摘要：在以核心素养为导向的教育改革背景下，大单元教学成为提升教学质量、促进学生深度学习的重要途径。文章聚焦高中电化学教学构建了“三向贯通”教学模式，即纵向知识衔接、横向学科融合、深向概念拓展，旨在通过整合知识体系、打破学科壁垒、深化概念理解，助力学生构建系统的电化学知识框架，提升综合思维与创新能力。

　　关键词：高中化学；大单元教学；三向贯通

　　高中电化学知识对学生理解化学反应与能量转化的关系、发展科学思维具有重要作用[1]。然而，传统的电化学教学多以碎片化知识传授为主，导致学生难以形成系统的认知结构[2]。此外，单一学科教学也限制了学生综合运用知识解决实际问题能力的发展。因此，教师应积极探索更优质的教学模式。

　　一、“三向贯通”的大单元教学设计

　　大单元教学理念强调以主题为引领对教学内容进行整体规划与设计[3]。基于此，本研究提出高中化学“三向贯通”教学模式，以“原电池”的教学为例，旨在打破知识的碎片化状态，促进学科融合，深化学生对电化学概念的理解，为学生核心素养的发展提供支持。教师可设计单元教学框架（见表1）。

　　金属腐蚀”的认知链条，帮助学生构建从宏观现象到微观本质的系统认知。横向融合构建跨学科协同机制，通过物理电势差计算、生物膜电位类比、工程电极设计等活动培养学生多维度解决问题的能力。深向拓展则依托科学史重构与高阶思维训练引导学生理解电化学发展的科学本质，掌握电极反应式书写的逻辑方法。6课时任务环环相扣，既注重知识的纵向延伸，又强调学科间的横向联系，同时强调通过科学探究与创新实践深化概念理解，能促使学生实现知识、能力与素养的三维提升。

　　二、“三向贯通”教学模式的构建

　　（一）纵向知识衔接：搭建知识进阶阶梯

　　纵向知识衔接旨在贯通初高中电化学知识脉络，依据学生的认知发展规律构建从基础到进阶的知识体系。在初中阶段，学生已初步了解金属活动性顺序，知道金属与酸或盐溶液发生置换反应时会有电子的转移。在高中电化学教学中，教师可基于此引导学生深入探究氧化还原反应的本质，理解原电池的工作原理。

　　第一课时，教师先创设深海探测器因电源故障失联的情境，引发学生思考如何设计可持续运行的深海电池。而后，教师通过将锌片、铜片分别插入稀硫酸的实验激活学生关于金属活动性的已有知识，使其初步建立起氧化还原反应与电能转化的联系。

　　第二课时，教师组织对比实验，让学生分别观察锌片插入硫酸铜溶液和稀硫酸中的现象。学生发现锌片插入硫酸铜溶液时，电流表指针短暂偏转后归零，而插入稀硫酸时，电流在10分钟内从0.52 A衰减至0.15 A。这种现象与学生原有的认知产生了冲突，激发了学生的探究兴趣。通过分析学生认识到，单液电池中氧化剂与还原剂直接接触会导致副反应，使电流衰减，从而引出双液电池的概念，实现从单液电池到双液电池知识的纵向衔接。

　　第三课时，教师借助盐桥的实验引导学生理解盐桥维持电荷平衡的功能，构建“电子导体-离子导体”双回路模型；通过动画演示让学生直观地看到电子在导线中定向移动，而盐桥中的离子在溶液中迁移，以维持内电路的电中性。同时，教师指导学生正确书写电极反应式。这一过程有助于学生从微观层面理解原电池的工作原理，深化对氧化还原反应本质的认识。

　　（二）横向学科融合：拓展知识应用视野

　　横向学科融合强调打破学科界限，将电化学知识与物理、生物学等学科知识有机结合，从而打开学生的知识应用视野。

　　第四课时，教师引入神经细胞膜电位形成的知识，并将其与原电池原理进行类比。教师通过播放动画展示Na＋/K＋泵主动运输维持静息电位(-70 mV），以及动作电位传播时Na＋通道开放、离子快速内流的过程。教师可引导学生对比分析生物学概念与电化学概念的对应关系，如Na＋/K＋泵类似盐桥离子迁移，维持电荷平衡；静息电位如同电池的初始电势；动作电位传播则可类比电子在外电路的流动。学生通过制作跨学科概念对比图能更深入地理解盐桥的功能，同时体会到不同学科知识之间的内在联系，提升跨学科思维。

　　第五课时，教师尝试融合物理学中的电势差测量与计算知识，渗透工程学中的材料选择和结构设计理念。学生先实测锌铜电极电势差为1.08 V，当外接电阻10Ω时，理论电流应为0.108 A，但实测电流为0.105 A。学生综合考虑导线电阻、溶液温度对离子迁移速率的影响等因素，运用数学方法建立误差计算公式。在盐桥优化设计环节，学生从工程学角度出发，测试琼脂、棉花、陶瓷等不同材料作为盐桥的导电性能，利用3D打印技术制作孔隙率80%的隔膜支架，以优化盐桥结构，提高电池的效能。这一过程让学生在实践中体会到了多学科知识协同应用的重要性，能提升学生的实践能力，培养学生的创新思维。

　　（三）深向概念拓展：挖掘知识本质内涵

　　深向概念拓展注重引导学生深入理解电化学概念的本质，通过科学史重构、宏微结合阐释与高阶思维训练帮助学生提升思维品质。

　　第六课时，教师带领学生回顾电化学的发展历程：从伽伐尼的蛙腿实验发现生物电，到伏打电堆的发明，再到丹尼尔电池的改进。学生通过角色扮演重现这些重要的科学实验，感受科学发展的曲折历程，体会科学家不断探索、勇于创新的精神，从而认识到科学理论是在不断质疑和验证中发展的。

