基于深度学习的高中化学教学设计研究以化学电源为例 论文

基于深度学习的高中化学教学设计研究

-以“化学电源”为例-摘要：基于化学学科深度学习的主要特征，以鲁科版选择性必修一“化学电源”课

堂实践为例，从目标设计、教学活动设计、评价设计等要素出发，探讨基于深度学习理念下指向学科核心素养的高中化学课堂教学设计。

关键词：深度学习核心素养

化学

教学设计一、深度学习的内涵

深度学习是由美国学者

Marton

和

Saljo

提出的，是一种高级性思维的学习方式，强调在已有的知识体系基础上建构新的知识体系，重点发挥学生的主动性

和创造性，培养学生的创新精神。深度学习的深度指向学科核心素养，目的是克[1]

浅层化学习带来的弊端。化学学科教学视野下的深度学习是一种有效学习方式，能够加强中学化学教学素养的形成，其本质的特征是高阶思维，主要体现在

以下三个方面:第一，加强对知识的有机整合和迁移应用；第二，注重学生的主动建构反思；第三，注重培养学生分析解决问题的能力。

二、基于深度学习的教学设计基于深度学习的教学设计，是对浅层化学习教学设计的优化提升，相对于传

[2]统的教学设计，基于深度学习的教学设计在教学各环节所关注的问题也不同。

基于深度学习的教学设计主要包含三个核心要素：目标设计、教学活动设计和评价设计。指向深度学习的教学设计模型如下图所示。

三、基于深度学习的化学课堂实践现以鲁科版选择性必修一“化学电源”一课为例，探讨基于深度学习理念下的

教学设计。1.促进深度学习的目标设计

促进深度学习的目标设计依据的是化学课程标准，承载着化学学科核心素养，在学生已有的认知水平基础上，注重学生的预期效果，设定促进学生深度

学习的核心素养发展目标，以此来指导学生进行深度学习。本节课是鲁科版第一章第二节“化学能转化为电能-电池”的第二课时。学生已经掌握了氧化还原和

原电池原理的相关基础知识，并且具备了一定的观察能力、归纳能力和实验探[3]

