遞進式問題鏈在高二化學復習課中的應用
——以“電解原理”為例

谷士娟

(1.吉林師范大學化學學院 136000；2.吉林省長春市農(nóng)安高級中學 130200)

1 核心概念解讀

問題鏈是指教師根據(jù)課堂教學目標，針對學生在學習中經(jīng)常錯的點或容易忽略之處，轉(zhuǎn)化成為一環(huán)扣一環(huán)的具有層次性的教學問題.在課堂中，根據(jù)不同目的所設(shè)計的不同的問題也會收獲不同的教學效果，而遞進式問題鏈是由幾種事物之間的相互聯(lián)系提出的一系列由易到難的問題集合，將問題與問題進行銜接與遞進.

師生問答是常用的一種教學樣式，在研討中進行講解知識、開發(fā)腦筋、獲得定論.但是這類傳統(tǒng)的問答的式樣使學生處在比較被動的狀況，頭腦思維不充足，問題的編排缺乏接續(xù)性、整體性.遞進式問題鏈教學區(qū)別于一般的問題教學，強調(diào)用問題激發(fā)學生思考,將同一內(nèi)容的教學目標進行分層，控制好知識的難易程度，做到逐級增加，用鏈的形式把問題引向深處，符合學生的認知心理發(fā)展歷程.在問題鏈的教學中，以知識為載體，問題為策略，探究知識本質(zhì)的過程.

2 教學案例

電解池是高中人教版選修四第四章第三節(jié)的內(nèi)容，是以氧化還原反應為核心，以原電池原理為鋪墊的加深拓展的重要內(nèi)容.復習課進行時沒有教材作為載體，復習內(nèi)容的廣度與深度需要教師自己去挖掘，這就要求教師要做到以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，結(jié)合課程標準的相關(guān)要求，對問題進行整合，想盡一些辦法調(diào)整學生的學習心態(tài)，提高學生解決問題的能力.

2.1 對電池原理的回顧——典型題型變換

問題1觀察電解稀硫酸銅溶液(如圖1所示)的裝置(c為鐵，d為石墨)，可以看到什么實驗現(xiàn)象？推斷兩電極的產(chǎn)物什么？分別寫出兩個電極發(fā)生的反應.

圖1

設(shè)計意圖：以化學必修一的理論認知為基礎(chǔ)，依據(jù)實驗現(xiàn)象推測化學反應產(chǎn)物，并能正確地書寫各電極的電極反應式.結(jié)果顯示，學生能夠由實驗現(xiàn)象推測出何種反應產(chǎn)物，也能夠正確地寫出電極反應式和對的總化學方程式.

問題2 如果將圖1的裝置的兩個電極互換，觀察有什么實驗現(xiàn)象？寫出兩電極反應式，探究其原因.

設(shè)計意圖:此題是在問題1基礎(chǔ)上進行的拓展.學生需要分辨出問題1中的離子在哪一極放電，并且要熟練掌握離子的放電先后.當電極互換時，需要考慮到陽極的放電順序，當陽極板是活潑電極(除Pt、Au)時，活潑電極優(yōu)先于溶液中離子的放電.在學生掌握的基礎(chǔ)上增加了難度，考查了學生能否根據(jù)實驗現(xiàn)象寫出電極反應的能力.

圖2

問題4 重金屬離子Cr3+有毒，如何避免產(chǎn)生Cr3+.

設(shè)計意圖:對于該問題的設(shè)計，學生雖然很容易想到溶解度表中相關(guān)知識(金屬離子除Na+、K+、Ba2+外都不能與OH-共存)即Cr3+與OH-結(jié)合產(chǎn)生Cr(OH)3，卻不知道在此實驗條件下如何能夠使得Cr3+和OH-“偶遇”.在原電池習題應用中，學生已經(jīng)明確了陰、陽離子交換模的作用，為進一步了解可以通過控制外界條件使電解反應向需要的方向發(fā)展提供了理論依據(jù)，達到學以致用的目的.

設(shè)計第一環(huán)節(jié)是為了加強學生的基礎(chǔ)知識和技能，對基礎(chǔ)薄弱的學生，再次對知識進行加工內(nèi)化，掌握較好的學生起到溫故而知新的作用.復習課不只是簡單的對所學內(nèi)容進行回顧，而是把課程中零散的知識內(nèi)容進行梳理，協(xié)助學生建立知識網(wǎng)絡(luò)，有益于提升學生處理問題的技能.為了看習題配置是否符合學生知識網(wǎng)絡(luò)的形成，因此設(shè)計第二環(huán)節(jié).

