以“任務驅動”落實學科核心素養的課堂實踐
——以“化學能與電能的轉化”線上公開課為例

王娜娜 上海市奉賢區景秀高級中學

教育部于2020 年頒布了《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《新課標》），本次課標修訂的重點在于“突出學科核心素養導向，彰顯學科知識的核心素養發展功能”。高中化學學科核心素養包含五個方面，每個素養對應著學生在完成該階段該學科的學習后應具備的基本能力。在立足學生成長需要的同時，化學課程充分發揮了在學生未來發展過程中的重要意義。

根據《新課標》編寫的上科技版新教材《普通高中教科書 化學》共5 冊，必修第一冊于2021 年秋季學期在上海高一年級中全面落地實施。新教材作為提升學生核心素養發展的重要載體，化學教材既是化學課程改革的核心，也是化學課堂教學的重要依據。

新課標旨在打造新的育人生態，而新教材精心地將學科教學內容進行了重新設計。實施新課程、新教材、新高考，需建設與之匹配的新課堂。《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》中提到，新時代的課堂教學應基于情境，以問題為導向，合理利用互動式、啟發式、探究式、體驗式等互動方式進行課堂教學。基于以上觀點，教師應以培養學生自主學習能力為出發點，高度關注學生化學學科核心素養的養成與發展，創新教學思維，設計豐富且生動的教學實踐活動，激發學生的學習熱情和求知欲，讓學和習真正發生，變“學會”為“會學”，最終促進師生的共同成長。

一、立足課標內容，引領教學設計

“化學能與電能的轉化”是《新課標》必修課程主題3 物質結構基礎與化學反應規律中化學反應與能量轉化的內容。內容要求如下：“知道化學反應可以實現化學能與其他能量形式的轉化，以原電池為例認識化學能可以轉化為電能，從氧化還原反應的角度初步認識原電池的工作原理”。學業要求如下：“能列舉出化學能轉化為電能的實例，能辨識簡單原電池的構成要素，能分析簡單原電池的工作原理”。

二、挖掘教材內涵，提煉教學價值

“化學能與電能的轉化”是上科技版必修第二冊第五章第3 節第二課的內容，化學能與電能的轉化在高中化學學習的過程中起著承前啟后的作用，學生對本節課內容的掌握程度直接影響他們在后續選必教材中電化學知識的學習。本課時從能量轉換視角看，它是對前一節課中“化學反應中的能量變化主要有熱能、電能、光能等多種形式，一般人類利用較多的是反應產生的熱能和光能”論述的補充和完善；若要從微觀角度電子的轉移視角看，對化學能與電能的轉化學習則是對前面學習的氧化還原反應本質的延伸和應用。

本節課是氧化還原反應，電解質溶液以及金屬的性質等學生已有知識的相互融合，其中還會涉及物理學中電學的相關知識，因此體現了物理、化學學科間的交叉融合。另外，化學電源是日常生活經驗使用頻率非常高的物品，因此學好本節課的內容還具有非常實際的意義。

三、基于高中學情，優化課堂結構

學生在初中已學習過金屬活潑性順序和物理電學的相關知識。高一必修第一冊學習過氧化還原反應、電解質溶液等內容，為本節課的學習做好了知識儲備。在能力上，經過初中化學實驗的學習，學生初步具備了實驗操作能力、實驗現象與數據分析和表述能力及一定的化學學科思維能力。大部分學生愿意去探究實驗中出現的不同現象，從實驗現象推測反應原理，并對其進行歸納總結，進而去理解化學反應的本質。

本節內容要求能辨識簡單原電池的構成要素，并從氧化還原反應的角度初步分析原電池的工作原理。但本課的學習難點是從微觀角度即氧化還原反應的本質——電子轉移的視角理解原電池的工作原理。因此，本節課的設計從制作簡單的水果電池入手，再由學生已掌握的金屬活潑性順序實驗，過渡至原電池內容，進而建構原電池認知模型。

