高中學(xué)生化學(xué)反應(yīng)原理問題解決路徑探究

摘 要：高中化學(xué)是一種集理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科，它不像數(shù)學(xué)那樣具有邏輯性和抽象性，又不像歷史和政治那樣死記硬背。它需要學(xué)生在理解化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)上掌握化學(xué)知識(shí)，是一門鍛煉學(xué)生解決問題能力的科目。隨著社會(huì)的發(fā)展，化學(xué)與生活息息相關(guān)，并指導(dǎo)人們的生活，因此，為了適應(yīng)社會(huì)的進(jìn)步，教師在教學(xué)化學(xué)課程時(shí)要改進(jìn)自身的教學(xué)理念，從解決問題路徑這一教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，提升學(xué)生的解決問題的能力，為接下來的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)。鑒于此，本文以電化學(xué)教學(xué)為例，對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理問題解決路徑的研究進(jìn)行了詳細(xì)的論述，從而幫助高中化學(xué)教師解決教學(xué)中的難題。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；反應(yīng)原理；問題解決

一、 反應(yīng)原理問題解決路徑的研究意義

在高中化學(xué)中，電化學(xué)作為教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)存在于課堂教學(xué)，是高考中必考的內(nèi)容之一。電化學(xué)不僅涉及氧化還原反應(yīng)，同時(shí)還涉及到能量轉(zhuǎn)化等內(nèi)容，通過學(xué)習(xí)電化學(xué)可以鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，并鍛煉學(xué)生的化學(xué)技能，電化學(xué)教學(xué)應(yīng)該引起教師的重視。筆者結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電化學(xué)反應(yīng)原理的問題解決路徑進(jìn)行了探討，使學(xué)生在課堂中發(fā)揮主體地位對(duì)電化學(xué)涉及的概念、能量轉(zhuǎn)化以及其他內(nèi)容聯(lián)系了起來，從而在大腦中形成了系統(tǒng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)反應(yīng)原理進(jìn)行了整合，以此提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，為將來的發(fā)展提供了便利的條件和保障。

二、 反應(yīng)原理問題解決路徑的案例分析

隨著課程改革的推進(jìn)，對(duì)化學(xué)課堂教學(xué)提出了更高的要求，讓學(xué)生通過化學(xué)課堂不僅要掌握基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)還要提高自身解決問題的能力，讓學(xué)生在明確反應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，解決實(shí)際問題。那么這時(shí)教師可以首先創(chuàng)設(shè)問題情境，引起學(xué)生的關(guān)注，并激發(fā)學(xué)生的興趣。之后，教師進(jìn)行知識(shí)鋪墊，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，增加學(xué)生的互動(dòng)。隨后，學(xué)生通過小組討論，分析問題，提出假設(shè)，制定方案實(shí)施過程。在這個(gè)過程中，教師要對(duì)學(xué)生提出的方案中的問題進(jìn)行指導(dǎo)，之后加以改進(jìn)，這樣讓學(xué)生重新認(rèn)識(shí)和理解這一知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生在不斷地反思中拓展化學(xué)思維，并解決生活中的化學(xué)問題，為創(chuàng)造美好的生活而鋪平道路。為了達(dá)到以上的教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)效果，下文以電化學(xué)中的原電池和電解池這兩部分內(nèi)容為例，詳細(xì)闡述了反應(yīng)原理中問題解決路徑的教學(xué)過程。

（一） 電化學(xué)中原電池的反應(yīng)原理探究

1. 創(chuàng)設(shè)情境

在講述本節(jié)課原電池的主要內(nèi)容時(shí)，筆者秉持著這樣的教學(xué)思路進(jìn)行了講授：創(chuàng)設(shè)情境——提出問題——小組探討——解決問題——糾正問題——加以改進(jìn)——實(shí)施教學(xué)。首先筆者給學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境：今天我們請(qǐng)來了一個(gè)特殊的西紅柿，據(jù)說插入銅片和鋅片連接的音樂賀卡后，賀卡將會(huì)響起音樂來。大家思考這樣的現(xiàn)象可以實(shí)現(xiàn)嗎？筆者通過創(chuàng)設(shè)這樣的問題情境，激發(fā)學(xué)生的好奇心，活躍課堂氛圍，使學(xué)生對(duì)接下來的學(xué)習(xí)內(nèi)容充滿期待。

2. 提出問題

筆者在創(chuàng)設(shè)了問題情境之后，并及時(shí)引出學(xué)生思考情境中涉及到的化學(xué)問題，讓學(xué)生在思考后，提出問題：這一現(xiàn)象是應(yīng)用了化學(xué)的什么原理，賀卡為什么會(huì)響起音樂來，為什么會(huì)達(dá)到這種效果？賀卡想起來的電能是從哪里來的？鼓勵(lì)學(xué)生小組探究，并用實(shí)驗(yàn)來證明這一原理。

