師可以向學生提出知識的生活化應用問題，鼓勵學生發揮創意，開發電化學知識作用于實際生活的多元用途。如此，能夠進一步鞏固學生的科學學習態度與社會責任感，落實核心素養。

例如，在新人教版高中化學選擇性必修一《電解池》的教學活動中，本課的教學重點在于讓學生了解電解池的概念、定義、工作原理和作用過程，掌握與電鍍實驗有關的知識，分析電鍍知識作用于實際生活的途徑和方法，感知化學知識對人類生活的貢獻。本課涉及大量的生活化教學案例和生活化思考探究，可以在科學態度與社會責任方面予以學生積極、正向的引導。在教學過程中，教師提出生活化問題：“電解池知識在生活中有哪些應用方式？”學生結合實驗原理聯想到生活中鐵釘上鍍銅提升金屬硬度的電鍍技術。教師由此提出電鍍實驗任務，讓學生通過實驗操作了解電鍍工藝背后的化學原理。學生在生活主題實驗探究的過程中掌握運用化學造福生活的基本思路，親歷化學作用于生活的變化過程，從而萌生對社會發展的責任感，樹立嚴謹、求真、務實的探索精神。以生活教學為基本教學策略，有助于學生核心素養的培育。

四、結語

綜上所述，在高中化學核心素養培養過程中，教師可以通過體驗教學、理論強調、習題訓練、實驗教學、生活教學等多元化的方法分層落實核心素養教學目標，幫助學生夯實電化學知識基礎，達到優化課程建設、凸顯教學價值、促進學生能力發展的教育效果，滿足電化學教學可視化、探究化的教育原則與基本需要，促進高中化學學科的建設與發展。