“探究金屬制品的腐蝕”教學設計及實施

本文以項目“合理使用金屬制品——金屬的性質”的任務2為例，介紹整體教學設計，展示課堂實施過程，并基于實踐給出了任務2核心活動的教學實施策略。

“合理使用金屬制品——金屬的性質”項目是以“制作金屬制品合理使用的宣傳手冊”為最終的項目作品。為了分析解決金屬制品的使用問題，并制作項目宣傳手冊，將此項目拆解成了如下的主要任務：認識金屬制品，發現問題→研究金屬的性質，金屬制品材料的選擇→研究金屬制品的腐蝕與防腐→研究金屬制品的選擇和使用→走進社區。

一、任務2整體介紹

1.任務2在本項目中的地位

要合理使用金屬制品，學生需要知道金屬制品的材料、成分以及金屬材料所具有的化學性質。通過調研和觀察日常生活中的現象，學生會發現金屬制品容易被腐蝕。金屬制品為什么會發生腐蝕現象？以此展開對金屬的腐蝕和防腐問題的研究。之后針對金屬制品的共性和特性以及腐蝕的原理，提出合理使用金屬制品的方法和措施。

任務1認識金屬制品，通過學習金屬制品的成分和金屬的性能探究金屬的化學性質，建立研究金屬化學性質的一般思路方法。任務2通過生活中的現象研究金屬的腐蝕和防腐問題，引導學生將研究物質性質的思路方法遷移到研究金屬的腐蝕問題上，通過調研，依據已有事實初步預測金屬制品腐蝕的條件，然后通過實驗進行研究，尋找證據，揭示金屬制品腐蝕的實質。任務3在研究金屬的腐蝕和防腐問題的基礎上，總結出合理使用金屬制品的方法。因此，任務2探究金屬制品的腐蝕問題將任務1和任務3聯系到了一起，起到了承上啟下的作用。

2.任務2開展的具體活動。

該任務設置了3個活動，活動1認識鐵制品的腐蝕現象，通過尋找日常生活中的鐵制品的腐蝕現象，觀察比較不同環境下鐵制品的腐蝕程度，從而總結出鐵制品腐蝕的主要因素，并設計實驗進行驗證，了解腐蝕的本質。活動2研究其他金屬制品的腐蝕問題，通過研究其他金屬制品的腐蝕問題，使學生意識到金屬制品腐蝕的共性和差異性，鞏固控制變量的實驗方法及研究金屬腐蝕問題的思路方法。活動3分析金屬制品的防腐措施，在研究金屬制品的腐蝕現象和實質的基礎上，提出金屬制品的防腐措施。

3.任務2的教學目標。

三、任務2活動2教學實錄

【啟動】

引入：上一節課我們探究了金屬制品中的鐵制品的腐蝕現象，學習了鐵制品腐蝕的原因。那生活中除了鐵制品，還有其他的金屬制品，比如鋁制品和銅制品，它們是否容易被腐蝕呢？

交流觀點：組內回顧金屬的化學性質，交流討論，匯總觀點。大部分學生都認為鋁不易被腐蝕，因為鋁表面形成了致密的氧化膜，阻止反應的進行。對于銅制品的腐蝕情況觀點不一致。

信息檢索：提供資料檢索，讓學生對自己的觀點進行修正。鋁在常溫條件下與空氣反應后產生致密的氧化膜阻攔內部繼續反應，因此有耐腐蝕能力。但在酸性條件下無耐腐蝕能力。

【過程】

教師：俗話說“眼見為實”，下面我們就通過實驗來驗證一下鋁制品是否容易發生腐蝕。做實驗之前，我們首先要設計實驗方案，請同學們以小組為單位來討論實驗方案。

交流方案：教師對學生的方案進行點評。有的小組設計的方案采用打磨和未打磨的鋁片進行對照實驗，但卻忽略了酸的量的控制。有的小組是對酸的濃度做了對照實驗。那么無論是哪種實驗方案，我們都得注意變量的控制，這樣得出的結論才是可靠的。