3. 解決問題

經(jīng)過小組討論之后，學(xué)生們提出了兩種不同的方案：方案一：將西紅柿切成兩半，之后將鋅片插在其中一半內(nèi)，將銅片插在另一半內(nèi)，觀察發(fā)現(xiàn)沒有電流的產(chǎn)生。方案二：將鋅片和銅片插入完整的一個(gè)西紅柿內(nèi)，觀察發(fā)現(xiàn)有電流的產(chǎn)生。但是筆者發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題就是學(xué)生在設(shè)計(jì)這一個(gè)原電池時(shí)分不清哪個(gè)金屬做負(fù)極，總認(rèn)為較不活潑的金屬做正極，活潑的金屬做負(fù)極這一錯(cuò)誤的做法。沒有考慮到原電池是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，忽略電解質(zhì)與電極之間的關(guān)系。但是，在原電池中做負(fù)極的不一定比正極的金屬?gòu)?qiáng)，它需要考慮到電解質(zhì)溶液。所以這時(shí)，學(xué)生們一直認(rèn)為，在這個(gè)西紅柿的溶液中，因?yàn)殇\片金屬性比銅片金屬性活潑，所以鋅片是負(fù)極，銅片是正極。為了證明這一錯(cuò)誤的做法，筆者又采用了另外一種電解質(zhì)溶液，讓學(xué)生繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，將鎂與鋁做電極，放入氫氧化鈉溶液中，由于鋁在氫氧化鈉溶液中容易失電子，所以鋁作負(fù)極，鎂作正極。經(jīng)過這樣的糾正后，學(xué)生們明白了這一電極設(shè)計(jì)的原理，從而對(duì)原電池掌握得更加透徹。

4. 總結(jié)反思

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)操作后，筆者帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行了回顧和總結(jié)，思考這一原電池裝置的反應(yīng)原理，在選好材料之后，首先看電解質(zhì)溶液中，哪個(gè)金屬容易失電子那么就是負(fù)極，而容易得電子的就是正極，與金屬活潑性無關(guān)。所以在西紅柿這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，鋅做了負(fù)極，發(fā)生了氧化反應(yīng)：Zn-2eZn2+；而銅片是正極，發(fā)生了還原反應(yīng)：Cu2++2eCu。正因?yàn)樨?fù)極和正極提供了電子和接受電子的物質(zhì)，兩者存在了電勢(shì)差，所以有了電子定向移動(dòng)的趨勢(shì)，所以形成了電流。

總之，在本次課堂中，筆者首先運(yùn)用西紅柿實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生進(jìn)行了探究，之后對(duì)原電池原理的問題解決路徑進(jìn)行了探討，在不斷地分析中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，理解其中的原理，在掌握規(guī)律之后，進(jìn)行了總結(jié)，促進(jìn)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，從而完成了問題解決路徑這一教學(xué)目標(biāo)。

（二） 電化學(xué)中電解池的反應(yīng)原理探究

1. 創(chuàng)設(shè)情境

在學(xué)習(xí)電解池反應(yīng)原理時(shí)，筆者同樣采用了：創(chuàng)設(shè)情境——提出問題——小組探討——解決問題——糾正問題——加以改進(jìn)——實(shí)施教學(xué)，這一思路進(jìn)行了講述。首先讓學(xué)生回顧了原電池的內(nèi)容，回憶了原電池的構(gòu)成條件以及原電池的正負(fù)極判斷，并且讓學(xué)生說明原電池是怎樣將能量進(jìn)行的轉(zhuǎn)化，為化學(xué)原理的問題解決路徑打好了基礎(chǔ)。

2. 提出問題

為了讓學(xué)生理解電解池的實(shí)驗(yàn)原理，筆者給學(xué)生用多媒體演示了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：將兩根碳棒分別插進(jìn)電解槽（CuCl2溶液）中，浸一會(huì)兒后取出，發(fā)現(xiàn)沒有現(xiàn)象。之后，將導(dǎo)線連接兩根碳棒后再浸入CuCl2溶液中，取出后，也沒有發(fā)現(xiàn)新物質(zhì)的產(chǎn)生。最后，將進(jìn)入CuCl2溶液的一根碳棒連接電源的正極，一個(gè)碳棒連接電源的負(fù)極，接通電源后，發(fā)現(xiàn)一個(gè)碳棒上覆蓋了一層紫紅色物質(zhì)，另一個(gè)碳棒表面有小氣泡生產(chǎn)，用濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙檢驗(yàn)后產(chǎn)生了刺激性氣體，試紙變藍(lán)色，說明該氣體是氯氣。通過這一實(shí)驗(yàn)，筆者提出了問題，請(qǐng)學(xué)生思考這是什么過程，這個(gè)過程中為什么溶液會(huì)在電流中分解成銅和氯氣呢？

