章誠 何安坤

摘要：新課標強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，而深度學(xué)習(xí)被認為是培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要途徑。基于對深度學(xué)習(xí)的理解，以“原電池單元化教學(xué)”為例，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率作為主線，如何促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)并落實化學(xué)核心素養(yǎng)作為明線，采用教學(xué)內(nèi)容任務(wù)化、任務(wù)活動問題化的教學(xué)模式，在符合學(xué)生認知水平的前提下，有效促進學(xué)生對原電池知識的理解。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)? 單元化教學(xué)? 核心素養(yǎng)? 轉(zhuǎn)化效率

深度學(xué)習(xí)也被譯為深層學(xué)習(xí)。按照布盧姆認知領(lǐng)域?qū)W習(xí)目標分類所對應(yīng)的“記憶、理解、分析、評價、應(yīng)用及創(chuàng)造”六個層次，淺層學(xué)習(xí)的認知水平停留在“知道、理解”這兩個層次;而深度學(xué)習(xí)的認知水平則對應(yīng)“分析、評價、應(yīng)用、創(chuàng)造”這四個較高級的認知層次，不只涉及記憶、理解，更注重應(yīng)用知識解決實際問題，因此簡單地說深度學(xué)習(xí)是一種基于理解的學(xué)習(xí)。結(jié)合化學(xué)學(xué)科特點及課程性質(zhì)，筆者認為化學(xué)教學(xué)中的深度學(xué)習(xí)有如下特征：注重批判性理解和接受知識，強調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容與本學(xué)科相關(guān)內(nèi)容或其他學(xué)科相似內(nèi)容的有機整合，關(guān)注知識體系的構(gòu)建，強調(diào)知識在新情景中的遷移運用和面向?qū)嵺`的實際應(yīng)用。傳統(tǒng)的單課時往往是碎片化教學(xué)，容易造成教學(xué)目標割裂，知識無法有效融合，不利于學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系。單元化教學(xué)是以某一主題、活動或?qū)⒔滩膭澐譃橥暾麊卧M行整體開發(fā)、設(shè)計的一種教學(xué)形式。它主張教師能夠以某一種系統(tǒng)化的視角，用一條主線貫穿各節(jié)課，使每節(jié)課之間既有聯(lián)系又各具特色;既培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)已知領(lǐng)域的知識能力，也培養(yǎng)其探索和發(fā)現(xiàn)未知領(lǐng)域的能力，從而促進其深度學(xué)習(xí)。按照化學(xué)深度學(xué)習(xí)的特征，我們以高中化學(xué)“原電池”為例，進行單元教學(xué)設(shè)計并實施。

一、教學(xué)內(nèi)容分析

“原電池”單元包含如下內(nèi)容：必修第二冊第六章“化學(xué)反應(yīng)與電能”，選擇性必修1第四章“原電池”。新課標對這兩部分的要求依次是“以原電池為例認識化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，并從氧化還原反應(yīng)的角度初步認識原電池的工作原理。認識化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實際意義及其重要應(yīng)用，了解原電池及常見化學(xué)電源的工作原理”。結(jié)合新課標要求，我們對原電池內(nèi)容進行了重新整合，將原電池單元化教學(xué)分為三課時，即“初探原電池”“再探原電池”“發(fā)展中的電池”。

二、教學(xué)過程

（一）第一課時：初探原電池

引入：高中生對生活中使用的電池比較熟悉，教師上課前收集一些廢舊普通鋅錳電池。上課伊始，指導(dǎo)學(xué)生拆解舊電池。

環(huán)節(jié)一：實物探究

師：指導(dǎo)學(xué)生動手實驗，并提出問題：電池由哪幾部分構(gòu)成？電池內(nèi)部的碳棒是什么極？負極在哪里？糊狀物有什么用？

學(xué)生拆解舊電池，研究電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過討論并結(jié)合電池的使用經(jīng)驗和網(wǎng)絡(luò)查詢的信息，回答問題。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)通過實物探究，讓學(xué)生有意識地把生活中的化學(xué)和教材中的化學(xué)知識聯(lián)系起來，加深其對電池構(gòu)造的印象，提高其宏觀辨識能力，激發(fā)其自主探究的積極性。

