基于模型建构的微项目教学与实施

认为，学生围绕具有挑战性的学习主题，开展以化学实验为主的多种探究活动，从宏微结合、变化守恒的视角，运用证据推理与模型认知的思维方式，解决综合复杂问题，获得结构化的化学核心知识，建立运用化学学科思想解决问题的思路方法，培养学生的创新精神和实践能力，促进学生核心素养的发展[1]。在化学学教学中通过模型建构的微项目教学模式，是发展核心素养一项有效的手段，本文以“电解池”新授课为例，探索基于模型建构的项目式教学的实践。

1 问题的提出

本节“电解池”选自高中化学人教版选修教材《化学反应原理》第四章“化学反应与电能”第二节“电解池”。往届很多学生反应电解池装置复杂，放电顺序很难记忆。出现这样的问题原因是在学习过程中没有建构电化学的思维模型，在学习过程中只是简单识记，没形成学科思维模型。

基于以上问题，本文以“电解池”新授课为例，探索在教学实践中创设真实的情境，提出问题，分析问题建构模型，解决问题，实现高阶思维的构建与提升。

2 微项目设计的策略

首先研读课标要求选取核心知识，据此创设真实问题情境，从而确定微项目的主题；其次分析教材和学情把握项目学习目标，继而设计微项目的任务与活动，并且创设提升学生高阶思维的问题链。学生在学习电解池内容之前，已经学习原电池的工作原理和氧化还原反应规律，知道一些电解的宏观事实和应用。而本节的核心是电解原理，教师可以引导学生对比原电池分析电解池的工作原理，形成电解的思维模型“电源→电子移动→离子移动→电极反应→现象与结论（电解目的）”。

3 微项目教学过程

3.1 真实情境是微项目教学的起点

环节一：净水器推销背后的骗局

播放净水器推销的视频：推销员将电解器的电解棒同时插入自来水和纯净水杯中，打开电源后，自来水的颜色慢慢变成浅绿色，颜色越来越深，最后变成红褐色，并产生絮状漂浮物。而纯净水在电解过程中颜色却没有发生变化。

【提出问题1】：电解水的原理是什么？骗局后的真相是什么？

设计意图：创设真实情境，使学生在情境中引发解决问题的真实需求，激发学生的思维兴趣，引发学生思考、质疑、提问。并引导学生联系已学过的电解水的反应，调用已有知识分析陌生问题也是问题解决的一种思维方式。

3.2 建模型构是微项目教学的途径

环节二：以电解水为例初识电解原理

结合教材课后的实验活动5——制作简单的燃料电池，回顾过程：电解水 $$ 制作一个氢氧燃料电池。对比两个装置的异同，分析其本质区别：原电池是自发的氧化还原反应，电解池可以是非自发的氧化还原反应，动力来源是外接电源。学生初步得出电解池的基本构成与基本概念，根据实验现象初步推出阴极和阳极得失电子的元素及生成物。

【提出问题 2】：电解水实验中，溶液中有什么微粒？阴极和阳极分别发生什么反应？学生从电解水的总反应入手，分析两个电极附近的微粒及其移动方向，结合电解产物写出电极反应式。

【提出问题 3】在电解水实验中为什么要加入 Na₂SO₄ 溶液？学生思考回答：是为了增大溶液中离子浓度，增强导电性。

【提出问题 4】是否可以用NaCl、CuCl2 等强电解质，代替 Na₂SO₄

设计意图：从学生熟悉的氢氧燃料电池、电解水实验分析，回顾旧知同时发展新知，得出基本概念。通过表格的填写和电极反应的讨论使学生思维外显。引导学生分析加入的电解质作用，由电解水装置迁移到电解其它溶液的装置分析促进学生的深度思考。

环节三：宏观实验探究和微观分析电解池

【微项目活动】以电解 CuCl₂ 、NaCl 溶液为例，分析溶液成分，离子移动方向，预测电极反应及产物填写表格，学生相互交流，经过讨论，多种离子在电极上放电的先后依据是得/失电子能力的相对强弱，得出离子放电的先后顺序。使用微型实验装置（干电池的两极分别连接两支铅笔芯）进行实验验证。

设计意图：学生通过电解不同的电解质溶液的实验，不断变式，层层递进，运用对比、迁移的思维能力，进一步完善模型的建构。真正参与到电解过程中以分析并深刻理电解的本质原理，同时学生在合作与交流中思维相互碰撞，开展分析、应用、批判、评价、创新等高阶思维活动，发展了宏观辨识与微观探析，证据推理与模型认知的学科核心素养。

3.3 运用模型解决问题是微项目教学的目标

建构模型后，要运用起来才能加深理解，才能检验高阶思维提升的效果。学生根据电净水器推销的电解视频中的信息，分析电极材料的物质及自来水与纯净水的成分区别，揭开骗局之谜。并能完善模型：活性电极在阳极也参与反应。

设计意图：通过运用模型解决实际问题，深化对反应原理的理解，帮助学生在问题解决过程中训练思维、习得方法。发挥模型在科学认识中描述、解释和预测的功能。

4 教学反思

本节课微项目活动的设计层层递进，激发学生不断思考，发展学生的高阶思维。在教学环节设计问题链能引导学生先分析有什么粒子，然后分析移动的方向，放电的顺序，反应及现象。 帮助学生构建学科的高阶思维。改进的地方：分析电极反应的过程中，问题不用拆得太细，可以提出大一点的问题，更能提升学生的能力。

结语

微项目任务和活动的设计包含问题解决需求的真实情境，使学生在连续递进的思维中建构模型，教学中将情境与问题融合在一起，构建任务驱动系统，学生在探究中不断实现问题解决，在解决问题过程中自动生成与完善完整的模型，达到高阶思维的有效构建与提升。

参考文献

[1]徐必亮.基于深度学习的项目式单元复习教学实践策略研究——以“84 消毒液安全使用手册”为例[J].考试周刊，2022，（26）：143-146.

[2]莘赞梅.怎么教知识：从系统思考到认知进阶[M].北京：北京教育出版社，2018，5（1）：110-111

[3]玉桂凤.创设问题情境，培养学生化学学科核心素养的实践研究——以“电解池”第一课时的教学设计为例[J].高中数理化，2020，（12）：73-75.