項(xiàng)云 錢海濱

（江蘇省南京市第十三中學(xué)江蘇南京210008）

淺析“金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)”的探究性教學(xué)

項(xiàng)云 錢海濱

（江蘇省南京市第十三中學(xué)江蘇南京210008）

“金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)”是人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章第四節(jié)的教學(xué)內(nèi)容［1］，其中金屬腐蝕的原理是教學(xué)的重點(diǎn)，吸氧腐蝕是教學(xué)的難點(diǎn)。以往的教學(xué)缺陷主要是學(xué)生主動(dòng)探究的過程偏少，特別在吸氧腐蝕這一難點(diǎn)的突破上很多教師束手無策，學(xué)生只能被動(dòng)機(jī)械地接收，不能真正地理解。為此筆者根據(jù)新課程的教學(xué)要求和理念，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性和探究性，并通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)突破了吸氧腐蝕這一教學(xué)難點(diǎn)，有效提高了課堂教學(xué)效率。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)理念

本節(jié)課的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，以學(xué)習(xí)型小組的合作為基礎(chǔ)，把課堂作為合作交流的平臺(tái)，使課前自學(xué)、課堂導(dǎo)學(xué)、課后拓學(xué)有機(jī)結(jié)合的自主探究的教學(xué)模式。這種問題探究式的教學(xué)方法，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)探究、合作交流，從而培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)驗(yàn)探究能力。

二、教學(xué)過程剖析

探究活動(dòng)1：學(xué)生課前自主收集材料

［圖片引入］請(qǐng)同學(xué)展示他們?cè)谛@內(nèi)拍攝的幾幅圖片。如：學(xué)校操場(chǎng)廣播箱的鐵底座、音樂教室外的空調(diào)支架都已銹跡斑斑（見圖1），特別是空調(diào)支架的腐蝕已造成一定的安全隱患。

圖1 學(xué)生自拍圖片

［材料展示］學(xué)生匯報(bào)課前收集的材料，讓大家認(rèn)識(shí)金屬腐蝕給人類帶來的經(jīng)濟(jì)損失和生命威脅。如：2007年8月1日美國(guó)明尼蘇達(dá)州一座跨越密西西比河的大橋發(fā)生坍塌，事故造成6人死亡，原因是大橋連接路堤和主橋的引橋存在較嚴(yán)重的鋼鐵腐蝕。

［引出問題］面對(duì)金屬腐蝕產(chǎn)生如此大的危害，大家有沒有想過，金屬怎么被腐蝕的呢？

評(píng)析：以往的教學(xué)設(shè)計(jì)基本上是老師收集資料在課堂展示，學(xué)生很少參與。而本節(jié)課的教學(xué)變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)探究，培養(yǎng)學(xué)生收集資料、合作交流的能力。所以課前教師及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生、布置相應(yīng)的活動(dòng)和探究的任務(wù)是十分必要的。學(xué)生提前幾天利用網(wǎng)絡(luò)收集相關(guān)的資料和圖片，并在校園內(nèi)親手拍攝一些金屬腐蝕的圖片，這種親身體驗(yàn)比教師直接講解效果要好得多。

探究活動(dòng)2：“不同條件下鐵釘銹蝕”的實(shí)驗(yàn)探究

［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)習(xí)型小組投影展示他們的實(shí)驗(yàn)探究方案，匯報(bào)幾天前準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)探究成果。

［探究結(jié)論］鐵釘在潮濕的空氣中容易生銹，在NaCl、CH3COOH等電解質(zhì)溶液中鐵釘銹蝕的速率明顯加快。

［教師設(shè)疑］如何解釋上述現(xiàn)象呢？

［教師引導(dǎo)］原電池反應(yīng)能加快反應(yīng)速率，上述過程是否有原電池反應(yīng)發(fā)生呢？

［討論回答］鐵釘是鐵和碳的合金，與電解質(zhì)溶液構(gòu)成無數(shù)微小的原電池，發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。

評(píng)析：本節(jié)課的教學(xué)要求教師和同學(xué)必須提前一周開始準(zhǔn)備“不同條件下鐵釘銹蝕”的實(shí)驗(yàn)探究，這一個(gè)環(huán)節(jié)在本節(jié)課的教學(xué)中很重要，沒有學(xué)生的預(yù)習(xí)和提前的探究，教學(xué)目標(biāo)將難以達(dá)成。課前要求學(xué)生以學(xué)習(xí)型小組為單位，自主設(shè)計(jì)“不同條件下鐵釘銹蝕”的實(shí)驗(yàn)方案，并在教師指導(dǎo)下動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。課堂上請(qǐng)各小組用投影展示自己的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)成果，教師點(diǎn)評(píng)或小組互評(píng)，這一過程加強(qiáng)了課堂教學(xué)的互動(dòng)性，活躍了課堂教學(xué)氣氛，大大提高了學(xué)生的自主探究能力。

探究活動(dòng)3：鐵吸氧腐蝕的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新［2］

［思考交流］鐵的析氫腐蝕我們?cè)凇痘瘜W(xué)2》原電池一節(jié)中已學(xué)到過，那么用飽和食鹽水浸泡的鐵釘發(fā)生了什么腐蝕呢？

［教師引導(dǎo)］既然沒鐵被腐蝕，那么負(fù)極肯定還是鐵失電子被氧化。正極周圍存在的物質(zhì)有Na+、Cl-、CO2、O2、N2、稀有氣體，從理論上推測(cè)正極應(yīng)是哪種物質(zhì)優(yōu)先得電子發(fā)生還原反應(yīng)呢？

