創(chuàng)設(shè)深度學(xué)習(xí)情境，促進核心素養(yǎng)培育

謝超洪

贊可夫說：“教學(xué)法一旦觸及情緒和意志領(lǐng)域，這種教學(xué)法就能發(fā)揮高度有效的作用。”情境教學(xué)就是以培養(yǎng)興趣為前提，激起學(xué)生的好奇心求知欲，從而使學(xué)生樹立起學(xué)好化學(xué)的自信心，積極主動地參與到化學(xué)學(xué)習(xí)的過程中來。

《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護》是人教版高中化學(xué)選修4第四章第四節(jié)的內(nèi)容。初中化學(xué)進行過“活動與探究”《鐵釘銹蝕的條件》實驗;在必修2“電化學(xué)知識“中初步學(xué)習(xí)了原電池的概念等知識;在本章前三節(jié)分別較詳細(xì)的介紹了原電池的工作原理、幾種常見的化學(xué)電源和電解原理與應(yīng)用研究。在學(xué)習(xí)以上知識之后，及時學(xué)習(xí)電化學(xué)的應(yīng)用順理成章。教材內(nèi)容在不同階段逐步擴大范圍，加深程度，按照螺旋式結(jié)構(gòu)編寫。因此本節(jié)情境設(shè)計也是層層深入，螺旋式上升，這樣的安排，讓學(xué)生對電化學(xué)知識的學(xué)習(xí)得到 鞏固和補充，并逐步深化，既體現(xiàn)了教材循序漸進、由易到難的編排意圖，又符合學(xué)生的知識水平和認(rèn)知水平面;既分散了難點，讓學(xué)生分期“消化”，又減輕了負(fù)擔(dān)，有利于學(xué)生更好的掌握知識。

創(chuàng)設(shè)生活情境，從生活走進化學(xué)，觀察廚房中的化學(xué)現(xiàn)象，潔凈的生鐵鍋一夜間變得銹跡斑斑。

引出問題：鐵鍋發(fā)生什么變化，為什么？學(xué)生能從舊知、從現(xiàn)象分析鐵發(fā)生了化學(xué)變化，由Fe轉(zhuǎn)化成了Fe2O3。從生活走進化學(xué)，引入新課，將學(xué)生帶入情境，引發(fā)思考產(chǎn)生新的疑問：Fe是如何變成Fe2O3？創(chuàng)設(shè)問題情境，以激勵學(xué)生解決問題的動機。培育學(xué)生宏觀辨識和微觀探析的化學(xué)素養(yǎng)。

創(chuàng)設(shè)實驗情境，通過實驗探究鐵生銹的原理。結(jié)合生活中暖寶寶的發(fā)熱現(xiàn)象，閱讀使用說明，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)與生鐵鍋的成分的相似。

用暖寶寶的材料進行設(shè)計，并改進實驗，探究鐵的吸氧腐蝕的原理。

通過實驗，觀察實驗現(xiàn)象，分析與討論，得出鐵的吸氧腐蝕原理，解釋鐵生銹遙原因。

改變反應(yīng)的環(huán)境，探究鐵的析氫腐蝕原理。培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析的化學(xué)素養(yǎng)，即能通過觀察、辨識一定條件下物質(zhì)的形態(tài)及變化的宏觀現(xiàn)象，初步掌握物質(zhì)及其變化，并能運用符號表征物質(zhì)及其變化;同時能認(rèn)識物質(zhì)的變化是有條件的;能從內(nèi)因和外因等方面較全面地分析物質(zhì)的化學(xué)變化，關(guān)注化學(xué)變化中的能量轉(zhuǎn)化;能從不同視角對紛繁復(fù)雜的化學(xué)變化進行分類研究，逐步揭示各類變化的特征和規(guī)律。

三重表征：宏觀——微觀——符號表征

鐵生銹? Fe——Fe₂O₃——負(fù)極：Fe-2e-=Fe²⁺

液面上升? Fe發(fā)生吸氧腐蝕 正極：O₂+4e-+2H₂O=4OH-

液面下降? Fe發(fā)生了析氫腐蝕 正極：2H++2e^-=H₂

創(chuàng)設(shè)數(shù)據(jù)情境，通過網(wǎng)上查詢，給出表中數(shù)據(jù)，即一年世界鋼鐵產(chǎn)量，鋼鐵生銹被腐蝕的質(zhì)量，用于防護所需資金。

學(xué)生從數(shù)據(jù)上了解金屬腐蝕的危害，認(rèn)識到鋼鐵生銹不容忽視，思考如何防護這一重大的課題，意識到這是值得探究的問題，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)素養(yǎng)。同時培養(yǎng)了學(xué)生關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題，認(rèn)識環(huán)境保護和資源合理開發(fā)的重要性，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念。

創(chuàng)設(shè)生活情境：再次回到廚房，尋找金屬腐蝕情況的防護措施，如生銹的菜刀、鍋、勺子，防生銹的物品拷瓷盆、不銹鋼碗、保溫杯等;視線回到眼前課堂中的教室，觀察尋找身邊的金屬的腐蝕與防護現(xiàn)象的措施，課桌椅腳、風(fēng)扇、教室外的護欄。得出常見金屬腐蝕的方法有涂上防護層、改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

