以电化学教学内容为依托，以新课标为蓝本，在以“素养为本”的教学理念下，通过形式多样的情境教学，产生一个个任务驱动诱发思维，让知识体系在解决任务的过程中构建。本文从五种情境的设定展开，阐述了通过情境教学发展学生核心素养，落实立德树人教育目标的具体做法。

一、问题提出

2018年1月，教育部颁布了《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称新课标），明确了普通高中教育的目标定位。学生从课本上获取知识的最终目的是要转化为能力并服务于社会。这就需要提升学生的综合素质，学校的主战场是课堂，在课堂教学中将知识内化为能力，形成化学学科观念，以发展学生学科核心素养。在以“素养为本”的教学理念下，学习不再是简单的传授，而是引导学生自主建构知识体系，这种建构过程需要一定的情境作为载体，在情境中承载着一个个任务和问题。在任务问题的驱动下，学生培养了能力，发展了素养。问题情境设定越真实，越能承载问题。教师为学生搭建重要平台，学生才能在这个平台上将已有知识与创设的情境通过思维的纽带在合作、讨论中形成化学学科核心素养。

电化学教学内容分布在必修和选修两本教材中，必修部分只讨论原电池和简单的化学电源，在选修部分增加了电解池及金属的腐蚀与防护，教材这样编写体现出对知识掌握的螺旋式上升过程，所以教学环节的设计要本着不随意拔高、从学生的实际认知水平出发，如此才能设计出符合学生思维认知水平的教学情境。学习建构主义理论使我认识到学生对知识的建构在其学习的过程中就已经产生了。电化学中有丰富的情境素材，如电动自行车用的铅酸电池和手机用的锂离子电池，还有各种科研资料所呈现出的新型电池，都让学生体验到科技的进步。同时，电化学也是每年高考的高频考点，通过创设情境设计多层次、多视角的问题链，引导学生用已学知识去解决问题，在解决问题的过程中建构知识体系，这有利于学生核心素养的落实与培养。新课标里提出从五个方面发展学生化学学科素养，这五个方面是宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任。

二、课例的设计与实施

1.科学史话情境设计——电池的发现与发明

问题情境：生活中司空见惯的电池是怎么被发现与发明的？有什么有趣的故事？

教师引导学生从网络上寻找电池的发展史：查询的过程中，体验着一个个历史人物在电池发现过程中的精彩瞬间。意大利解剖学家伽伐尼医师在1780年解剖青蛙时发现,由于金属器械碰到肌肉而使青蛙腿部的肌肉抽搐,从此开启了电池的发明之旅，特别要提的是意大利科学家亚历山德罗·伏特，他对前人的实验现象感兴趣，却不苟同其观点，于是玩起了游戏：他用导线连接一个金币和一个银币通上电源，然后把这两个硬币同时放在自己的舌头上，瞬间舌头发麻。这是何等的科学献身精神啊！他就是从“玩”中不断总结规律，写出了有价值的论文，在1800年3月20日把自己的研究成果呈现给世人。随后的60年中，经过不断改进发明了碳锌电池，这是干电池的鼻祖，又过了17年，最早的干电池被发明出来,并获得广泛应用。这段历史让学生明白：电池的发现与发明有一百多年，经历了至少四位有贡献的科学工作者的努力。若没有观察力与细心,又怎能有最初的“生物电”？若没有兴趣使然的“玩”，又何来“伏达电池”？以及现在形形色色的蓄电池、燃料电池？通过化学史的教学，让学生明白任何不经意的现象都有可能是一个重大发现，任何一个成熟的技术都是前人不懈努力的结果, 这难道不是“证据推理与模型认知、科学探究与创新意识”这些核心素养实施的好材料吗？其实在我们的课堂上，润物细无声地设计类似这样的教学情境，从内心唤起学生发明创造的欲望，使他们明白“任何发明都是从实践中来到实践中去”的哲学辩证观点,不仅能很好地提升学生的思维品质，还可以培养他们对科学的探索奉献精神。

