以培養(yǎng)邏輯思維為導(dǎo)向的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

張俊

在21世紀(jì)的教育背景下，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維已經(jīng)成為教學(xué)活動(dòng)的重要目標(biāo)之一。在高中化學(xué)教學(xué)中，教師不僅要讓學(xué)生掌握知識(shí)，更要讓他們學(xué)會(huì)如何運(yùn)用這些知識(shí)解決問題?！敖饘俚母g與防護(hù)”是高中化學(xué)的重要內(nèi)容之一，既涉及基礎(chǔ)的化學(xué)知識(shí)，又與學(xué)生的日常生活密切相關(guān)。

本文將以“金屬的腐蝕與防護(hù)”為例，探討如何在教學(xué)活動(dòng)中融入邏輯思維的培養(yǎng)，讓學(xué)生在深度學(xué)習(xí)的過程中不僅掌握化學(xué)知識(shí)，更能夠發(fā)展他們的邏輯思維和實(shí)踐能力。通過這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，期望學(xué)生能夠更加主動(dòng)地參與到課堂中來，積極思考問題，提出假設(shè)，并通過實(shí)驗(yàn)和推理來驗(yàn)證他們的想法，從而培養(yǎng)他們的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力。

一、教材分析

“金屬的腐蝕與防護(hù)”主要分為三大部分：首先，通過實(shí)例和數(shù)據(jù)展示金屬腐蝕的嚴(yán)重性和危害性，引起學(xué)生的關(guān)注和思考。其次，深入分析金屬腐蝕發(fā)生的原因，探討金屬腐蝕的化學(xué)原理。最后，探討防止金屬腐蝕的方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

“金屬的腐蝕與防護(hù)”內(nèi)容梳理如圖1所示：

二、學(xué)情分析

學(xué)生在進(jìn)入本節(jié)課學(xué)習(xí)之前，已經(jīng)掌握了金屬的基本性質(zhì)、離子化合物的溶解以及電解質(zhì)等關(guān)鍵概念。他們對(duì)金屬的腐蝕和防護(hù)有一定的直觀認(rèn)識(shí)，但這些認(rèn)識(shí)大多停留在表面，缺乏深入的理論支撐和實(shí)踐驗(yàn)證。學(xué)生普遍存在難以將所學(xué)的理論知識(shí)與日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來。他們往往能夠理解和記憶課本上的知識(shí)點(diǎn)，但在面對(duì)實(shí)際問題時(shí)，難以靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和解決。

三、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與理解

學(xué)生能夠明確闡述化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的定義，并能夠清晰區(qū)分吸氧腐蝕與析氫腐蝕的不同條件。

（二）技能與應(yīng)用

運(yùn)用原電池原理，學(xué)生能夠自主分析電化學(xué)腐蝕的形成條件，并能夠解釋其在實(shí)際情境中的應(yīng)用。

（三）團(tuán)隊(duì)合作與溝通

通過小組討論活動(dòng)，學(xué)生能夠合作總結(jié)出鋼鐵析氫腐蝕和吸氧腐蝕的原理，并能夠清晰、有條理地表達(dá)自己的觀點(diǎn)。

（四）思維與創(chuàng)新

培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，使他們能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜的實(shí)際問題，鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中提出新的觀點(diǎn)和解決方案。

（五）情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過學(xué)習(xí)金屬的腐蝕與防護(hù)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)和問題解決能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)，以及對(duì)化學(xué)知識(shí)的興趣和熱愛。

四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：（1）金屬腐蝕的本質(zhì)：學(xué)生需要明確金屬腐蝕的核心是金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子的氧化反應(yīng)過程。（2）金屬腐蝕的類型：特別是電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的區(qū)分，以及析氫腐蝕與吸氧腐蝕的具體條件和反應(yīng)過程。（3）金屬的防護(hù)原理與方法：掌握如何通過電化學(xué)防護(hù)（如犧牲陽極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法）以及其他方法（如改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)）來有效防止金屬腐蝕。

教學(xué)難點(diǎn)：（1）電化學(xué)反應(yīng)的解釋：高中生深入理解和解釋金屬腐蝕背后的電化學(xué)反應(yīng)可能是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@需要他們對(duì)原電池和電解原理有扎實(shí)的理解。（2）金屬防護(hù)的復(fù)雜原理：電鍍和涂層防護(hù)的形成機(jī)理可能涉及較為復(fù)雜的物理化學(xué)過程，需要學(xué)生具備較強(qiáng)的抽象思維和綜合分析能力。

