高中學生化學反應原理問題解決路徑探究

摘 要：高中化學是一種集理論與實踐相結合的學科，它不像數學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。它需要學生在理解化學反應原理的基礎上掌握化學知識，是一門鍛煉學生解決問題能力的科目。隨著社會的發展，化學與生活息息相關，并指導人們的生活，因此，為了適應社會的進步，教師在教學化學課程時要改進自身的教學理念，從解決問題路徑這一教學目標出發，提升學生的解決問題的能力，為接下來的學習和成長奠定基礎。鑒于此，本文以電化學教學為例，對化學反應原理問題解決路徑的研究進行了詳細的論述，從而幫助高中化學教師解決教學中的難題。

關鍵詞：高中化學；反應原理；問題解決

一、 反應原理問題解決路徑的研究意義

在高中化學中，電化學作為教學的重點和難點存在于課堂教學，是高考中必考的內容之一。電化學不僅涉及氧化還原反應，同時還涉及到能量轉化等內容，通過學習電化學可以鞏固學生的基礎知識，并鍛煉學生的化學技能，電化學教學應該引起教師的重視。筆者結合自身的教學經驗，對電化學反應原理的問題解決路徑進行了探討，使學生在課堂中發揮主體地位對電化學涉及的概念、能量轉化以及其他內容聯系了起來，從而在大腦中形成了系統的知識網絡，對反應原理進行了整合，以此提高了學生解決實際問題的能力，為將來的發展提供了便利的條件和保障。

二、 反應原理問題解決路徑的案例分析

隨著課程改革的推進，對化學課堂教學提出了更高的要求，讓學生通過化學課堂不僅要掌握基礎知識，同時還要提高自身解決問題的能力，讓學生在明確反應原理的基礎上，解決實際問題。那么這時教師可以首先創設問題情境，引起學生的關注，并激發學生的興趣。之后，教師進行知識鋪墊，引導學生發現問題，增加學生的互動。隨后，學生通過小組討論，分析問題，提出假設，制定方案實施過程。在這個過程中，教師要對學生提出的方案中的問題進行指導，之后加以改進，這樣讓學生重新認識和理解這一知識點，讓學生在不斷地反思中拓展化學思維，并解決生活中的化學問題，為創造美好的生活而鋪平道路。為了達到以上的教學目標，實現預期的教學效果，下文以電化學中的原電池和電解池這兩部分內容為例，詳細闡述了反應原理中問題解決路徑的教學過程。

（一） 電化學中原電池的反應原理探究

1. 創設情境

在講述本節課原電池的主要內容時，筆者秉持著這樣的教學思路進行了講授：創設情境——提出問題——小組探討——解決問題——糾正問題——加以改進——實施教學。首先筆者給學生創設情境：今天我們請來了一個特殊的西紅柿，據說插入銅片和鋅片連接的音樂賀卡后，賀卡將會響起音樂來。大家思考這樣的現象可以實現嗎？筆者通過創設這樣的問題情境，激發學生的好奇心，活躍課堂氛圍，使學生對接下來的學習內容充滿期待。

2. 提出問題

筆者在創設了問題情境之后，并及時引出學生思考情境中涉及到的化學問題，讓學生在思考后，提出問題：這一現象是應用了化學的什么原理，賀卡為什么會響起音樂來，為什么會達到這種效果？賀卡想起來的電能是從哪里來的？鼓勵學生小組探究，并用實驗來證明這一原理。

3. 解決問題

經過小組討論之后，學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，將銅片插在另一半內，觀察發現沒有電流的產生。方案二：將鋅片和銅片插入完整的一個西紅柿內，觀察發現有電流的產生。但是筆者發現一個問題就是學生在設計這一個原電池時分不清哪個金屬做負極，總認為較不活潑的金屬做正極，活潑的金屬做負極這一錯誤的做法。沒有考慮到原電池是自發的氧化還原反應，忽略電解質與電極之間的關系。但是，在原電池中做負極的不一定比正極的金屬強，它需要考慮到電解質溶液。所以這時，學生們一直認為，在這個西紅柿的溶液中，因為鋅片金屬性比銅片金屬性活潑，所以鋅片是負極，銅片是正極。為了證明這一錯誤的做法，筆者又采用了另外一種電解質溶液，讓學生繼續做實驗，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，所以鋁作負極，鎂作正極。經過這樣的糾正后，學生們明白了這一電極設計的原理，從而對原電池掌握得更加透徹。

4. 總結反思

經過實驗操作后，筆者帶領學生進行了回顧和總結，思考這一原電池裝置的反應原理，在選好材料之后，首先看電解質溶液中，哪個金屬容易失電子那么就是負極，而容易得電子的就是正極，與金屬活潑性無關。所以在西紅柿這個實驗中，鋅做了負極，發生了氧化反應：Zn-2eZn2+；而銅片是正極，發生了還原反應：Cu2++2eCu。正因為負極和正極提供了電子和接受電子的物質，兩者存在了電勢差，所以有了電子定向移動的趨勢，所以形成了電流。

總之，在本次課堂中，筆者首先運用西紅柿實驗，讓學生進行了探究，之后對原電池原理的問題解決路徑進行了探討，在不斷地分析中進行實驗，理解其中的原理，在掌握規律之后，進行了總結，促進了學生發現問題、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目標。