2.趣味实验情境——水果电池的探究

问题情境：哪些水果能组成原电池？电流大小如何？影响因素有哪些？如何改进？

学生从原电池的形成条件并且联系物理知识知道电子是从低电势流向高电势的，两电极电势差越大，电流强度越大，电解质溶液的浓度大小也对电流产生影响。为了增强学生对电化学的学习兴趣，教师特意安排了一节水果电池的探究课。学生带上不同的水果，教师准备必要的金属导体、导线、电流表等。开始时，学生是随意地连接组装电池，当发现电流表指针偏转程度不同时就产生了疑惑,于是几个学生主动探讨起来，他们发现不同水果组成的电池指针偏转不同，其中柠檬水果电池偏转最大；但同一种水果电池，两个电极分别是镁—铜、铁—铜,其电流表指针偏转前者大；都用柠檬水果味电池，都用铁—铜做电极时发现插入水果的深度也影响电流的大小；把两个电极的距离变大,发现电流变弱。学生在探究、发现、讨论中感悟着“真实验”带来的愉快。从水果的种类、水果的酸甜度(成熟度)、电极材料、电极间的距离、电极插入水果的深度等角度大胆进行探究，总结出这些都是影响水果电池产生电流大小的因素。看似一节与高考考试无关的课，但其影响深远。本节课的实验特点是先让学生“玩”,在“玩”中找到问题、诱发思维、产生质疑、共同讨论、提出探究的问题和假设，并根据假设设计试验方案、探索实验中的意外现象，然后基于现象进行问题分析，最后得出相应结论。这虽然是一个简单的兴趣探究实验，但也让学生在“玩”中体验到设计实验并完成实验远比得出结论更重要，同时也体验到控制变量是实验设计的重要思维要素。这其中“证据推理与模型认知、科学探究与创新意识”等核心素养得以凝练，使学生思维的严谨性得以发展，也培养了他们合作探究的团队精神。

3.递进问题情境——概念规律的动态认知

问题情境：电解池中只有离子才能在电极上放电吗？电解时阳（阴）离子能在阳（阴）极放电吗？两极反应一定按离子放电顺序进行吗？存在所谓的“乱放电”现象吗？

学生对于电化学中原电池和电解池的工作原理比较容易掌握，知道离子在电极上放电都遵循一定的规律，但有没有所谓的“乱放电”现象呢？比如，分子放电？阳离子在阳极放电？阴离子在阴极放电？含氧酸根参与放电呢？当问题提出后,学生不知所措,于是从高考真题中选取有“教”的价值的题作为问题情境，我们通过设疑，诱发学生思维。

在2018江苏卷中有一题，要求学生利用电解原理用惰性电极电解HNO3和HNO2的混合溶液，从而获得较浓的硝酸。按照电解规律阳极放电离子是OH-，产生氧气，但与题意所述获得浓的硝酸相去甚远，这就使学生产生了思维疑点，该如何破解？教师引导学生结合元素化合物的知识：OH-放电产生的氧气将具有还原性的HNO2氧化，就会生成HNO3，这样两个反应叠加后的结果就是HNO2-2e-+ H2O=3H++NO3-。HNO2是分子，也在电极上能放电，可见分子也可在电极上参与电极反应，其核心问题是要有得失电子的微粒。

2013年重庆高考题中用电化学法降解含NO3-的废水，以获得硝酸的实例,也是在阴极发生电极反应2NO3-+12H++10e-= N2↑+6H2O，可以看出此时是阴离子在阴极放电的事实。无独有偶，2014北京卷中，在设计实验完成电解酸性的FeCl2的废液使FeCl3再生的实验时用到电解手段，其阳极电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+，离子的还原性还与电压有关，也可能是2Cl--2e-=Cl2，Cl2又将Fe2+氧化成Fe3+，从而使FeCl3再生。这其中就体现了两极反应不一定按离子放电顺序进行，而是要受浓度、温度、酸碱性、电压等因素的影响。

我们通过以上三个习题练习，先提出问题, 设置思维疑点会导致学生思维与认知的冲突，使其对所学知识产生怀疑,这时引导学生首先明确电极放电的实质是发生氧化或还原的微粒，与是否为阴阳离子无关。可以是分子，从而辩证的认知电极反应，引发学生认识电化学中“氧化还原理论”的核心指导地位。其次，使学生明确任何规律都有一定的使用范围，要建立从动态变化的思维视角看待离子的放电顺序，建立浓度、温度、酸碱性、电压等对微粒氧化性、还原性的影响的思维认知模型。学会将对立统一思想和定性定量相结合，揭示化学变化的本质特征，凝练“变化观念与平衡思想”这一核心素养。