五、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

（一）情境導(dǎo)入

教師走進(jìn)教室，手中托著一個(gè)盤子，盤子里擺放著一些明顯受腐蝕的金屬制品：生銹的鐵釘、腐蝕的銅器、斑駁的鋁鍋。這些物品立刻吸引了學(xué)生的目光。

教師：同學(xué)們，觀察我手中的這些金屬制品，你們看到了什么？

學(xué)生A：老師，這些金屬都生銹了！

學(xué)生B：那個(gè)銅器上綠色的東西是什么？

教師：很好，大家都觀察得很仔細(xì)。這些金屬制品都經(jīng)歷了腐蝕的過程。那么，你們有沒有想過，為什么金屬會(huì)腐蝕？腐蝕又是怎么發(fā)生的呢？

學(xué)生C：是不是因?yàn)榻饘俳佑|了水和空氣？

學(xué)生D：我覺得可能跟金屬的性質(zhì)有關(guān)。

教師：大家都有自己的猜想，非常棒！今天我們就來一起探究金屬的腐蝕與防護(hù)。通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你們將了解金屬腐蝕的原理，以及如何有效地防止金屬腐蝕。

（二）知識(shí)講解

教師：大家好，上節(jié)課我們簡(jiǎn)單了解了金屬腐蝕的現(xiàn)象和危害，這節(jié)課我們將進(jìn)一步探討金屬腐蝕的原理。

教師：金屬的腐蝕，從本質(zhì)上說，是一個(gè)氧化還原反應(yīng)。在這個(gè)過程中，金屬原子會(huì)失去電子，變成金屬陽離子。這個(gè)電子轉(zhuǎn)移的過程就是金屬腐蝕的本質(zhì)。大家來看這個(gè)化學(xué)方程式：M→Mn++ne-。這個(gè)方程表示金屬M(fèi)失去電子，變成金屬陽離子Mn+的過程。

學(xué)生：老師，是不是所有金屬都能發(fā)生這種反應(yīng)？

教師：是的，理論上所有金屬都有可能發(fā)生這種氧化還原反應(yīng)，但是不同金屬的活潑性不同，所以腐蝕的速率和程度也會(huì)不同。

現(xiàn)在，我們來看金屬腐蝕的兩種主要類型：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

1.化學(xué)腐蝕

教師：化學(xué)腐蝕是金屬直接與周圍介質(zhì)（如氧氣、氯氣等）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。例如，鐵與氧氣和水反應(yīng)形成鐵銹的過程就是一個(gè)典型的化學(xué)腐蝕過程。這個(gè)反應(yīng)可以用以下化學(xué)方程式表示：

4Fe+3O2+6H2O→4Fe（OH）3

2Fe（OH）3→Fe2O3·xH2O+（3-x）H2O

第一個(gè)反應(yīng)是鐵與氧氣和水反應(yīng)生成氫氧化鐵，第二個(gè)反應(yīng)是氫氧化鐵脫水生成鐵銹（Fe2O3·xH2O）。

學(xué)生：老師，那化學(xué)腐蝕的速率受哪些因素的影響呢？

教師：化學(xué)腐蝕的速率受溫度、濕度、氧氣濃度等因素的影響。一般來說，溫度越高、濕度越大、氧氣濃度越高，化學(xué)腐蝕的速率就越快。

2.電化學(xué)腐蝕

教師：電化學(xué)腐蝕是金屬在潮濕的環(huán)境中，由于金屬表面存在不同活潑性的成分而形成原電池，發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。在這個(gè)過程中，活潑的金屬作為負(fù)極失去電子，不活潑的金屬作為正極得到電子。

例如，鋼鐵在潮濕的空氣中的腐蝕就是一個(gè)典型的電化學(xué)腐蝕過程。鋼鐵中的鐵和碳形成無數(shù)個(gè)微小的原電池，鐵作為負(fù)極失去電子變成鐵離子進(jìn)入電解質(zhì)（水膜），而碳作為正極得到電子。這個(gè)過程可以用以下化學(xué)方程式表示：

負(fù)極（鐵）：Fe-2e-→Fe2+

正極（碳）：2H++2e-→H2

總反應(yīng)：Fe+2H+→Fe2++H2

這就是電化學(xué)腐蝕的基本原理。通過了解這些原理，我們就可以有針對(duì)性地采取措施來防止金屬的腐蝕，保護(hù)我們的資源和環(huán)境。

（三）實(shí)驗(yàn)探究

1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

教師：我們將進(jìn)行一個(gè)關(guān)于金屬腐蝕的實(shí)驗(yàn)。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們將更直觀地了解金屬腐蝕的過程和原理。首先，請(qǐng)大家檢查一下自己的實(shí)驗(yàn)材料是否齊全。我們需要準(zhǔn)備鐵釘、銅片、食鹽、水和一個(gè)容器。