因新冠病毒的暴發，教師和學生都處于居家隔離狀態，因此本次公開課是利用騰訊會議平臺進行線上直播教學。和傳統的線下教學相比，兩者各有所長，相輔相成。線上教學模式下，根據本節內容，綜合化學學科的育人要求，利用線上互動方式開展“課前準備”“課中探究”與“課后拓展”一系列遞進式教學活動，不僅能協助學生順利建構原電池的認識模型，還能促進學生知識關聯結構化和認識思路結構化的發展，從而極大地促進學生學習思維方式的轉變。

四、高效任務驅動，堅持素養立意

綜合以上分析，筆者設計了如下的教學過程：

任務一：課前準備——查閱資料，動手實踐，制作簡單水果電池

課前準備分為教師準備和學生準備兩部分。教師準備就是教師正常的備課活動，在“雙新”背景下，教師應認真學習新課標、新教材理念，再根據實際情況備學生、教法和學法等。學生準備主要指學生的課前預習。本節課的課前預習是通過閱讀教科書或查閱相關資料，學習化學能與電能的轉化裝置——原電池，能利用身邊的物品制作簡單的水果電池，并將制作的水果電池以視頻或圖片的形式呈現出來，在上課時做交流匯報。

準備這節公開課時，教師和學生都是居家辦公的學習狀態，對于學生尋找制作原電池的材料有了比較大的難度，但最終學生還是克服了困難，巧妙地利用了身邊的小物件，如硬幣、口香糖包裝紙、導線、水果、玩具中的LED 燈等制作了不同的簡單水果電池。課上展示的原電池獲得了聽課專家和教師的高度贊美。

設計意義：自主探究任務，激發學習興趣。

“雙新”理念要求以培養學生的學習興趣為前提，結合青少年的心理特點，靈活運用興趣化教學策略。在創設教學情境時，盡量加入與實際生活相關的元素，從生活中學習化學，讓化學進入學生的生活，從而促進學生更好地學習與吸收化學知識。學生查閱資料后制作簡單原電池，這樣的任務驅動式課前預習完全貼切于學生的日常生活，比傳統的閱讀課本、填寫學習單有更高效的預習效果。學生最初的時候可能是“照葫蘆畫瓢”般的模仿，并不知道為什么LED 燈會亮，但學生在查閱資料、尋找材料搭建的過程可以鍛煉學生動手實踐、動腦思考、動口說話的能力，又能激發學習興趣。學生自主學習的能力得到提升，更好地培養了科學探究素養。通過水果電池初步了解原電池的結構，為后面深入學習原電池的工作原理及構成條件做了很好的鋪墊。

任務二：課中探究——采用“問題鏈”教學全面認識原電池

基于以上學生對水果電池的初步了解，教師便可以開始引導學生探究化學能轉化為電能的裝置及其工作原理。如果是線下教學，可以設計學生實驗，提高學生“身在其中”的體驗感。線上教學只能借助實驗視頻等信息技術手段輔助教學，實驗視頻的優勢使實驗現象更明顯，每個學生都可以在自己的上課設備前通過屏幕觀察得更清晰。這里借助了三個實驗視頻，采用有延續性的“問題鏈”為探究化學能轉化為電能的裝置及其工作原理創設了問題情景，通過“對話式”的問題教學方式，實現了師與生、生與生的對話。

實驗1 與實驗2 形成對照實驗，當學生觀察到實驗2 的反常現象：“銅片上產生氣泡”時，就會不由自主地產生一系列疑問，形成認知沖突，從而激起學生的探索欲望。教師引導學生觀察實驗1和實驗2裝置的相同點和不同點，緊接著，通過三個遞進式的問題：①銅片上產生的氣體是什么；②這種氣體是如何產生的；③H＋轉變成H2所需的電子從哪里來的，引導學生探究差異背后的原因，并提出可行的驗證方法。結合物理電學知識，對實驗2 提出的想法進行驗證，設計實驗3 的裝置。當學生觀察到電流表指針偏轉的瞬間，驗證了學生的想法是可行的，本節課的重難點也得到了突破。