實驗驗證：學生進行分組實驗，并交流，發現打磨的鋁制品有氣泡產生，而未打磨的并沒有氣泡產生。

結果討論：通過實驗我們發現打磨的鋁表面產生了氣泡，根據金屬活動性順序我們知道是鋁與酸發生了化學反應。而未打磨的鋁并沒有反應現象產生，說明鋁表面致密的氧化膜對鋁起到了一定的保護作用。那我們先把實驗放一放，過一會兒再觀察未打磨的鋁片有沒有反應現象產生。

教師：如果也把鋁片放入NaCl溶液中呢？觀察照片，對比放入水中的現象。（教師提供實驗圖片，使學生體會到鋁制品在NaCl溶液中腐蝕更嚴重。）接下來我們再來研究銅制品的腐蝕問題。銅制品到底容易發生腐蝕嗎？（教師展示銅錢和在實驗室所做的銅片的腐蝕現象。）

提出猜測：學生看到銅錢是綠色的，試管中的銅也是綠色的，學生也知道銅本身是紫紅色的固體。因而能夠推斷出發生了化學反應。根據銅綠的化學式，并依據元素守恒及之前對鐵制品的學習，學生不難猜測銅制品腐蝕的原因，是跟氧氣和二氧化碳還有水發生了作用。

信息檢索：提供資料，讓學生修正觀點。銅會緩慢地被腐蝕為堿式碳酸銅[Cu（OH）2CO3]，在酸性條件下穩定，不發生腐蝕。

教師：那你們能不能設計實驗來驗證是這些因素的作用呢？

學生：學生采用控制變量的方法進行了方案的設計。控制其他的條件不變，改變其中的一個或者兩個條件來進行對照。落實控制變量的方法。

教師：那么我們如果也把銅片放入NaCl溶液中呢？觀察照片，對比放入水中后的現象，證明NaCl溶液加快了銅制品的腐蝕。

教師：我們現在知道了銅制品容易與氧氣、水和二氧化碳發生腐蝕，但是根據金屬活動性順序我們知道銅制品是不與酸發生反應的，所以銅制品在空氣中容易發生腐蝕，但是不易被酸腐蝕。那我們回過頭來觀察一下未打磨的鋁制品是否易被酸腐蝕？

學生：學生觀察實驗，發現未打磨的鋁制品表面也產生了氣泡。

教師：通過實驗我們知道了鋁制品表面致密的氧化膜對它起到了一定的保護作用，阻止了它與空氣進一步作用，因而不易被空氣腐蝕，但是這層氧化膜卻容易被酸腐蝕，因而鋁制品不宜長時間與酸接觸。

【總結】

師生總結：經過上節課和到現在的學習，你們覺得腐蝕是鐵、銅、鋁的特性嗎？

圖片展示研究一類物質的基本方法。得出大多數金屬制品都容易發生腐蝕，但由于性質不同，腐蝕的具體情況不同，例如腐蝕的環境、程度、發生的具體化學反應等。

四、核心活動教學實施策略

1.“調查分析：尋找鐵制品的腐蝕現象”教學策略。

建立對腐蝕問題的感性認識。通過尋找日常生活中不同環境下鐵制品的腐蝕現象，知曉鐵制品腐蝕的危害，意識到防腐的重要性。鐵制品的腐蝕對人類生產生活的影響可以概括為三個方面：一是安全問題，如大橋、飛機等，一旦出現腐蝕，可能會危及人的生命安全；二是人體健康，生銹的廚具等可能會對人體健康有一定的影響；三是經濟問題，金屬制品被腐蝕需要花費人力、物力、 財力來解決。

腐蝕因素的預測和實驗方案的設計。強調學生做實驗之前，一定要通過觀察不同環境下的腐蝕現象及腐蝕程度，先歸納預測可能的腐蝕條件，再進行實驗方案的設計，并提示學生思考當實驗中有多個變量因素時，應該采取什么方法，從而掌握科學的探究方法。

