王楠楠
陕西省西安外国语大学附属西安外国语学校 710016
摘要：本文以人教版化学必修2第二章第2节“原电池的工作原理”同课异构为例，基于科学探究、证据推理、模型建构与应用及社会责任四个维度，旨在探索高中化学课堂教学过程中培养学生化学学科核心素养的方法和策略。
关键词：科学探究；证据推理；模型认知；社会责任
化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，其包含“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”五个方面。化学学科核心素养反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值化学学科核心素养。本文以“原电池的工作原理”为主题的高中化学同课异构为例，从科学探究、证据推理、模型建构与应用和社会责任四个角度着手分析，旨在培养学生的化学学科核心素养。
一、科学实验探究
科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的实践活动。科学探究的重要途径是运用化学实验等方法进行实验探究。在化学实验探究中，基本流程为：发现、提出问题→据假设提出探究方案→评价、优化→处理实验数据，通过查阅文献、科学数据分析和证据推理，问题最终得到科学验证。
“水果电池”如何让生日贺卡发出声音？氢氧燃料电池电流从哪里产生？电池的正负两极如何判断？基于以上问题，教师需要在查阅文献资料、查找大量图片的基础上，需要设计一系列探究实验进一步引导学生从本质上认识化学学科。首先是通过对比实验，引导学生思考分析相关问题，从而揭秘原电池的工作原理，即为什么产生电流。那么，构成这样有电流产生的装置需要什么条件呢？学生能回答出需要正负两极、电解质溶液，还有其他条件呢？再次设计开放性实验：结合所给材料，指导学生任选电极和溶液，设计原电池并进行实验，点亮贺卡或者电子表，最终得出原电池的构成条件：氧还反应是前提，一液一路两电极。科学探究既要探，更要究。以上实验过程学生通过查阅资料、收集证据进行解释得出结论。旨在培养学生实验探究能力及科学思辨能力，教师引导学生在科学探究中进行深层、深刻、深度学习。
二、证据推理
证据推理和证实证据意识就是能依据各类物质及其反应的不同特征寻找充分的证据，能解释证据与结论之间的关系。在讲解确定原电池正、负两极确定的过程中，教师们会设计“问题链”，如在电池中电流产生的原因及流动方向？电流的流向与电子流向的关系？电子是如何产生的呢？其实这样的“问题链”，能够较好地培养学生的思辨能力。但如果能利用合理证据进行科学推理和证实，也能直接得到结论并对重、难点有所侧重。
如“水果电池”电流如何产生？学生知道与电子的先引导学生通过一系列实验探究电池的锌极和铜极、灵敏电流计指针的偏转来判断电流的产生以及电子流向，那么电子流向与电源的正、负两极如何验证呢？利用对比分析法，进一步设计实验：导线连接灵敏电流计和干电池的正、负两极，再结合灵敏电流计指针偏转判断电源的正、负两极，从而准确判断锌极是原电池的负极和铜极是原电池的正极。
事实上，究竟选用何种方式进行安排教学，笔者认为要因“生”制宜，在教学过程中基于学生知识网络进一步构建学科网络更能有效地实现化学学科核心素养。
三、模型建构与应用
模型认知是通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及相互关系，且能依据物质及其变化的信息建构模型，并利用模型解决生活和生产中的实际问题。
在建构认知模型的过程中，需要解决如何基于学生已有学科内容进行原电池工作原理的深入剖析？其中一位上课教师这样设计，先引导学生重新认识氧化还原反应的实质和要素，再以氧化还原反应为铺垫，分析原电池装置中电流的产生原因是物质原子间存在电子转移所致。学生便能比较准确地找到氧化还原反应中得失电子的物质，且能准确而又快速地迁移到电极反应式的书写上，这样的迁移符合学生的认知发展规律，再结合实验探究，对氧化还原反应有了进一步感性和理性的认知。而另外一位教师教师通过实验探究让学生归纳总结，没有基于氧化还原反应的模型建构过程，导致模型化不明显，主要表现在学生对正、负两极得失电子的分析及电极反应式的书写等方面出现了较多理解上的偏差。
建立模型的过程中体现了一般与特殊的哲学关系，也体现了化学学科的方法和思维方式，能引导学生由表及里发现问题的本质。如此模型，能有效地帮助学生将知识结构化、问题情境化、思维逻辑化，有利于培养和提升学生的化学学科核心素养。
四、社会责任
社会责任是关注与化学有关的社会热点问题，认识环境保护和资源合理开发的重要性，形成合理利用自然资源的观念，并在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念。
分析两位教师的教学设计，一位教师用“图片”的方式呈现主题，“一闪而过”，学生没有更多体验，说明设计中已体现“社会责任”这一理念，但没有抓住契机对学生的价值观进一步的树立和培养；而另外一位教师基于全球能源危机和环境污染日益加剧，通过氢氧燃料电池的的展示和介绍，其他燃料也进一步引起世界各国的关注，增强了学生改善能源结构的信息。同时，也帮助学生形成未来发展需要的正确价值观。再通过二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池的文献介绍，意识到学好化学并实践之，既是对美好生活方式的一种追求，也是对生产所带来不良影响的补救。另外，通过天才少年曹原，在石墨烯方面对电池研究及拒绝美国高薪聘用等事件，号召学生们学习他勇于创新的优良品质、刻苦钻研的科研精神以及知恩图报的民族情怀。
以“原电池工作原理”为主题的高中化学同题异构，教学过程精彩纷呈。事实上，仅仅一节课并不可能承载化学学科核心素养培育的各个方面，但是我们可以将原电池相关学科知识凝炼成学生的综合能力，将三维目标中的情感、态度和价值观凝练为必备品格和正确的价值观念，以此来培养和发展学生的化学学科核心素养。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版)［M］北京:人民教育出版社,2018:68-77
[2]黄谦.将化学史引入课堂教学的探索——原电池教学中化学素养的养成[J].化学教与学,2019(09):31-33
[3]李振明.基于核心素养的HPS教学模式的建构[J].中学化学教学参考,2019(09):29-30
[4]朱宇萍,覃松.大学无机化学中原电池的启发探究式教学实践[J].化学教育(中英文),2020,41(24):25-29