进一步创设问题情境：构成原电池的条件中一定要有一个自发的氧化还原反应吗？再次引发思维“大地震”,难道不是吗？若不发生氧化还原反应，哪有电子的得失？没有电子的定向移动怎么形成电流？这一系列的问题，首先要拿事实说话，教师展示一段报道：“挪威和荷兰正在开发一种能源，这种能源是由于海水和淡水的浓度不同，海水对于淡水存在渗透压以及稀释热、吸收热、浓淡电位差等浓度差能，这种浓度差能可以使温度升高将近0.1℃，这种能源是一种可再生的海洋能源。如果把世界上所有的海港结合起来，这一能源将相当于电力需求的20%。”这段报道从能量转换的角度出发，拓宽了学生的思维，指导他们分析和考虑盐差能和电能的转换，它类似于化学能转化为电能，故而就不难理解电池没有自发的氧化还原反应，没有了“动力”基础，也会由于浓度差能形成“浓差电池”，这就对原电池的形成条件有了更深刻的认识。这样的问题创设无疑能拓宽学生思维，对培养高素质人才具有“助推剂”的作用。

4.创设习题情境——试题的发展与思辨

问题情境：两道对比题。

例题1：电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O72-）时，以铁板作阴、阳极处理过程中存在反应 Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去，问电路中每转移6mol电子，最多有           mol Cr2O72-被还原。（答案： 0.5）

例题2：实验室模拟电解法处理含六价铬的工业废水，如图装置将主要有害物Cr2O72-转化为Cr3+(无害)除去。得到如下实验结果：

实验中，理论上电路中每通过6mol电子，则有           mol Cr2O72-被还原。（答案：1.5）

同一个问题，为什么两个题的结论不同，按照电化学中最核心的问题分析Cr2O72-在阴极放电完全可以，与上述2013年重庆高考题中NO3-在阴极放电类似（Cr2O72-在阴极放电的电极反应式为：Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O）。而2013年高考大纲卷为什么没有考虑呢？这除了与题干信息有关外，教师要引导学生辩证看待高考真题，其实它也在不断的发展中，有些问题可能是当时有意回避和降低难度所为。教师引导学生要辩证看待高考试题，这也凝练了要用发展的思维视角看问题，如此才能培养出有健全思维的人。

5.新科技新发现情境——技术的应用与改进

问题情境：有关膜技术广泛应用，在生产实际中，如图1所示（用电化学手段制备FeCl3，从而使FeCl3再生的示意图），请问有需要改进吗？

教师引导学生分析得出，阳离子交换膜左侧为阳极区，Fe2+-e-=Fe3+,右侧为阴极区，2H++e-=H2，让学生分析此时是阳离子交换膜，根据离子移动规律，左侧的Fe3+、Fe2+会移向右侧，会与右侧的OH-结合形成沉淀。这样会影响Fe3+的再生，故而该装置在设计上有待改进。我们引导学生从膜的作用入手，在阳离子交换膜的右侧阳极区增加一个阴膜（图2），在两膜之间加入NaCl溶液，右侧阴极区加入含少量NaOH的水，这样就不会影响到FeCl3的再生纯度，又在阴极区不影响H+放电，额外地又获得了NaOH，这种改进理念正是“科学态度与社会责任”素养的体现，学生运用所学知识，针对化工工艺中存在的设计缺憾，提出解决方案和改进措施，将节约成本、循环利用、环境保护等观念渗透在改进工艺的过程中，这些对于学生最终形成学科核心素养、发展关键能力是十分必要的。

三、反思教学

高中化学教学模块中电化学是重要的一部分内容，涉及在必修和选修两个课程结构中，不论是初学者还是高三复习学生总感到这部分内容记不住、有些乱、方程式多。但这部分内容又是高考的必考内容，所以通过课程内容情境化，能激发学生学习的内驱力，通过设计一个个问题链，感受电化学中的一些反常现象，使学生明确任何规律都有一定的使用范围，建立从动态变化的思维视角看待离子的放电顺序，这也就解决了记不住、有些乱的问题了。电化学的高考真题能很好地体现最新型的化学电源，也为教学提供了很好的习题情境，所以依托高考真题，展开对电化学的学习和深化，明确电化学的最核心的问题是在氧化还原理论指导下，充分理解和认识原电池和电解池中离子的移动规律、放电原理，从而解决工业生产、生活中的实际问题，以此促进学生自主分析、主动参与的意识。

教师在教学中应善于从众多的、丰富的信息中挖掘有价值的线索创设问题情境，诱发学生思维，在真实的情境下形成有效能的任务驱动，通过对信息进行加工和处理形成自己的认识，以最有效的对话即自我对话让知识内化于心，促进学生化学学科素养的形成和发展，落实立德树人的教育目标。

作者单位   西安市铁一中学