環(huán)節(jié)二：探究原電池的原理和構(gòu)成

師：根據(jù)普通鋅錳電池的結(jié)構(gòu)，如果把鋅筒換成鋅片，碳棒換成銅片，糊狀物改成稀硫酸溶液，會出現(xiàn)什么情況？

學(xué)生完成課本實驗6-3（1）、（2）。

問題：用導(dǎo)線連接鋅片和銅片，現(xiàn)象怎樣？銅片表面的氣泡是什么、怎么產(chǎn)生的？氫離子在銅片上得到的電子是誰失去的？在這個過程中，電子怎樣運動？由此大家有什么想法？如何檢測有電流產(chǎn)生？

學(xué)生回答，并完成實驗6-3（3）。

教師引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實驗，理解Zn-Cu-H2SO4原電池工作原理并用圖表示。對學(xué)生畫圖結(jié)果，教師引導(dǎo)學(xué)生評價并修改。然后老師引導(dǎo)學(xué)生觀察Zn-Cu-H2SO4原電池，并結(jié)合普通鋅錳電池，思考原電池的構(gòu)成條件;提供鋅片、銅片、金片、石墨、硝酸銀溶液、無水乙醇、導(dǎo)線、水果、電流計，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計原電池，并提醒學(xué)生注意變量控制。之后老師引導(dǎo)學(xué)生分析實驗結(jié)果，總結(jié)原電池的構(gòu)成條件，體會原電池的反應(yīng)本質(zhì)并構(gòu)建簡單原電池模型。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)通過學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗，分析原電池的可能構(gòu)成條件，然后設(shè)計實驗探究。培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計實驗、分析實驗的能力，促進了其對原電池的理解。通過學(xué)生構(gòu)建簡單原電池模型，發(fā)展其模型認知能力。

環(huán)節(jié)三：初試原電池

師：學(xué)習(xí)的目的是為了應(yīng)用，試用今天制作的電池使音樂卡唱歌。

學(xué)生操作，聽音樂。

師：大家有什么想法？

生：這種原電池幾乎沒有實用價值！

師：為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，如何改進？

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)簡單原電池的不足，初步建立辯證看待問題的意識，并留下疑問為下節(jié)課做鋪墊。

（二）第二課時：再探原電池

引入：音樂卡的音樂為什么會很快停止？

環(huán)節(jié)一：探究音樂很快停止的原因。

教師介紹數(shù)字化實驗，指導(dǎo)學(xué)生測量Zn-Cu-CuSO4單液原電池工作時的電流和溫度變化。學(xué)生完成實驗后發(fā)現(xiàn)原電池溫度逐漸升高，電流大小逐漸減小。

提問：實驗結(jié)果說明了什么？根據(jù)裝置分析有一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，為什么？

設(shè)計意圖：通過音樂卡實驗激發(fā)學(xué)生興趣;通過數(shù)字化實驗展示單液原電池能量轉(zhuǎn)化情況，深化其對單液原電池的理解。

環(huán)節(jié)二：改進原電池

提問：Zn與CuSO4溶液直接接觸導(dǎo)致該原電池電流衰減，如何改進？把銅片插入CuSO4溶液中，鋅片怎么辦？如何構(gòu)成閉合回路？

生：用電解質(zhì)溶液連通。

教師介紹鹽橋，提問鹽橋的作用，并適當提示，指導(dǎo)學(xué)生完善裝置圖;指導(dǎo)學(xué)生測量Zn-Cu-CuSO4雙液原電池工作時的電流和溫度變化，引導(dǎo)學(xué)生理解該雙液原電池工作原理并與單液原電池比較。

提問：Zn-Cu-CuSO4雙液原電池反應(yīng)本質(zhì)是什么？與該單液原電池有區(qū)別嗎？由此可以得出什么結(jié)論？

設(shè)計意圖：本部分通過分析雙液原電池的工作原理、構(gòu)建復(fù)雜原電池模型，完善學(xué)生的知識體系，并使其對氧化還原反應(yīng)的認識發(fā)生質(zhì)的飛躍。

環(huán)節(jié)三：評價原電池

提問：1.比較Zn-Cu-CuSO4單、雙液原電池的電流，有沒有新的發(fā)現(xiàn)？

2.雙液原電池與單液原電池有沒有別的缺點？二者的實用價值如何？

3.如何提高雙液原電池的電流，什么樣的電池活性物質(zhì)可以再生？什么樣的電池可以不斷補充反應(yīng)的活性物質(zhì)？

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)通過分析和討論Zn-Cu-CuSO4單、雙液原電池的電流大小、穩(wěn)定性和實際應(yīng)用情況，進一步培養(yǎng)學(xué)生辯證看待問題的意識，引發(fā)學(xué)生思考理論和實際應(yīng)用之間的“距離”，體會科技發(fā)展的曲折。