學(xué)生檢查實(shí)驗(yàn)材料。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

教師：現(xiàn)在，請(qǐng)大家按照以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

①將鐵釘和銅片用導(dǎo)線連接起來，確保它們之間有良好的接觸。

②將連接好的鐵釘和銅片浸入含有食鹽的水溶液中。注意，食鹽的用量不需要太多，只需讓水略帶咸味即可。

③觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，特別是鐵釘和銅片的變化，同時(shí)也要注意觀察水溶液的變化。

④一段時(shí)間后（比如半天或一天），取出鐵釘和銅片，觀察它們的腐蝕情況。

⑤學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)過程中的對(duì)話與引導(dǎo)：

教師：請(qǐng)大家注意觀察鐵釘和銅片的變化，有沒有發(fā)現(xiàn)什么？

學(xué)生A：老師，我發(fā)現(xiàn)鐵釘上開始出現(xiàn)銹蝕了！

教師：很好，觀察得很仔細(xì)。那么，銅片呢？有沒有變化？

學(xué)生B：銅片上沒有明顯變化。

教師：對(duì)，這就是電化學(xué)腐蝕的一個(gè)典型現(xiàn)象。在這個(gè)過程中，鐵釘作為負(fù)極失去電子，而銅片作為正極得到電子。食鹽溶液作為電解質(zhì)促進(jìn)了電子的轉(zhuǎn)移，從而加速了鐵釘?shù)母g。

學(xué)生C：老師，為什么我們要用食鹽溶液而不是純水呢？

教師：這個(gè)問題問得很好。食鹽溶液作為電解質(zhì)，能夠增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，從而加速電子的轉(zhuǎn)移和金屬的腐蝕。而純水的導(dǎo)電性相對(duì)較差，不利于我們觀察電化學(xué)腐蝕的過程。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

教師：現(xiàn)在，請(qǐng)大家將鐵釘和銅片取出，觀察它們的腐蝕情況。同時(shí)，我們也可以測(cè)量一下鐵釘銹蝕部分的長(zhǎng)度和重量，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

學(xué)生取出鐵釘和銅片，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

教師：通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們可以清楚地看到電化學(xué)腐蝕的過程和原理。同時(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)也告訴我們，在潮濕的環(huán)境中，金屬更容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。因此，我們需要采取措施來防止金屬的腐蝕，比如使用涂層保護(hù)、改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

六、教學(xué)反思

（一）因材施教，提高化學(xué)實(shí)踐能力

化學(xué)作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，我在本節(jié)課中特別注重因材施教，確保每個(gè)學(xué)生都能在實(shí)驗(yàn)和問題解決中動(dòng)手操作，提高他們的實(shí)踐能力。通過觀察和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行金屬腐蝕實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程非常感興趣，積極參與并認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)過程中，我鼓勵(lì)學(xué)生自主思考和發(fā)現(xiàn)問題，并引導(dǎo)他們通過討論和合作找到解決方案。

（二）層層遞進(jìn)，深入理解金屬腐蝕與防護(hù)機(jī)理

金屬腐蝕與防護(hù)的知識(shí)點(diǎn)涉及化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的原理和過程，內(nèi)容相對(duì)復(fù)雜。首先，教師介紹金屬腐蝕的基本概念和類型，然后詳細(xì)講解化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的原理和過程。在講解過程中，我通過舉例、圖表和動(dòng)畫等多種方式幫助學(xué)生理解抽象的概念和原理。同時(shí)，我也鼓勵(lì)學(xué)生提出問題和意見，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略以滿足他們的需求。通過這種層層遞進(jìn)的教學(xué)方式，學(xué)生對(duì)金屬腐蝕與防護(hù)的機(jī)理有了更深入的理解。

（三）問題深化，引導(dǎo)學(xué)生深入思考和分析

為了引導(dǎo)學(xué)生深入思考和分析金屬腐蝕與防護(hù)的問題，我在教學(xué)過程中設(shè)計(jì)了一系列具有挑戰(zhàn)性的問題。這些問題不僅要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和解答，還要求他們進(jìn)行深入的思考和探究。例如，我讓學(xué)生思考如何減緩金屬的腐蝕速率、如何選擇合適的防腐措施等問題。這些問題不僅鍛煉了學(xué)生的思維能力和分析能力，還激發(fā)了他們對(duì)化學(xué)知識(shí)的探究欲望。

（作者單位：陜西省安康市漢濱區(qū)漢濱高級(jí)中學(xué)）

編輯：溫雪蓮