2.“實驗探究：證明鐵制品腐蝕的條件”教學策略。

小組匯報要有理有據，分層進行，體會控制變量的科學方法。學生匯報小組實驗時，要講清楚他們的預測因素是什么，具體的實驗方案是什么，以及實驗現象和實驗結論之間的關系，實驗結論與自己的猜想是否一致等。引導學生體會實驗方案的設計中所采用的控制變量的方法，明確什么是自變量，什么是因變量。

了解腐蝕的實質，豐富對鐵的認識。通過分析歸納，體會到鐵在常溫下不與氧氣發生反應，鐵制品腐蝕是與水和氧氣發生了反應，是對金屬性質的進一步理解，也是對鐵的性質的豐富和發展。學生認識到腐蝕的實質是發生了化學變化，并明確判斷發生化學變化的依據，如鐵生銹后表面有紅色的物質生成，是因為鐵發生了化學反應，生成了紅色的氧化物。

建立研究金屬腐蝕的思路方法。將研究一類物質性質的思路方法，遷移到研究金屬腐蝕的問題上。通過鐵制品腐蝕的研究，幫助學生建立研究金屬制品腐蝕的基本思路，引導學生去研究其他金屬制品的腐蝕問題，即通過調研，依據已有事實初步預測金屬制品腐蝕的條件，然后通過實驗進行研究，尋找證據，揭示金屬制品腐蝕的實質。

3.“交流研討：明確銅、鋁制品腐蝕問題的觀點”教學策略。

經歷實驗方案的設計過程，鞏固控制變量的方法。在研究鋁制品的腐蝕問題時，要讓學生經歷設計實驗的過程，設計實驗驗證鋁制品表面的氧化膜的防腐作用，體會研究金屬腐蝕的思路方法和科學探究過程，即根據經驗進行預測，設計實驗方案，實驗驗證，分析現象，得出結論。在銅制品的腐蝕問題中，鞏固通過多變量因素的控制設計出驗證銅制品腐蝕條件的實驗方案。

運用元素守恒觀念，進一步體會腐蝕的本質。對于銅制品的腐蝕問題，通過形象直觀的圖片讓學生認識到銅制品的腐蝕現象，并通過銅綠的化學式，讓學生猜想銅制品腐蝕所需的條件，鞏固元素守恒的觀念，認識到腐蝕的本質是發生了化學變化。

總結提升，加深研究一類問題的思路方法。分析完銅鋁制品的腐蝕問題，引導學生總結研究金屬腐蝕問題的思路方法，根據已有事實，預測一類物質可能具有的性質，選取代表物進行實驗探究，結合事實資料，歸納概括出一類物質所具有的共性和差異性。

4.“交流研討：日常生活中金屬制品的防腐措施”教學策略。

從腐蝕的實質出發討論防腐措施。通過前兩個活動，學生已經知道金屬腐蝕的實質是發生了化學變化，所以學生剛開始想到的防腐方法就是阻止反應的進行。而要阻止反應的進行有兩種方法：一種辦法是使環境不滿足該物質發生化學反應的條件，使該物質與其他反應物（水和氧氣、酸性溶液、氯化鈉溶液）隔絕，如保持干燥環境或使用干燥劑，刷漆、涂油等；另一種辦法是使其他物質發生反應，即可以犧牲更活潑的金屬，使其與環境中的物質發生反應，如輪船上的鋅塊等。通過分析生活中的一些金屬制品的其他防腐措施，如門窗等，讓學生總結出防腐的第三種措施，即改變金屬材料，增強抗腐蝕能力，例如制備抗腐蝕能力更強的合金等。

5.“自主學習：大型金屬制品的防腐措施”教學策略。

積極評價，鼓勵創新，鞏固防腐的三大根本措施。教師要對學生的匯報表現給予積極的評價，鼓勵學生大膽創新，并動手實踐去實現自己的創新想法，引導學生樹立對未來發展的社會責任。同時，要對學生的創新想法進行總結，使學生意識到無論是哪種創新的防腐措施，其原理都離不開提煉出來的三大根本防腐措施。