創(chuàng)設(shè)生活化的教學(xué)情境展開探究式學(xué)習(xí)

摘要：以“發(fā)熱貼”為情境素材，以實(shí)驗(yàn)探究和小組討論為主要活動方式，設(shè)計(jì)并實(shí)施了“金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)”的探究教學(xué)，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了兩個探究：“發(fā)熱貼”中鐵粉發(fā)生電化學(xué)腐蝕原理的探究以及電化學(xué)防腐的原理的探究，分析關(guān)鍵探究活動在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新能力方面的價值，反思了教材的整合、情境創(chuàng)設(shè)的整體性及情感態(tài)度價值觀的滲透對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力等方面的重要意義。

關(guān)鍵詞：生活化情境；電化學(xué)腐蝕；探究式教學(xué)；發(fā)熱貼

一、 教學(xué)的背景分析

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中指出，普通高中化學(xué)教育的目的，是提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，使學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代化的生活和社會發(fā)展的需要，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感、參與意識和決策能力。對于高二的學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)選修4時明顯感覺知識的理論性太強(qiáng)，為此，化學(xué)教師在課堂教學(xué)中應(yīng)注重創(chuàng)設(shè)生活化情境，依據(jù)大部分學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和知識水平選擇合適的情境，借助常見的生活素材對化學(xué)教學(xué)內(nèi)容予以情境創(chuàng)設(shè)，從而提高學(xué)生興趣。案例中的情境素材“發(fā)熱貼”來源于生活，在考慮了學(xué)生的知識儲備和探究能力的基礎(chǔ)上，以學(xué)生活動為主體，教師引導(dǎo)為主導(dǎo)教學(xué)模式實(shí)施教學(xué)。本教學(xué)設(shè)計(jì)由學(xué)生對關(guān)鍵問題提出猜想，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論，目的是培養(yǎng)學(xué)生假設(shè)檢驗(yàn)、綜合分析、評估等科學(xué)思維的能力，以及發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的創(chuàng)新能力。

二、 教學(xué)過程的設(shè)計(jì)

1. 整體設(shè)計(jì)思路

本教學(xué)設(shè)計(jì)以“發(fā)熱貼”為情境素材，活動方式為實(shí)驗(yàn)探究和小組討論，目的是激發(fā)學(xué)生利用生活素材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究化學(xué)反應(yīng)原理的積極性與主動性，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，體現(xiàn)了“從生活中來，到生活中去”的學(xué)習(xí)理念，本案例重點(diǎn)設(shè)計(jì)了兩個核心探究：“發(fā)熱貼”中鐵粉發(fā)生電化學(xué)腐蝕原理的探究以及電化學(xué)腐蝕條件的探究。

2. 探究活動中的關(guān)鍵過程

“發(fā)熱貼”中鐵粉發(fā)生電化學(xué)腐蝕原理的探究

[問題1]結(jié)合“發(fā)熱貼”的成分判斷，發(fā)熱貼中的發(fā)熱原理是什么？

學(xué)生活動：分組討論并回答問題。

[問題2]發(fā)熱貼中鐵粉的電化學(xué)腐蝕是如何發(fā)生的？若將發(fā)熱貼中中性電解質(zhì)溶液換成酸性或者弱酸性溶液，鐵粉還會發(fā)生腐蝕嗎？

[分組實(shí)驗(yàn)]根據(jù)教師提供的實(shí)驗(yàn)試劑和儀器，探究在不同介質(zhì)中FeC原電池的反應(yīng)原理。

實(shí)驗(yàn)組一的介質(zhì)：食鹽水（發(fā)熱貼中自帶）；

實(shí)驗(yàn)組二的介質(zhì)：pH=4的CH3COOH溶液；

實(shí)驗(yàn)組三的介質(zhì)：2mol/L的H2SO4溶液。

學(xué)生活動：通過對實(shí)驗(yàn)意圖的理解，結(jié)合已經(jīng)掌握的知識，學(xué)生分組動手實(shí)驗(yàn)，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄在學(xué)案上。

學(xué)生活動：各組匯報實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

教師質(zhì)疑：在中性介質(zhì)和弱酸性介質(zhì)中看到滴管內(nèi)紅色液面上升，在酸性介質(zhì)中看到滴管下端有氣泡冒出，為什么會出現(xiàn)不同的現(xiàn)象？

學(xué)生活動：小組討論分析原因并作答。

學(xué)生回答：正極消耗了氧氣，滴管內(nèi)壓強(qiáng)變小，液面上升。

[問題4]O2在正極參加反應(yīng)生成了什么？如何檢驗(yàn)？（用正極區(qū)的溶液做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)）

學(xué)生活動：猜測正極生成了OH-，上講臺做實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)OH-，并寫出電極反應(yīng)式。