（三）第三課時：發(fā)展中的電池

環(huán)節(jié)一：優(yōu)化原電池

提問：為什么其他條件相同時，雙液原電池比相應(yīng)的單液原電池的電流??？（提示：物理中影響電流大小的因素）

生：可能是U型管管口與電解質(zhì)溶液的接觸面積太小，U型管太長。

師：兩者均導(dǎo)致電池的內(nèi)阻變大，電流變小。針對這兩點，大家利用下列器材：濾紙、飽和NaCl溶液、鋅片、銅片、CuSO4溶液、ZnSO4溶液等，繼續(xù)改進原電池。

實驗一：測Zn-Cu-CuSO4雙液原電池（用浸有飽和NaCl溶液的濾紙條代替U形管）的電流。實驗二：在實驗一的基礎(chǔ)上增加了一層濾紙條，測其電流。兩實驗與使用U形管作鹽橋的雙液原電池的電流比較（結(jié)果見表1）。

提問：通過實驗，大家有什么想法？

生：不斷改進鹽橋，可以使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率進一步提高。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)通過學(xué)生借助物理知識，分析雙液原電池電流小的原因，并設(shè)計實驗進行改進，診斷并發(fā)展學(xué)生融合學(xué)科間知識、遷移應(yīng)用知識的能力。

環(huán)節(jié)二：發(fā)展中的電池

教師用多媒體展示生活、生產(chǎn)中的電池，完善學(xué)生對普通鋅錳電池的認識，強調(diào)這種電池的活性物質(zhì)不能再生，屬于一次電池，分析該電池的缺點和改進方式;指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課本和網(wǎng)絡(luò)查詢的信息，自學(xué)鉛酸蓄電池知識，了解二次電池;指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合氫氧燃料電池工作原理示意圖制作簡單的燃料電池。

設(shè)計意圖：通過分析幾種常見電池的原理模型，提升學(xué)生模型認知能力;通過分析這幾種電池的優(yōu)缺點并評價，進一步發(fā)展學(xué)生辯證看待問題、批判性接受知識的能力;通過利用原電池模型把2H2+O22H2O設(shè)計成一個電池并制作，發(fā)展學(xué)生理解、應(yīng)用知識的能力和創(chuàng)造能力。

環(huán)節(jié)三：展望新型電池

提問：電池發(fā)展到燃料電池是不是就停滯不前了呢？想一想你們都需要什么樣的電池？看看哪些電池可以再改進令其性能更好，你有什么好的想法！

設(shè)計意圖：通過展望新型電池，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，并使原電池的學(xué)習(xí)延伸到課外。

三、教學(xué)設(shè)計特色

（一）創(chuàng)設(shè)真實性的教學(xué)情境，激活學(xué)生思維，使其在對問題的探索和獨立思考中有所發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生新穎、獨到的見解，培養(yǎng)和提高其創(chuàng)新意識、實踐能力，最終解決問題，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

（二）以實驗為探究手段，學(xué)生通過分析實驗現(xiàn)象、總結(jié)實驗結(jié)論，在實踐活動中深化認知模型，從而培養(yǎng)比較分析、概括抽象、評價、遷移、應(yīng)用和創(chuàng)新等高階思維，發(fā)展學(xué)科認識能力。

（三）整個教學(xué)活動幾乎都是在師、生，生、生之間的對話、討論、交流中完成的，這種具有社會性的學(xué)習(xí)過程促進學(xué)生內(nèi)化觀念和知識，進一步發(fā)展了其高階思維。

參考文獻：

[1]楊玉琴，倪娟.深度學(xué)習(xí)：指向核心素養(yǎng)的教學(xué)變革[J].當代教育科學(xué)，2017（8）：43-47.

[2]安富海.促進深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)策略研究[J].課程·教材·教法，2014（11）：57-62.

[3]劉巖，張發(fā)新.化學(xué)教學(xué)中促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)的實踐與探索[J].化學(xué)教學(xué)，2015（9）：19-23.

[4]龐世學(xué).淺談單元化教學(xué)的優(yōu)勢[J].新課程，2014（7）：190-191.

[5]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2020：19，28.

責任編輯：黃大燦