［回答］應(yīng)該是氧氣。

［引入探究］我們能否設(shè)計(jì)儀器簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯的實(shí)驗(yàn)來現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證你的推測(cè)呢？

［學(xué)生探究］教師要參與學(xué)生的討論，巡視指導(dǎo)。

［教師提示］要證明O2參與了電極反應(yīng)，且短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生明顯現(xiàn)象，我們的創(chuàng)新要從以下兩個(gè)方面入手：（1）用純氧代替空氣；（2）增大電極的表面積。

［實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新］教師對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的方案綜合評(píng)價(jià)后，優(yōu)化出科學(xué)合理的改進(jìn)方案，并演示如下：

（1）收集一具支試管純O2（用H2O2加MnO2催化分解制取）；

（2）把適量鐵粉和少量石墨充分混合；

（3）將混合物均勻撒在紗布上，用氯化鈉溶液充分濕潤(rùn)；

（4）迅速將紗布放入具支試管中，注意觀察玻璃導(dǎo)管內(nèi)液面的變化。

［現(xiàn)象］30秒水柱就明顯上升，1分鐘約升到1厘米高，隨后不斷上升，下課前高度約達(dá)到8厘米（見圖2）。

［結(jié)論］由于試管內(nèi)收集的是純氧，水柱的上升表明一定是O2得電子參與了電極反應(yīng)。電極反應(yīng)如下：

圖2

負(fù)極（Fe）：2Fe-4e-=2Fe2+

正極（C）：H2O+O2+4e-=4OH-

評(píng)析：析氫腐蝕學(xué)生高一已經(jīng)學(xué)過，也容易理解，不必多講。吸氧腐蝕的理解是本節(jié)課的難點(diǎn)，以往的教學(xué)設(shè)計(jì)大多沒有做到有效的突破。本節(jié)課鐵吸氧腐蝕的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新突破了這一教學(xué)難點(diǎn)，使學(xué)生真正“看到”了鐵吸氧腐蝕的發(fā)生，這也是本節(jié)課的最大亮點(diǎn)。教師課前做了充分的準(zhǔn)備，課堂上通過巧妙的啟發(fā)引導(dǎo)，激活了學(xué)生創(chuàng)新思維的細(xì)胞，培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新能力，這正是新課程理念所要倡導(dǎo)的教學(xué)設(shè)計(jì)。

探究活動(dòng)4：探究“暖寶寶”的發(fā)熱原理，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維

［實(shí)物介紹］商場(chǎng)上買來的“暖寶寶”，其主要成分是鐵粉、碳粉、木屑和少量氯化鈉、水等，使用時(shí)輕輕揉搓就會(huì)放出熱量，用完后袋內(nèi)有大量鐵銹生成。

［教師設(shè)疑］為什么輕輕揉搓會(huì)放出熱量呢？請(qǐng)用所學(xué)知識(shí)解釋其原理。

［探究討論］原來是鐵粉（負(fù)極）、碳粉（正極）、氯化鈉和水（電解質(zhì)溶液）構(gòu)成了原電池，加快了鐵氧化腐蝕的速率而較快放熱。

探究結(jié)果也進(jìn)一步證明了電化學(xué)腐蝕能加快金屬腐蝕的速率。

［教師點(diǎn)撥］金屬腐蝕確實(shí)給人類帶來了很大的危害，但有時(shí)也可被人類加以利用，要用辯證的思維去看待事物，不可全盤否定。關(guān)鍵是要用所學(xué)的知識(shí)使其趨利避害，朝著對(duì)人類有利的方向發(fā)展。

評(píng)析：以往的教學(xué)設(shè)計(jì)忽略了學(xué)生辯證思維的培養(yǎng)。金屬腐蝕確實(shí)給人類帶來了很大的危害，但人類也可以用自己的智慧來利用金屬的腐蝕，讓學(xué)生學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)事物的兩面性，辯證地看待問題。

三、教學(xué)反思

提前一周的準(zhǔn)備工作使本節(jié)課的教學(xué)在容量大的情況下并不顯得緊張而繁雜，課堂上重點(diǎn)突破時(shí)間充足。在教學(xué)過程中以學(xué)生為主體，讓學(xué)生積極主動(dòng)參與整個(gè)教學(xué)過程，學(xué)生活動(dòng)探究時(shí)間多，氣氛活躍，取得了很好的教學(xué)效果。通過課前對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題；通過實(shí)驗(yàn)探究讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析思考，善于合作交流；通過聯(lián)系生活實(shí)際培養(yǎng)了學(xué)生的辯證思維；通過實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新突破教學(xué)難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生把感性知識(shí)內(nèi)化為認(rèn)知結(jié)構(gòu)，努力讓學(xué)生從“常態(tài)思維”躍遷到“創(chuàng)新思維”。當(dāng)然，新課程倡導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)不是一朝一夕就能實(shí)現(xiàn)的，作為化學(xué)教師，我們?cè)诮虒W(xué)中要不斷滲透有利于學(xué)生能力發(fā)展的各種教學(xué)策略。

［1］宋心琦主編.化學(xué)選修4：化學(xué)反應(yīng)原理［M］.北京：人民教育出版社，2007：84

［2］項(xiàng)云，錢海濱，蔣金虎.鐵吸氧腐蝕的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新［J］.化學(xué)教育，2011，（6）：59

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