于文文

（山東省濟(jì)南德潤高級(jí)中學(xué) 山東濟(jì)南 250014）

一、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)關(guān)系

1.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)不是學(xué)習(xí)者機(jī)械地將外界知識(shí)搬到記憶中，而是學(xué)習(xí)者在已有知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，與外界各種因素交互作用，獲取和建構(gòu)自己新的知識(shí)體系[1]。因此，教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)習(xí)策略等進(jìn)行分析和構(gòu)造，激發(fā)原有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，激活高水平思維活動(dòng)，促進(jìn)新舊知識(shí)經(jīng)驗(yàn)相互作用，讓新知識(shí)在原有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上生長起來，幫助學(xué)生完成意義建構(gòu)。

2.化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”、“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”5 個(gè)維度[2]?；诨瘜W(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)是指在教學(xué)目標(biāo)確定、教學(xué)內(nèi)容組織、教學(xué)過程實(shí)施、教學(xué)結(jié)果改進(jìn)、教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)均以化學(xué)核心素養(yǎng)作為衡量準(zhǔn)則。即教學(xué)目標(biāo)源于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，教學(xué)內(nèi)容基于真實(shí)情境，教學(xué)過程實(shí)施有利于素養(yǎng)內(nèi)化，關(guān)注“教學(xué)評(píng)”一致性等。

3.二者之間的關(guān)系

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)都立足于人的身心和認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，具有很強(qiáng)的綜合性，涵蓋了聚焦核心知識(shí)、建構(gòu)思想觀念、注重宏微結(jié)合、引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)探究等多方面，二者相輔相成。體現(xiàn)為學(xué)生不僅要掌握化學(xué)學(xué)科5 大模塊的理論概念，還要能準(zhǔn)確把握各模塊之間的內(nèi)在聯(lián)系，能夠跨模塊和綜合運(yùn)用不同模塊知識(shí)進(jìn)行分析、歸納、演繹和綜合，將零散知識(shí)和概念建構(gòu)成相應(yīng)的知識(shí)體系，并最終內(nèi)化[3]。

二、設(shè)計(jì)思想

“金屬的電化學(xué)腐蝕”在魯教版教材體系中出現(xiàn)三次，各個(gè)板塊的教學(xué)要求側(cè)重不同[4]。其中，《必修2》要求舉例說明金屬材料的腐蝕及防護(hù)；《化學(xué)反應(yīng)原理》要求能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害。本教學(xué)設(shè)計(jì)通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和問題討論明晰電化學(xué)腐蝕原理；通過實(shí)驗(yàn)探究初中學(xué)習(xí)的紅磷燃燒實(shí)驗(yàn)，從水被倒吸測定體系中壓強(qiáng)變化進(jìn)行聯(lián)想觀察、證據(jù)推理與模型認(rèn)識(shí)；讓學(xué)生學(xué)會(huì)用化學(xué)原理解釋某些生活現(xiàn)象。

三、教學(xué)目標(biāo)

證據(jù)推理和模型認(rèn)知—從封閉體系壓強(qiáng)變化事實(shí)中提取證據(jù)，理解金屬腐蝕原理，提高學(xué)生模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。

科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)—設(shè)計(jì)和實(shí)施金屬腐蝕原理實(shí)驗(yàn)，結(jié)合問題驅(qū)動(dòng)、情境分析和小組交流得出結(jié)論。

科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任—運(yùn)用金屬腐蝕原理探討金屬防護(hù)方法，倡導(dǎo)節(jié)約資源和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

四、教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課

[媒體展示]金屬腐蝕的資料圖片。

[教師活動(dòng)]面對(duì)這樣驚人的數(shù)字，大家是否想過：如何預(yù)防或者減慢金屬的腐蝕？

[設(shè)計(jì)意圖]新課導(dǎo)入設(shè)計(jì)過程中適時(shí)使用情境教學(xué)，激發(fā)學(xué)生“科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”，為后續(xù)任務(wù)完成打下基礎(chǔ)。

[媒體展示]在九年級(jí)化學(xué)下冊第九單元第三節(jié)曾學(xué)習(xí)過鋼鐵的腐蝕與防護(hù)，并做過這樣一組實(shí)驗(yàn)，請大家回憶并思考鋼鐵生銹的條件有哪些？