（二） 電化學中電解池的反應原理探究

1. 創設情境

在學習電解池反應原理時，筆者同樣采用了：創設情境——提出問題——小組探討——解決問題——糾正問題——加以改進——實施教學，這一思路進行了講述。首先讓學生回顧了原電池的內容，回憶了原電池的構成條件以及原電池的正負極判斷，并且讓學生說明原電池是怎樣將能量進行的轉化，為化學原理的問題解決路徑打好了基礎。

2. 提出問題

為了讓學生理解電解池的實驗原理，筆者給學生用多媒體演示了實驗現象：將兩根碳棒分別插進電解槽（CuCl2溶液）中，浸一會兒后取出，發現沒有現象。之后，將導線連接兩根碳棒后再浸入CuCl2溶液中，取出后，也沒有發現新物質的產生。最后，將進入CuCl2溶液的一根碳棒連接電源的正極，一個碳棒連接電源的負極，接通電源后，發現一個碳棒上覆蓋了一層紫紅色物質，另一個碳棒表面有小氣泡生產，用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗后產生了刺激性氣體，試紙變藍色，說明該氣體是氯氣。通過這一實驗，筆者提出了問題，請學生思考這是什么過程，這個過程中為什么溶液會在電流中分解成銅和氯氣呢？

3. 解決問題

經過學生的小組探討，認為碳棒中有小氣泡產生是因為碳棒連接電源和CuCl2溶液形成了閉合回路，但是在分析閉合回路時的陰陽極這個環節出現了問題，學生們分析出有小氣泡出現那么是氯氣，所以是CuCl2溶液中的2Cl--2eCl2↑，而另一個碳棒上覆蓋的紫紅色物質是銅，也就是Cu2++2eCu，但是學生在陰陽極的區分上有些困難。這時筆者將教學設計做出了調整，并進行了板書：與電源正極相連的就是電解池的陽極，而與電源負極相連的就是電解池的陰極。通電后進行了驗證：陽極發生了氧化反應：2Cl--2eCl2↑，而陰極發生了還原反應：Cu2++2eCu。因此在這個實驗中，通過電流將氯化銅溶液電解，之后離子進行移動后發生氧化還原反應，最后形成新的物質，這就將電能轉化成了化學能。所以，電解池的原理就是使電流通過電解質溶液在陰陽兩極上引起氧化還原反應的過程，而電解池是將電能轉化成化學能力的裝置。而電解池的構成條件首先要具備兩個電極，再加上電解質，外加直流電源形成閉合回路之后，促使離子的移動，當然在這個過程中要根據氧化性和還原性的強弱來確定離子的放電和得電順序。

4. 總結反思

經過這一節課的講解，發現學生們對原電池和電解池的正負極區分不清楚，所以筆者帶領學生進行了總結：形成條件不同，原電池是將兩個活潑性不同的電極插入到電解質中之后形成閉合回路，但是正負極的確定與金屬性無關，而是與在該電解質溶液中的活潑性有關。而電解池是兩個電極直接連通電源之后插入電解質溶液中形成閉合回路，連接電源正極的就是電解池的陽極，連接電源負極的就是電解池的陰極。并且它們的電子流向和能量轉化不同，原電池的電子方向是負極——導線——正極，而電解池的電子方向是電源負極——陰極，陽極——電源正極。原電池是將化學能轉化成電能的過程，而電解池是將電能轉化成化學能的過程。總之，經過對比，讓學生在化學課堂中不斷地反思和總結，鼓勵學生表達自己的觀點和見解，從而提高學生的自我認知和自我理解能力。

可見，在教學過程中，養成學生的自我反思和自我總結是必不可少的教學環節，也是實現學生自我探究和自我解決問題的重要步驟。因此，教師要引導學生通過實驗和課堂教學發現知識，體會化學原理的重要性，從而更加深入地理解化學內容，調整和優化知識結構，系統地構建自身的知識體系，以此來提升自身解決問題的能力，從而提高自身的化學技能，為今后的學習鋪平道路。

三、 研究總結

化學是學生成長過程中的必備知識，且在學生生活中發揮著不容忽視的作用。而化學原理是學習化學的基礎，只有掌握了化學原理，學生在學習起化學實驗來才變得更加清晰和條理。但是化學原理又是教學中的難點，尤其是電化學原理在教學中占有舉足輕重的地位，學生只有掌握了其內涵之后，才能將其涉及到的實驗和題目進行深入地理解，并解決實際問題，從而將其應用。所以教師在教學這部分內容時，要根據學生的認知規律和基本學情，設計有效的教學方案和教學設計，激發學生的主動性和積極性，自主設計實驗，對問題進行探討，找到解決問題的路徑，以此掌握電化學這一重點知識，促進高中化學的學習。

除此之外，教師在教學策略上還要注重培養學生的學習能力和解決問題的思維，讓學生結合實驗和生活實際問題進行自主學習，在不斷地鼓勵中提高學生的創新能力和自身的綜合素質，讓學生結合化學理論與實踐，解決生活中的問題，增強學生的自信心和綜合技能。這樣一來，既完成了高中化學的教學目標，又促進了化學教學的發展。二來，又響應了課程改革的需求，為社會的建設和發展培養出優秀的人才。

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作者簡介：

許王媛，浙江省臺州市，天臺平橋二中。