究能力。基于学生已有的认知水平，将本节课的核心素养发展目标及重难点设定如下：

核心素养发展目标：（1）宏观辨识与微观探析

能从宏观与微观相结合的角度对化学电源进行分类表征。能运用相关的化学用语说明各类电池的有关变化，能分析电池中的物质变化和伴随发生的能量转化

与电池结构之间的关系。（2）证据推理与模型认知

通过对常见化学电池的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识。

（3）科学探究与创新意识

学生探究制作氢氧燃料电池，学会用图标、符号处理实验数据，分析实验现象并得出结论，交流自己的探究成果，培养创新精神。

（4）科学态度与社会责任

了解化学电源的广泛应用及废旧电池对环境的危害，在实践中逐步形成保护环境的观念。

教学重难点：（（1）锌锰干电池、铅蓄电池、燃料电池的工作原理

2）氢氧燃料电池不同条件下的电极反应式2.促进深度学习的教学活动设计

促进深度学习的教学活动设计指在学生已有知识基础上设计各种教学活动，通过创设情境、问题推进、实验探究等方式激发学生深度学习，发挥学生

的主动性和创造性，培养学生的创新精神，促进学生高阶思维的形成。.1以情境教学激发学生深度学习

2教学片段1：创设情境，引入新课

[[[[创设情境]如果没有电流，我们的生活将会变成什么样子？

学生交流]认识电池在生活中的重要作用。视频展示]电池的历史和伏打电池。

学生思考]讨论总结得到伏打电池的缺点：伏打电池工作时间短；电解质为硫酸溶液，不方便携带。

[提问]如果你是伏打，你想如何对你的电池进行改进？[学生讨论归纳]将液体电解质转变成便于携带的固体形式。过渡到碱性锌锰

电池，引入新课。[设计意图]以化学电源发展史为线索，通过创设情境，体验科学家改进化学

电源的历程，巩固原电池基础知识。引导学生分析化学理论和实际应用的差别，培养学生的语言表达能力、分析归纳能力和创新思维能力，激发学生的深度学习。

[深度学习]通过创设情境，使学生认识到化学电源与我们的生活息息相关，通过对伏打电池的改进历程，引导学生主动建构反思，培养创新思维，增强研究

新型电池，服务社会的责任感。.2以问题教学激发学生深度学习

教学片段2：铅蓄电池的工作原理[多媒体展示]介绍铅蓄电池的构造

[提出问题]根据铅蓄电池的总反应方程式，书写其电极反应式。[学生讨论]放电时，为原电池工作原理，负极：Pb+SO42--2e

=PbSO

；正极：

-4+2-

-PbO+

4H

+SO

+2e

=2PbSO

+2H

O。

2442充电时，为电解池工作原理，蓄电池的负极与外加电源的负极相连，作为阴

-2-

4极：PbSO+2e

=Pb

+

SO

；蓄电池的正极与外加电源的正极相连，作为阳极：

4-+2-

4PbSO+2H

O

-2e

=

PbO

+

4H

+

SO

。

422[教师总结]二次电池的充电过程和放电过程是可逆过程，原电池的负极与外

加电源的负极相连，原电池的正极与外加电源的正极相连，可归纳总结为“正正负负”。进而得到电极反应方程式书写的一般步骤：基于装置判断元素的化合价

变化-计算得失电子-根据电解质溶液写出反应产物-用电荷守恒和元素守恒配平电极反应式。

[迁移应用]通过铅蓄电池工作原理的学习，展示一个新情境下的高考真题题目，加强巩固练习。

[设计意图]铅蓄电池是二次电池的代表，通过铅蓄电池的学习，以问题为导向，激发学生的深度学习，引导学生将所学知识进行有机的整合，主动建构二次

电池工作原理的认知模型，能够正确书写电极反应方程式，培养学生知识迁移和解决问题的能力。

[深度学习]通过对铅蓄电池工作原理的学习，宏观辨识与微观探析想结合，引导学生主动建构二次电池的认知模型，增强化学学科核心素养，适应新情境下

的新型高考。.3以实验探究激发学生深度学习

教学片段3：学生动手制作简单的氢氧燃料电池[活动探究]以小组为单位，设计氢氧燃料电池，画出装置图，派出代表展示、

解读装置，并讲解设计思路。教师总结]教师在此基础上，回扣电化学认识模型概括提炼出电池的设计思

路：选择正负极反应物-选择正负极材料-选择电解质溶液。学生活动]按装置图组装电池，进行实验。

[[[学生总结]引导学生思考在酸性、碱性溶液中氢氧燃料电池的电极反应式和

总反应式。[迁移应用]通过氢氧燃料电池制作及原理分析，对比迁移甲烷燃料电池，找

出正负极、电子流向，正确书写不同环境下的电极反应方程式。[设计意图]通过实验探究，培养学生的动手能力、语言表达能力和归纳能力，

引导学生将所学知识有机整合，激发学生的深度学习，主动建构电池的设计模型，通过“总结”提升学生认知能力和解决问题的能力。

[深度学习]通过氢氧燃料电池科学探究的过程，学生主动建构反思，引导学生分析酸性电解质、碱性或中性电解质、固体中性电解质、熔融碳酸盐电解质中

电极反应式的书写，适应以情境为载体的新型高考。培养创新思维，发现新型电源。

3.促进深度学习的评价设计

基于深度学习的教学评价设计不单单是以学生的考试成绩来衡量学生的学习效果，而是立足学生过程、促进学生发展的持续性评价。持续性评价发生在教

学前、教学中和教学后，注重评价指标的多元化的、评价方法的多样化的、评价[4]

主体的多元化。通过持续性的教学评价，促进学生主动建构反思，激发深度学习，提高创新能力和解决问题的能力。本节课的评价目标设计如下：

（1）通过常见化学电源原理的分析及电极反应式的书写，诊断并发展学生对

原电池原理本质的认识。2）通过化学电源发展线的梳理，诊断并发展学生对化学电源原理认识思路

（的结构化水平。

持续性评价的评价主体是多元化的。例如：在教学片段3：制作简单的燃料电池教学环节中，各小组展示完实验方案后，小组间可以互相评价，引导学生深

度参与，加强了小组合作的同时，提高学生对知识的整合能力和语言表达能力，培养批判性思维和创新思维。

总之，教师将深度学习理念融入到教师教学设计各环节，通过创设情境、问题推进、实验探究等方式，能够有效的促进学生的深度学习，培养学生的信息整

合能力和科学探究创新精神，在学习过程中引导主动建构反思，进而提升知识迁移、知识应用和解决问题的能力，加强中学化学教学素养的形成，适应以情境为

载体的新型高考。参考文献：

[1]梅伟权.促进学生深度学习的化学教学设计-以“相对分子质量的计算”的教学

为例[J].化学·教学设计,2018(11):57-59.2]曾蓉.促进高一学生