以“任务驱动”落实学科核心素养的课堂实践
——以“化学能与电能的转化”线上公开课为例

王娜娜 上海市奉贤区景秀高级中学

教育部于2020 年颁布了《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《新课标》），本次课标修订的重点在于“突出学科核心素养导向，彰显学科知识的核心素养发展功能”。高中化学学科核心素养包含五个方面，每个素养对应着学生在完成该阶段该学科的学习后应具备的基本能力。在立足学生成长需要的同时，化学课程充分发挥了在学生未来发展过程中的重要意义。

根据《新课标》编写的上科技版新教材《普通高中教科书 化学》共5 册，必修第一册于2021 年秋季学期在上海高一年级中全面落地实施。新教材作为提升学生核心素养发展的重要载体，化学教材既是化学课程改革的核心，也是化学课堂教学的重要依据。

新课标旨在打造新的育人生态，而新教材精心地将学科教学内容进行了重新设计。实施新课程、新教材、新高考，需建设与之匹配的新课堂。《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》中提到，新时代的课堂教学应基于情境，以问题为导向，合理利用互动式、启发式、探究式、体验式等互动方式进行课堂教学。基于以上观点，教师应以培养学生自主学习能力为出发点，高度关注学生化学学科核心素养的养成与发展，创新教学思维，设计丰富且生动的教学实践活动，激发学生的学习热情和求知欲，让学和习真正发生，变“学会”为“会学”，最终促进师生的共同成长。

一、立足课标内容，引领教学设计

“化学能与电能的转化”是《新课标》必修课程主题3 物质结构基础与化学反应规律中化学反应与能量转化的内容。内容要求如下：“知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理”。学业要求如下：“能列举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，能分析简单原电池的工作原理”。

二、挖掘教材内涵，提炼教学价值

“化学能与电能的转化”是上科技版必修第二册第五章第3 节第二课的内容，化学能与电能的转化在高中化学学习的过程中起着承前启后的作用，学生对本节课内容的掌握程度直接影响他们在后续选必教材中电化学知识的学习。本课时从能量转换视角看，它是对前一节课中“化学反应中的能量变化主要有热能、电能、光能等多种形式，一般人类利用较多的是反应产生的热能和光能”论述的补充和完善；若要从微观角度电子的转移视角看，对化学能与电能的转化学习则是对前面学习的氧化还原反应本质的延伸和应用。

本节课是氧化还原反应，电解质溶液以及金属的性质等学生已有知识的相互融合，其中还会涉及物理学中电学的相关知识，因此体现了物理、化学学科间的交叉融合。另外，化学电源是日常生活经验使用频率非常高的物品，因此学好本节课的内容还具有非常实际的意义。

三、基于高中学情，优化课堂结构

学生在初中已学习过金属活泼性顺序和物理电学的相关知识。高一必修第一册学习过氧化还原反应、电解质溶液等内容，为本节课的学习做好了知识储备。在能力上，经过初中化学实验的学习，学生初步具备了实验操作能力、实验现象与数据分析和表述能力及一定的化学学科思维能力。大部分学生愿意去探究实验中出现的不同现象，从实验现象推测反应原理，并对其进行归纳总结，进而去理解化学反应的本质。

本节内容要求能辨识简单原电池的构成要素，并从氧化还原反应的角度初步分析原电池的工作原理。但本课的学习难点是从微观角度即氧化还原反应的本质——电子转移的视角理解原电池的工作原理。因此，本节课的设计从制作简单的水果电池入手，再由学生已掌握的金属活泼性顺序实验，过渡至原电池内容，进而建构原电池认知模型。

因新冠病毒的暴发，教师和学生都处于居家隔离状态，因此本次公开课是利用腾讯会议平台进行线上直播教学。和传统的线下教学相比，两者各有所长，相辅相成。线上教学模式下，根据本节内容，综合化学学科的育人要求，利用线上互动方式开展“课前准备”“课中探究”与“课后拓展”一系列递进式教学活动，不仅能协助学生顺利建构原电池的认识模型，还能促进学生知识关联结构化和认识思路结构化的发展，从而极大地促进学生学习思维方式的转变。

四、高效任务驱动，坚持素养立意

综合以上分析，笔者设计了如下的教学过程：

任务一：课前准备——查阅资料，动手实践，制作简单水果电池

课前准备分为教师准备和学生准备两部分。教师准备就是教师正常的备课活动，在“双新”背景下，教师应认真学习新课标、新教材理念，再根据实际情况备学生、教法和学法等。学生准备主要指学生的课前预习。本节课的课前预习是通过阅读教科书或查阅相关资料，学习化学能与电能的转化装置——原电池，能利用身边的物品制作简单的水果电池，并将制作的水果电池以视频或图片的形式呈现出来，在上课时做交流汇报。

准备这节公开课时，教师和学生都是居家办公的学习状态，对于学生寻找制作原电池的材料有了比较大的难度，但最终学生还是克服了困难，巧妙地利用了身边的小物件，如硬币、口香糖包装纸、导线、水果、玩具中的LED 灯等制作了不同的简单水果电池。课上展示的原电池获得了听课专家和教师的高度赞美。

设计意义：自主探究任务，激发学习兴趣。

“双新”理念要求以培养学生的学习兴趣为前提，结合青少年的心理特点，灵活运用兴趣化教学策略。在创设教学情境时，尽量加入与实际生活相关的元素，从生活中学习化学，让化学进入学生的生活，从而促进学生更好地学习与吸收化学知识。学生查阅资料后制作简单原电池，这样的任务驱动式课前预习完全贴切于学生的日常生活，比传统的阅读课本、填写学习单有更高效的预习效果。学生最初的时候可能是“照葫芦画瓢”般的模仿，并不知道为什么LED 灯会亮，但学生在查阅资料、寻找材料搭建的过程可以锻炼学生动手实践、动脑思考、动口说话的能力，又能激发学习兴趣。学生自主学习的能力得到提升，更好地培养了科学探究素养。通过水果电池初步了解原电池的结构，为后面深入学习原电池的工作原理及构成条件做了很好的铺垫。