設計意義：合作探究任務，學習知識重點。

設計問題對話式教學活動探究裝置中氣泡在不同的電極上產生的原因，為師生、生生對話創造了足夠的活動空間，進而通過對話的過程引發學生思維火花的碰撞，從而使學生不僅“知其然”，更是“知其所以然”，最終促進學生透過現象看本質的研究方法與能力得以提升。學生從任務一中對原電池的初步認識水平，上升到對原電池更深層次的理解水平。化學學科核心素養的體現更加明確，如運用“宏觀辨識與微觀探析”的思維理解氣泡產生位置的不同，本質上是微觀的電子轉移導致的，也因此解釋了電流表指針發生偏轉的原因；原電池反應原理中化合價升降數與電子轉移數目相等體現了“變化觀念與平衡思想”在化學教學中的應用。

從知識層面看，掌握了工作原理再歸納原電池的構成要素就變成了水到渠成的過程。學生歸納總結原電池的構成要素，既鍛煉學生的化學語言表達能力，也是對原電池工作原理掌握程度的評價方式之一。學生的回答可能不完美，比如“兩個電極”“兩種金屬做電極”等，教師可提供相應的素材（如實驗視頻等）引導學生說得更準確，培養學生的化學思維習慣和表達方式。

任務三：課后拓展——解決問題將知識遷移應用

“雙新”背景下，教師普遍關注的問題是素養培養以何種形式出現在課堂教學中最恰當，最終怎樣評價素養培養實施的效果。當然，這也是“雙新”實施中亟待解決的問題。經過本節課的學習，學生對原電池有了較全面的認識，該如何評價教學的有效性呢？其一，學以致用。回到課前的實踐活動——制作水果電池，讓學生表述自己制作的原電池為何能發電，電能從何而來。在表述問題的過程中，發展學生系統、微觀、動態的認知過程，對化學能與電能的轉化裝置——原電池的本質特征、構成要素有更清晰的認識，并最終促使學生綜合運用所學知識認識、解釋生活中遇到的實際問題。縮小化學與生活的距離，達到啟迪學生化學思維的目的。其二，知識遷移。構建“初建水果電池模型—完善銅鋅稀硫酸原電池模型—應用原電池模型—發展原電池模型”的課堂實踐活動主線，發展學生證據推理的意識和思維習慣，培養正確的觀念，才能更好地落實“證據推理與模型認知”的學科核心素養。以簡單的銅鋅稀硫酸原電池建立學生對常見化學電源的認知模型，讓感興趣的學生課后去尋找一下身邊各種各樣的電池，并嘗試將收集到的電池拆開，觀察不同電池的結構，總結整理成一份小的研究報告，在下節課時進行展示，為后續電池的學習奠定基礎。

從培養學生適應未來發展的長遠目標看，教學任務是否完成的關鍵是學生通過學習是否具備了知識的遷移能力和在真實情境中解決問題的能力。因此，教師不僅要關注課堂，也要安排一些科學合理的教學任務，加深學生對重要知識的理解，完成教學任務的有效延伸。

“化學能與電能的轉化”一節蘊含著電化學知識的重要反應原理。本節內容又非常接近學生的日常生活，與社會發展也緊密聯系。因此本節課設計的整體思路是從生活中來，又回到生活中去，使學生在習得知識的同時，獲得化學思維和能力的發展。只有掌握了原理，才能在分析和解決問題時做到以“不變”應“萬變”，而原理不應該是教師“講”出來的，應該是學生通過對事實的觀察、分析、比較，加以抽象思維而建構出來的。這樣做的目的不僅是讓學生掌握原理，更重要的是讓學生在形成原理的真實情境中去理解原理的形成歷程，并在理解原理、建構知識過程中培養與之相應的學科素養。上述學生分析和解決問題的過程中，作為教師的主要任務是在知識與技能達成的過程中滲透該學科的核心素養，不僅要讓學生掌握學科知識和技能，還要讓學生獲得學科思維和能力的發展。

當然，落實核心素養不是一句口號，也不是某一節課的預期，而是過程性和系統性的。作為一線教師，應以學科知識內容為載體，以解決具體問題、培養學習興趣為前提，多層面、多角度、多情境下，“潤物細無聲”地完成核心知識向能力素養的轉化。