創(chuàng)設(shè)信息情境，回歸教材圖片，利用電化學(xué)知識分析輪船上的防護措施、鋼閘門的防護措施。

利用原電池原理，較活潑金屬Zn作負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e作正極被保護，這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護法;利用電解池原理，被保護金屬與電源的負(fù)極相連，作為電池的陰極而被保護，稱為外加電流的陰極保護法，小結(jié)金屬防護的電化學(xué)保護法，犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法。金屬因電化學(xué)而腐蝕，而防護也可以利用電化學(xué)原理.培養(yǎng)學(xué)生利用化學(xué)知識解決問題的能力.體驗電化學(xué)知識的學(xué)科價值與社會責(zé)任。良好的情境可以使教學(xué)內(nèi)容觸及學(xué)生的情緒和意志領(lǐng)域，讓學(xué)生深切感受學(xué)習(xí)活動的全過程并升華到自己精神的需要。

創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境，布置課后調(diào)查與探究。校園中的金屬腐蝕現(xiàn)象與防護措施;再從校園走向社會，周末到校外調(diào)查金屬腐蝕的現(xiàn)象與防護措施，并提出合理的意見的建議。培育學(xué)生深刻理解化學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的相互關(guān)系，贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻，能運用已有知識和方法綜合分析化學(xué)過程對自然可能帶來的各種影響，權(quán)衡利弊，勇于承擔(dān)責(zé)任，積極參與有關(guān)化學(xué)問題的社會決策，培育參與和解決問題的能力。

本節(jié)課的設(shè)計思路是創(chuàng)設(shè)生活情境，提出問題，再創(chuàng)設(shè)實驗情境，探究問題，分析問題，解決問題，進一步創(chuàng)設(shè)數(shù)據(jù)情境，再次提出問題，又創(chuàng)設(shè)新的生活情境，分析問題，解決疑惑，進一步創(chuàng)設(shè)信息情境，探究問題，得出結(jié)論，最后創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境，讓學(xué)生從生活走進化學(xué)，利用所學(xué)知識指導(dǎo)生活，從生活情境走進課堂真實情境，走出教室，走進校園，走出社會，調(diào)查金屬的腐蝕與防護的現(xiàn)象與措施，并提出個人的意見與建議。

本節(jié)課中，通過六個真實情境的創(chuàng)設(shè)，從生活走進化學(xué)課堂，激起懸疑，通過實驗情境的創(chuàng)設(shè)，探究金屬的腐蝕原理與防護措施，再回歸生活、走進教室、走到校園、走出校園，觀察、調(diào)查身邊的金屬腐蝕現(xiàn)象與防護措施，層層深入、螺旋上升創(chuàng)設(shè)情境，自然地融入并培育核心素養(yǎng)。

[設(shè)疑] 暖寶寶的發(fā)熱原理是什么？

對比暖寶寶與生鐵鍋的成份：

生鐵鍋：Fe? ? C

暖寶寶：Fe? ?C? NaCl

[活動2]利用暖寶寶探究生鐵鍋生銹的原理：

實驗步驟：將1/3暖寶寶原料加入錐形瓶中，連接好儀器，并將導(dǎo)管插入燒杯的液面以下，觀察導(dǎo)管中水柱的變化。

[分析] 暖寶寶發(fā)熱原理：Fe與C在NaCl作電解質(zhì)條件下，與空氣中O2反應(yīng)，放出熱量，所以能發(fā)熱。

在此過程中發(fā)生的總反應(yīng)為：

2Fe+O₂+2H₂O = 2Fe（OH）₂

電極反應(yīng)式： 負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe²⁺

正極：O₂+2H₂O+4e-=4OH^-

[設(shè)疑]? 通過上面實驗探究，你能解析鐵鍋生銹的原理嗎？

[結(jié)論]Fe→負(fù)極：2Fe-4e^-=2Fe2+? ?正極：O₂+2H₂O+4e-=4OH^-

→Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂→4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃

→Fe₂O₃.nH₂

[總結(jié)過渡] 鐵在中性環(huán)境下發(fā)生吸氧腐蝕，若改變環(huán)境呢，

會發(fā)生什么變化？下面通過第二個實驗來探究。

[活動3]探究鐵的析氫腐蝕

實驗步驟： 在實驗探究1的錐形瓶中，加入約5ml稀鹽酸溶液，連接好儀器，將導(dǎo)管插入液面以下，觀察現(xiàn)象。

[結(jié)論]鋼鐵的腐蝕與環(huán)境相關(guān)，當(dāng)環(huán)境為中性或弱酸性環(huán)境下，發(fā)生吸氧腐蝕，在酸性較強的環(huán)境與發(fā)生析氫腐蝕。

創(chuàng)設(shè)信息情境;回歸教材圖片;輪船上的防護措施、電站的防護措施;總結(jié)金屬的電化學(xué)防護。

在工業(yè)上，生產(chǎn)中，能否利用電化學(xué)原理對金屬進行防護呢？請回歸到教材中的這兩幅圖，試分析它們分別運用什么原理進行防護？

[活動2] 分析教材中的兩幅圖，理解工業(yè)生產(chǎn)中金屬防護的原理

[分析]Fe作正極被保護，Zn作負(fù)極被腐蝕——犧牲陽極的陰極保護法

Fe連接陰極，被保護，外加電流的陰極保護法

[小結(jié)]利用電化學(xué)原理進行金屬的防護措施：

（1）犧牲陽極的陰極保護法

（2）外加電流的陰極保護法