創設生活化的教學情境展開探究式學習

摘要：以“發熱貼”為情境素材，以實驗探究和小組討論為主要活動方式，設計并實施了“金屬的電化學腐蝕與防護”的探究教學，在教學設計中，重點設計了兩個探究：“發熱貼”中鐵粉發生電化學腐蝕原理的探究以及電化學防腐的原理的探究，分析關鍵探究活動在培養學生科學思維和創新能力方面的價值，反思了教材的整合、情境創設的整體性及情感態度價值觀的滲透對激發學生學習興趣、培養學生科學思維能力等方面的重要意義。

關鍵詞：生活化情境；電化學腐蝕；探究式教學；發熱貼

一、 教學的背景分析

《普通高中化學課程標準（實驗）》中指出，普通高中化學教育的目的，是提高學生的科學素質，使學生適應現代化的生活和社會發展的需要，培養學生的社會責任感、參與意識和決策能力。對于高二的學生而言，在學習選修4時明顯感覺知識的理論性太強，為此，化學教師在課堂教學中應注重創設生活化情境，依據大部分學生已有的經驗和知識水平選擇合適的情境，借助常見的生活素材對化學教學內容予以情境創設，從而提高學生興趣。案例中的情境素材“發熱貼”來源于生活，在考慮了學生的知識儲備和探究能力的基礎上，以學生活動為主體，教師引導為主導教學模式實施教學。本教學設計由學生對關鍵問題提出猜想，通過實驗現象，得出結論，目的是培養學生假設檢驗、綜合分析、評估等科學思維的能力，以及發現問題、解決問題的創新能力。

二、 教學過程的設計

1. 整體設計思路

本教學設計以“發熱貼”為情境素材，活動方式為實驗探究和小組討論，目的是激發學生利用生活素材進行實驗，探究化學反應原理的積極性與主動性，提高學生解決實際問題的能力，體現了“從生活中來，到生活中去”的學習理念，本案例重點設計了兩個核心探究：“發熱貼”中鐵粉發生電化學腐蝕原理的探究以及電化學腐蝕條件的探究。

2. 探究活動中的關鍵過程

“發熱貼”中鐵粉發生電化學腐蝕原理的探究

[問題1]結合“發熱貼”的成分判斷，發熱貼中的發熱原理是什么？

學生活動：分組討論并回答問題。

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

[分組實驗]根據教師提供的實驗試劑和儀器，探究在不同介質中FeC原電池的反應原理。

實驗組一的介質：食鹽水（發熱貼中自帶）；

實驗組二的介質：pH=4的CH3COOH溶液；

實驗組三的介質：2mol/L的H2SO4溶液。

學生活動：通過對實驗意圖的理解，結合已經掌握的知識，學生分組動手實驗，并觀察實驗現象，記錄在學案上。

學生活動：各組匯報實驗現象。

教師質疑：在中性介質和弱酸性介質中看到滴管內紅色液面上升，在酸性介質中看到滴管下端有氣泡冒出，為什么會出現不同的現象？

學生活動：小組討論分析原因并作答。

學生回答：正極消耗了氧氣，滴管內壓強變小，液面上升。

[問題4]O2在正極參加反應生成了什么？如何檢驗？（用正極區的溶液做驗證實驗）

學生活動：猜測正極生成了OH-，上講臺做實驗檢驗OH-，并寫出電極反應式。

[問題5]弱酸性條件下的現象與中性條件下現象相同，反應原理相同嗎？

學生回答：正極反應相同。

[問題6]酸性條件下看到有氣泡，是什么原因？

學生小組討論后回答：正極上產生氫氣，滴管內壓強變大；板書出電極反應式；

[問題7]負極上是什么物質參加反應？生成了什么？設計實驗檢驗負極產物。

學生活動：思考后上講臺檢驗猜測是否正確，并寫出電極反應式。

教師活動：介紹檢驗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↓并演示實驗。

學生活動：認真觀察實驗現象：出現藍色沉淀。

[問題8]負極只生成Fe2+，但是我們看到使用過的發熱貼中鐵粉被氧化成紅棕色鐵銹，這一轉化是如何實現的？

學生回答：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3，

2Fe（OH）3→Fe2O3·nH2O。

教師小結：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生吸氧腐蝕；鋼鐵是鐵和碳的合金，所以鋼鐵的電化學腐蝕與發熱貼中鐵粉的電化學腐蝕完全相同，鋼鐵常發生吸氧腐蝕。鋼鐵（FeC合金）在電解質溶液中形成無數微小原電池，活潑金屬鐵作負極。

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

該探究過程的設計意圖：“發熱貼”發熱原理的探究即為金屬電化學腐蝕原理的探究。該部分的教學設計由生活化的問題情境提出探究性問題：“發熱貼”的發熱原理是什么？

通過師生的共同分析得出“發熱貼”FeC形成原電池快速反應部分化學能轉化為熱能。然后學生進行驗證性探究“發熱貼”中鐵的電化學腐蝕過程，引導學生結合已有的知識經驗提出猜想假設，通過實驗探究來收集證據，進行分析論證。利用生活素材創設情境，提高學生的學習興趣，激發學生的探究欲望，且將“發熱貼”的成分用作探究實驗的藥品，真正體現“化學源于生活，生活中處處皆化學”的科學理念，有利于化學知識的構建和應用。

該探究過程的設計意圖：該探究活動是在探究活動1的基礎上的應用探究。在學生已經掌握金屬的電化學腐蝕原理后，引導學生辯證地看待金屬電化學腐蝕，以培養學生關聯、評估、抉擇的高級思維能力，解決沖突的創新能力。由學生根據電化學原理自主設計防腐裝置，則是培養學生進行系統設計和模型建構的高級思維能力。

三、 教學反思

1. 情境創設的整體

以發熱貼為情境素材，通過對發熱貼發熱原理的探究從而理解金屬電化學腐蝕的過程。而且探究實驗所用到的原材料就是發熱貼的原料，使學生很有興趣，感受到生活處處皆化學，將發熱貼這個情景素材貫穿整堂課，這樣學生的情感體驗也是完整的。這種設計安排體現了“知識源于生活，知識指導生活”的設計理念，使學生將學習知識和應用知識連貫起來。

2. 教學設計中情感態度價值觀的滲透

傳統的教學設計中對于金屬電化學腐蝕的應用都是從鋼鐵腐蝕造成的經濟損失的角度引入，然后引導學生設計防腐的措施。本教學設計一改傳統，從金屬電化學腐蝕的正面應用入手，先例舉了金屬電化學腐蝕在發熱貼中的應用，然后，培養學生辯證性地看待問題的價值觀，激發學生的社會責任感，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，新疆維吾爾自治區昌吉回族自治州，昌吉州回民中學。