3. 解決問題

經(jīng)過學(xué)生的小組探討，認(rèn)為碳棒中有小氣泡產(chǎn)生是因?yàn)樘及暨B接電源和CuCl2溶液形成了閉合回路，但是在分析閉合回路時(shí)的陰陽(yáng)極這個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，學(xué)生們分析出有小氣泡出現(xiàn)那么是氯氣，所以是CuCl2溶液中的2Cl--2eCl2↑，而另一個(gè)碳棒上覆蓋的紫紅色物質(zhì)是銅，也就是Cu2++2eCu，但是學(xué)生在陰陽(yáng)極的區(qū)分上有些困難。這時(shí)筆者將教學(xué)設(shè)計(jì)做出了調(diào)整，并進(jìn)行了板書：與電源正極相連的就是電解池的陽(yáng)極，而與電源負(fù)極相連的就是電解池的陰極。通電后進(jìn)行了驗(yàn)證：陽(yáng)極發(fā)生了氧化反應(yīng)：2Cl--2eCl2↑，而陰極發(fā)生了還原反應(yīng)：Cu2++2eCu。因此在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，通過電流將氯化銅溶液電解，之后離子進(jìn)行移動(dòng)后發(fā)生氧化還原反應(yīng)，最后形成新的物質(zhì)，這就將電能轉(zhuǎn)化成了化學(xué)能。所以，電解池的原理就是使電流通過電解質(zhì)溶液在陰陽(yáng)兩極上引起氧化還原反應(yīng)的過程，而電解池是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能力的裝置。而電解池的構(gòu)成條件首先要具備兩個(gè)電極，再加上電解質(zhì)，外加直流電源形成閉合回路之后，促使離子的移動(dòng)，當(dāng)然在這個(gè)過程中要根據(jù)氧化性和還原性的強(qiáng)弱來確定離子的放電和得電順序。

4. 總結(jié)反思

經(jīng)過這一節(jié)課的講解，發(fā)現(xiàn)學(xué)生們對(duì)原電池和電解池的正負(fù)極區(qū)分不清楚，所以筆者帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行了總結(jié)：形成條件不同，原電池是將兩個(gè)活潑性不同的電極插入到電解質(zhì)中之后形成閉合回路，但是正負(fù)極的確定與金屬性無關(guān)，而是與在該電解質(zhì)溶液中的活潑性有關(guān)。而電解池是兩個(gè)電極直接連通電源之后插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路，連接電源正極的就是電解池的陽(yáng)極，連接電源負(fù)極的就是電解池的陰極。并且它們的電子流向和能量轉(zhuǎn)化不同，原電池的電子方向是負(fù)極——導(dǎo)線——正極，而電解池的電子方向是電源負(fù)極——陰極，陽(yáng)極——電源正極。原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的過程，而電解池是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程。總之，經(jīng)過對(duì)比，讓學(xué)生在化學(xué)課堂中不斷地反思和總結(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)自己的觀點(diǎn)和見解，從而提高學(xué)生的自我認(rèn)知和自我理解能力。

可見，在教學(xué)過程中，養(yǎng)成學(xué)生的自我反思和自我總結(jié)是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)學(xué)生自我探究和自我解決問題的重要步驟。因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和課堂教學(xué)發(fā)現(xiàn)知識(shí)，體會(huì)化學(xué)原理的重要性，從而更加深入地理解化學(xué)內(nèi)容，調(diào)整和優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)地構(gòu)建自身的知識(shí)體系，以此來提升自身解決問題的能力，從而提高自身的化學(xué)技能，為今后的學(xué)習(xí)鋪平道路。

三、 研究總結(jié)

化學(xué)是學(xué)生成長(zhǎng)過程中的必備知識(shí)，且在學(xué)生生活中發(fā)揮著不容忽視的作用。而化學(xué)原理是學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)，只有掌握了化學(xué)原理，學(xué)生在學(xué)習(xí)起化學(xué)實(shí)驗(yàn)來才變得更加清晰和條理。但是化學(xué)原理又是教學(xué)中的難點(diǎn)，尤其是電化學(xué)原理在教學(xué)中占有舉足輕重的地位，學(xué)生只有掌握了其內(nèi)涵之后，才能將其涉及到的實(shí)驗(yàn)和題目進(jìn)行深入地理解，并解決實(shí)際問題，從而將其應(yīng)用。所以教師在教學(xué)這部分內(nèi)容時(shí)，要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和基本學(xué)情，設(shè)計(jì)有效的教學(xué)方案和教學(xué)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)問題進(jìn)行探討，找到解決問題的路徑，以此掌握電化學(xué)這一重點(diǎn)知識(shí)，促進(jìn)高中化學(xué)的學(xué)習(xí)。

除此之外，教師在教學(xué)策略上還要注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和解決問題的思維，讓學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)和生活實(shí)際問題進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在不斷地鼓勵(lì)中提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和自身的綜合素質(zhì)，讓學(xué)生結(jié)合化學(xué)理論與實(shí)踐，解決生活中的問題，增強(qiáng)學(xué)生的自信心和綜合技能。這樣一來，既完成了高中化學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，又促進(jìn)了化學(xué)教學(xué)的發(fā)展。二來，又響應(yīng)了課程改革的需求，為社會(huì)的建設(shè)和發(fā)展培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才。

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作者簡(jiǎn)介：

許王媛，浙江省臺(tái)州市，天臺(tái)平橋二中。