[問題5]弱酸性條件下的現(xiàn)象與中性條件下現(xiàn)象相同，反應(yīng)原理相同嗎？

學(xué)生回答：正極反應(yīng)相同。

[問題6]酸性條件下看到有氣泡，是什么原因？

學(xué)生小組討論后回答：正極上產(chǎn)生氫氣，滴管內(nèi)壓強(qiáng)變大；板書出電極反應(yīng)式；

[問題7]負(fù)極上是什么物質(zhì)參加反應(yīng)？生成了什么？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)負(fù)極產(chǎn)物。

學(xué)生活動：思考后上講臺檢驗(yàn)猜測是否正確，并寫出電極反應(yīng)式。

教師活動：介紹檢驗(yàn)Fe2+的新方法：鐵氰化鉀溶液K3[Fe（CN）6]。

3Fe2++2[Fe（CN）6]3-Fe3[Fe（CN）6]2↓并演示實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生活動：認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：出現(xiàn)藍(lán)色沉淀。

[問題8]負(fù)極只生成Fe2+，但是我們看到使用過的發(fā)熱貼中鐵粉被氧化成紅棕色鐵銹，這一轉(zhuǎn)化是如何實(shí)現(xiàn)的？

學(xué)生回答：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3，

2Fe（OH）3→Fe2O3·nH2O。

教師小結(jié)：在酸性條件下，正極上有氫氣析出，叫析氫腐蝕；中性和弱酸性條件下發(fā)生吸氧腐蝕；鋼鐵是鐵和碳的合金，所以鋼鐵的電化學(xué)腐蝕與發(fā)熱貼中鐵粉的電化學(xué)腐蝕完全相同，鋼鐵常發(fā)生吸氧腐蝕。鋼鐵（FeC合金）在電解質(zhì)溶液中形成無數(shù)微小原電池，活潑金屬鐵作負(fù)極。

無論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，都是Fe-2e-Fe2+，所以金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)：M-ne-Mn+。

該探究過程的設(shè)計(jì)意圖：“發(fā)熱貼”發(fā)熱原理的探究即為金屬電化學(xué)腐蝕原理的探究。該部分的教學(xué)設(shè)計(jì)由生活化的問題情境提出探究性問題：“發(fā)熱貼”的發(fā)熱原理是什么？

通過師生的共同分析得出“發(fā)熱貼”FeC形成原電池快速反應(yīng)部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。然后學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證性探究“發(fā)熱貼”中鐵的電化學(xué)腐蝕過程，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有的知識經(jīng)驗(yàn)提出猜想假設(shè)，通過實(shí)驗(yàn)探究來收集證據(jù)，進(jìn)行分析論證。利用生活素材創(chuàng)設(shè)情境，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，且將“發(fā)熱貼”的成分用作探究實(shí)驗(yàn)的藥品，真正體現(xiàn)“化學(xué)源于生活，生活中處處皆化學(xué)”的科學(xué)理念，有利于化學(xué)知識的構(gòu)建和應(yīng)用。

該探究過程的設(shè)計(jì)意圖：該探究活動是在探究活動1的基礎(chǔ)上的應(yīng)用探究。在學(xué)生已經(jīng)掌握金屬的電化學(xué)腐蝕原理后，引導(dǎo)學(xué)生辯證地看待金屬電化學(xué)腐蝕，以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)聯(lián)、評估、抉擇的高級思維能力，解決沖突的創(chuàng)新能力。由學(xué)生根據(jù)電化學(xué)原理自主設(shè)計(jì)防腐裝置，則是培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模型建構(gòu)的高級思維能力。

三、 教學(xué)反思

1. 情境創(chuàng)設(shè)的整體

以發(fā)熱貼為情境素材，通過對發(fā)熱貼發(fā)熱原理的探究從而理解金屬電化學(xué)腐蝕的過程。而且探究實(shí)驗(yàn)所用到的原材料就是發(fā)熱貼的原料，使學(xué)生很有興趣，感受到生活處處皆化學(xué)，將發(fā)熱貼這個情景素材貫穿整堂課，這樣學(xué)生的情感體驗(yàn)也是完整的。這種設(shè)計(jì)安排體現(xiàn)了“知識源于生活，知識指導(dǎo)生活”的設(shè)計(jì)理念，使學(xué)生將學(xué)習(xí)知識和應(yīng)用知識連貫起來。

2. 教學(xué)設(shè)計(jì)中情感態(tài)度價值觀的滲透

傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)中對于金屬電化學(xué)腐蝕的應(yīng)用都是從鋼鐵腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失的角度引入，然后引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)防腐的措施。本教學(xué)設(shè)計(jì)一改傳統(tǒng)，從金屬電化學(xué)腐蝕的正面應(yīng)用入手，先例舉了金屬電化學(xué)腐蝕在發(fā)熱貼中的應(yīng)用，然后，培養(yǎng)學(xué)生辯證性地看待問題的價值觀，激發(fā)學(xué)生的社會責(zé)任感，自主地想辦法去解決防腐問題，最后問題得以解決，提升學(xué)生的自我價值感。

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作者簡介：神芳芳，新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州，昌吉州回民中學(xué)。