任务二：课中探究——采用“问题链”教学全面认识原电池

基于以上学生对水果电池的初步了解，教师便可以开始引导学生探究化学能转化为电能的装置及其工作原理。如果是线下教学，可以设计学生实验，提高学生“身在其中”的体验感。线上教学只能借助实验视频等信息技术手段辅助教学，实验视频的优势使实验现象更明显，每个学生都可以在自己的上课设备前通过屏幕观察得更清晰。这里借助了三个实验视频，采用有延续性的“问题链”为探究化学能转化为电能的装置及其工作原理创设了问题情景，通过“对话式”的问题教学方式，实现了师与生、生与生的对话。

实验1 与实验2 形成对照实验，当学生观察到实验2 的反常现象：“铜片上产生气泡”时，就会不由自主地产生一系列疑问，形成认知冲突，从而激起学生的探索欲望。教师引导学生观察实验1和实验2装置的相同点和不同点，紧接着，通过三个递进式的问题：①铜片上产生的气体是什么；②这种气体是如何产生的；③H＋转变成H2所需的电子从哪里来的，引导学生探究差异背后的原因，并提出可行的验证方法。结合物理电学知识，对实验2 提出的想法进行验证，设计实验3 的装置。当学生观察到电流表指针偏转的瞬间，验证了学生的想法是可行的，本节课的重难点也得到了突破。

设计意义：合作探究任务，学习知识重点。

设计问题对话式教学活动探究装置中气泡在不同的电极上产生的原因，为师生、生生对话创造了足够的活动空间，进而通过对话的过程引发学生思维火花的碰撞，从而使学生不仅“知其然”，更是“知其所以然”，最终促进学生透过现象看本质的研究方法与能力得以提升。学生从任务一中对原电池的初步认识水平，上升到对原电池更深层次的理解水平。化学学科核心素养的体现更加明确，如运用“宏观辨识与微观探析”的思维理解气泡产生位置的不同，本质上是微观的电子转移导致的，也因此解释了电流表指针发生偏转的原因；原电池反应原理中化合价升降数与电子转移数目相等体现了“变化观念与平衡思想”在化学教学中的应用。

从知识层面看，掌握了工作原理再归纳原电池的构成要素就变成了水到渠成的过程。学生归纳总结原电池的构成要素，既锻炼学生的化学语言表达能力，也是对原电池工作原理掌握程度的评价方式之一。学生的回答可能不完美，比如“两个电极”“两种金属做电极”等，教师可提供相应的素材（如实验视频等）引导学生说得更准确，培养学生的化学思维习惯和表达方式。

任务三：课后拓展——解决问题将知识迁移应用

“双新”背景下，教师普遍关注的问题是素养培养以何种形式出现在课堂教学中最恰当，最终怎样评价素养培养实施的效果。当然，这也是“双新”实施中亟待解决的问题。经过本节课的学习，学生对原电池有了较全面的认识，该如何评价教学的有效性呢？其一，学以致用。回到课前的实践活动——制作水果电池，让学生表述自己制作的原电池为何能发电，电能从何而来。在表述问题的过程中，发展学生系统、微观、动态的认知过程，对化学能与电能的转化装置——原电池的本质特征、构成要素有更清晰的认识，并最终促使学生综合运用所学知识认识、解释生活中遇到的实际问题。缩小化学与生活的距离，达到启迪学生化学思维的目的。其二，知识迁移。构建“初建水果电池模型—完善铜锌稀硫酸原电池模型—应用原电池模型—发展原电池模型”的课堂实践活动主线，发展学生证据推理的意识和思维习惯，培养正确的观念，才能更好地落实“证据推理与模型认知”的学科核心素养。以简单的铜锌稀硫酸原电池建立学生对常见化学电源的认知模型，让感兴趣的学生课后去寻找一下身边各种各样的电池，并尝试将收集到的电池拆开，观察不同电池的结构，总结整理成一份小的研究报告，在下节课时进行展示，为后续电池的学习奠定基础。

从培养学生适应未来发展的长远目标看，教学任务是否完成的关键是学生通过学习是否具备了知识的迁移能力和在真实情境中解决问题的能力。因此，教师不仅要关注课堂，也要安排一些科学合理的教学任务，加深学生对重要知识的理解，完成教学任务的有效延伸。

“化学能与电能的转化”一节蕴含着电化学知识的重要反应原理。本节内容又非常接近学生的日常生活，与社会发展也紧密联系。因此本节课设计的整体思路是从生活中来，又回到生活中去，使学生在习得知识的同时，获得化学思维和能力的发展。只有掌握了原理，才能在分析和解决问题时做到以“不变”应“万变”，而原理不应该是教师“讲”出来的，应该是学生通过对事实的观察、分析、比较，加以抽象思维而建构出来的。这样做的目的不仅是让学生掌握原理，更重要的是让学生在形成原理的真实情境中去理解原理的形成历程，并在理解原理、建构知识过程中培养与之相应的学科素养。上述学生分析和解决问题的过程中，作为教师的主要任务是在知识与技能达成的过程中渗透该学科的核心素养，不仅要让学生掌握学科知识和技能，还要让学生获得学科思维和能力的发展。

当然，落实核心素养不是一句口号，也不是某一节课的预期，而是过程性和系统性的。作为一线教师，应以学科知识内容为载体，以解决具体问题、培养学习兴趣为前提，多层面、多角度、多情境下，“润物细无声”地完成核心知识向能力素养的转化。