　　在电极反应式书写教学中，教师可构建四步推导框架来培养学生的高阶思维能力。以酸性条件下MnO4－与Fe2＋的反应为例，教师先引导学生确定总反应MnO4－＋5Fe2＋＋8H+→Mn2＋＋5Fe3++4H2O；然后拆分氧化还原过程，即Fe2＋被氧化为Fe3＋，MnO4－被还原为Mn2＋；接着分别书写半反应式，负极半反应式为Fe2+→Fe3＋＋e－，正极半反应式为MnO4－＋8H＋＋5e-→Mn2＋＋4H2O；最后进行电荷守恒验证，确保电子转移数在正负极反应中相等。通过这种方式，学生不仅掌握了电极反应式的书写方法，还学会了如何运用逻辑推理解决化学问题，提升了思维的严谨性和逻辑性。

　　同时，教师可鼓励学生设计新型电池，如能将CO2还原为HCOOH的电池。学生在设计过程中需要综合考虑化学反应原理、电极材料选择、电池结构设计等多方面因素，这能促进学生对电化学知识的理解和创新应用。

　　三、“三向贯通”教学模式的实践

　　（一）教学对象与方法

　　笔者选取本校高二年级两个平行班级作为研究对象，其中一个班级为实验班，采用“三向贯通”教学模式进行电化学单元教学；另一个班级为对照班，采用传统教学模式。

　　（二）教学实施过程

　　实验班的教学严格按照“三向贯通”教学模式的设计进行。在纵向知识衔接环节，教师通过层层递进的实验和问题引导，帮助学生逐步建立系统的电化学知识框架。例如，在讲授原电池原理时，教师从简单的单液电池实验入手，引发学生的认知冲突，再引入双液电池，引导学生对比分析两者的差异，从而使其深入理解原电池的工作原理。在横向学科融合环节，教师组织学生开展跨学科项目式学习。例如，在“工程实践：盐桥优化设计”课时，学生以小组为单位，分工合作进行盐桥材料的测试、结构设计和效能测试，最后撰写工程设计报告。在深向概念拓展环节，教师引导学生进行科学史探究和创新设计。在“创新设计：未来电池展望”课时，学生在深入了解电化学发展历程后，分组进行新型电池的设计。每个小组提出设计方案，并阐述其科学性和创新性，其他小组进行质疑和评价，而后共同完善设计方案。

　　（三）教学效果评价

　　第一，通过单元测试对学生的知识掌握情况进行评价。测试结果显示，实验班学生在电化学基础知识、原电池工作原理、电极反应式书写等方面的得分显著高于对照班。第二，采用SOLO分类评价法对学生的思维能力进行评估。结果发现，实验班学生在思维的深度和广度上明显优于对照班。实验班中有60%的学生能够达到关联结构水平和拓展抽象水平，能将电化学知识与其他学科知识进行联系，进而解决复杂的实际问题，并提出创新性的想法；而对照班中达到这两个水平的学生仅占30%。

　　第三，通过问卷调查和课堂观察了解学生的学习态度和兴趣。问卷调查结果显示，实验班学生对电化学知识的学习兴趣明显高于对照班，实验班中有85%的学生表示在学习过程中感受到了电化学的魅力，愿意进一步深入学习；而对照班中仅有60%的学生有类似感受。在课堂观察中也发现，实验班学生在课堂上的参与度更高，主动提问和积极讨论的现象更为普遍。

　　四、教学反思与建议

　　（一）教学反思

　　在实施“三向贯通”教学模式的过程中，我们取得了一定的教学成果，但也发现了一些问题。一方面，部分学生在跨学科学习中对物理和生物学知识的运用不够熟练，知识迁移能力不足，在解决实际问题时存在困难。另一方面，深向概念拓展环节对思维能力较弱的学生难度较大，需要教师提供更多的指导和帮助。

　　（二）教学建议

　　第一，加强学科知识的整合与衔接。在教学过程中，教师要注重化学与物理、生物学等学科知识的整合。教师应提前了解学生在其他学科中的知识储备情况，并在教学中进行有针对性的复习和引导，以帮助学生更好地实现知识的迁移和应用。第二，关注学生的个体差异。教师应根据学生的学习能力和知识基础设计分层教学任务，以满足不同层次学生的学习需求。比如，对于思维能力较弱的学生，教师可在高阶思维训练中提供更多的范例和引导，帮助他们逐步掌握分析和解决问题的方法。同时，教师可鼓励学有余力的学生帮助学习困难的学生，从而实现共同进步。第三，丰富教学资源。学校和教师应积极开发多样化的教学资源，为学生提供丰富的学习素材和交流平台。利用虚拟实验平台，学生可进行更多的实验探究，弥补实际实验条件的不足；通过科普视频，学生可以了解电化学在科技前沿领域的应用，打开视野；在线学习社区则方便学生随时交流学习心得，分享学习资源。

　　五、结束语

　　大单元视域下的高中电化学“三向贯通”教学模式通过纵向知识衔接、横向学科融合和深向概念拓展整合了教学内容，打破了学科壁垒，深化了学生对电化学概念的理解，促进了学生核心素养的发展。未来的教学研究可进一步探索如何优化“三向贯通”教学模式，拓展其应用范围，为高中化学教学改革提供更多的实践经验和理论支持。

　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2020年修订)[M].北京:人民教育出版社,2020.

　　[2]王祖浩.化学课程标准解读(2017年版)[M].武汉:湖北教育出版社,2018.

　　[3]钟启泉.大概念与大单元教学[J].教育发展研究,2020(20):1-8.