2.2 對電解原理的拓展——混合體系探究

問題1用石墨作電極電解NaCl和CuSO4(等體積混合)混合溶液，寫出各電極反應式和電極總反應.

設(shè)計意圖：在上一環(huán)節(jié)中，學生接觸了電解單一溶液的習題，可以根據(jù)電極反應、離子放電順序判斷實驗現(xiàn)象和正確書寫電極反應式.在混合系統(tǒng)中，學生在書寫電極反應式要多考慮一些內(nèi)容，不僅需要注意離子放電的先后次序，還需要注意“量”的問題，兩個電極聯(lián)系的“紐帶”是電子轉(zhuǎn)移的量相同.轉(zhuǎn)移電子量不同，電極反應也可能出現(xiàn)差異.

問題2以問題1為基礎(chǔ)電解10min后，測得電解過程中溶液pH隨時間t的變化如圖3所示，試求溶液中c(KCl)、c(CuSO4).

圖3

設(shè)計意圖：問題2是以問題1為基礎(chǔ)，在學生掌握了如何書寫混合體系的電極反應時后，由于反應過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同，按先后順序分類的書寫電極反應式.本題對學生有一定的難度，主要在于學生對圖像的題不太“敏感”，不能抓住題中主要的信息.重點強調(diào)“拐點”是解決問題的關(guān)鍵點，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)新舊知識的內(nèi)在聯(lián)系，從而使學生獲得真知和技能.

問題3用鉑作電極電解CuSO4溶液,轉(zhuǎn)移電子的量與氣體體積的關(guān)系如圖4所示(同T、同p測定).Q點時向溶液中加____使溶液恢復原溶液狀態(tài).

圖4

設(shè)計意圖：恢復電解質(zhì)溶液是電解原理的一個重要應用，圍繞問題1、2的綜合性問題.電解10min后，如何能夠?qū)⑷芤夯謴偷皆芤?要求學生要關(guān)注圖像中的數(shù)據(jù)，注意“量”的問題，對學生如何進行處理數(shù)據(jù)提出了新的挑戰(zhàn).

通過第2環(huán)節(jié)，學生能夠分析由單一溶液到混合溶液，對電池原理有進一步的理解和認識.以兩電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同為核心，并能根據(jù)相關(guān)計算確定某些具體的數(shù)值，達到由定性到定量的的轉(zhuǎn)化.對混合物的分析有一定的理解之后，在未接觸的問題背景中，學生是否能夠應變自如？設(shè)計第三環(huán)節(jié).

2.3 對電池原理的應用——綜合實踐提升

問題1如圖5所示，三個燒杯分別盛放KOH溶液、CuSO4溶液和 Na2SO4溶液，鉑為電極.反應結(jié)束后，c上有固體產(chǎn)生.判斷電源的正負極及電解前和電解后溶液中c(H+)的變化.

圖5

設(shè)計意圖：根據(jù)本節(jié)課所學的知識，學生能夠直觀的通過裝置中是否含有電源來判斷是原電池還是電解池.此題有電源，學生能夠確定這是電解池，而多個電池串聯(lián)在一起的裝置圖，學生還沒有接觸過.經(jīng)過知識整合與分析，能夠?qū)W到處理問題辦法，這樣有益于鼓勵學生積極思考、敢于探究的精神.

問題2如圖6所示，判斷甲池是____池，若甲池中消耗224 mL(標準狀況)O2，丙池產(chǎn)生____g沉淀，此時乙池中溶液的體積為400 mL，該溶液的pH=____.

圖6

設(shè)計意圖：準確判斷原電池、電解池是關(guān)鍵，注意從是否能夠自發(fā)進行的氧化還原角度來判斷.主要考查學生結(jié)合電解理論對新背景下的題干信息提取和處理的能力.

本環(huán)節(jié)主要考察學生處理綜和問題的能力.意在考察學生如何在新的問題情景中，撥開“情景”的層層面紗，看到問題的本質(zhì)，進一步提升學生分析問題、處理問題的能力.

教師將教學內(nèi)容編排成難度由易到難、具有一定層次性的問題鏈時，符合學生的認知情況，就能有效的引領(lǐng)學生以問題為中心去思考和探究，在一環(huán)扣一環(huán)的問題設(shè)計中引發(fā)學生思考，提升學生的處理綜合問題的能力、培養(yǎng)學生良好的學習品質(zhì).