[學(xué)生活動(dòng)]答案是鋼鐵生銹的條件：鋼鐵、空氣、水。小組討論：為什么海邊的鐵制品比陸地上的鐵制品較容易生銹？答案是鋼鐵（主要成分鐵、碳），潮濕的空氣即水膜（電解質(zhì)溶液）形成了原電池。

[設(shè)計(jì)意圖]運(yùn)用已有知識(shí)解決問題，在原有知識(shí)點(diǎn)基礎(chǔ)上生長出新知識(shí)。

[教師活動(dòng)]將不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子被氧化的腐蝕，稱為電化學(xué)腐蝕。那么鋼鐵電化學(xué)腐蝕的原理是怎樣的呢？

（二）小組合作揭示本質(zhì)—探究鋼鐵電化學(xué)腐蝕的原理

[教師活動(dòng)]如果水膜呈酸性，寫出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式。

[學(xué)生活動(dòng)]負(fù)極：Fe-2e－＝Fe2+正極：2H++2e－＝H2↑總：Fe+2H+＝Fe2++H2↑

分析：當(dāng)鋼鐵處于酸性氣氛中時(shí)，易發(fā)生析氫腐蝕。

[教師活動(dòng)]如果水膜呈中性或堿性呢？鐵被氧化，氧化劑是什么物質(zhì)呢？O2還是H2O？

[學(xué)生活動(dòng)]小組交流討論是因?yàn)镺2。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在水溶液中H+比較容易氧化Fe。中性或堿性電解質(zhì)溶液，這時(shí)c（H+）小于等于10－7mol/L，濃度太小，因此氧化劑是O2。

[教師活動(dòng)]設(shè)計(jì)一個(gè)封閉體系測定體系壓強(qiáng)的變化，證明O2 是否參加反應(yīng)。聯(lián)想初中學(xué)習(xí)的紅磷燃燒的實(shí)驗(yàn)裝置，從水被倒吸的情況測定體系中壓強(qiáng)的變化。

圖1

圖2

[學(xué)生活動(dòng)]回憶初中階段學(xué)習(xí)過的紅磷燃燒的實(shí)驗(yàn)裝置圖（圖1），小組討論并展示設(shè)計(jì)鋼鐵腐蝕消耗氧氣的實(shí)驗(yàn)裝置圖（圖2）。

[設(shè)計(jì)意圖]通過情境支架、問題支架為學(xué)生提供證據(jù)推理與模型認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力與創(chuàng)新意識(shí)和分析問題、解決問題的能力。

[教師活動(dòng)]鐵被腐蝕為Fe2+還是Fe3+?如何檢驗(yàn)？

[學(xué)生活動(dòng)]小組交流討論，小組代表總結(jié)回答。取樣后先加入KSCN 溶液，若無明顯現(xiàn)象，再加入過氧化氫溶液，若出現(xiàn)血紅色，可以證明氧化產(chǎn)物為Fe2+。

[設(shè)計(jì)意圖]因?yàn)閷W(xué)生有原電池理論、紅磷燃燒實(shí)驗(yàn)和Fe2+與Fe3+離子檢驗(yàn)基礎(chǔ)，所以這部分采用實(shí)驗(yàn)引入、學(xué)生討論和教師點(diǎn)撥相結(jié)合的教學(xué)方法，形成完整知識(shí)體系，完成意義建構(gòu)。

[教師活動(dòng)]總結(jié)實(shí)驗(yàn)步驟。

[學(xué)生活動(dòng)]實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)1：將適量鐵粉、炭粉混合均勻后加入到試管中向試管中；加入3 滴管氯化鈉溶液，按上圖裝置好儀器；2 分鐘后打開止水夾，觀察導(dǎo)管中水柱的變化。實(shí)驗(yàn)2：取實(shí)驗(yàn)1 中少量濾液，滴加KSCN 溶液無變化，再滴加H2O2溶液，溶液顯紅色。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：①導(dǎo)管口有一段水柱上升，說明試管內(nèi)氣壓減小，氧氣消耗，發(fā)生了吸氧腐蝕；②滴加KSCN 溶液無變化，再滴加H2O2溶液，溶液顯紅色，說明Fe 被氧化為Fe2+。

[設(shè)計(jì)意圖]培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)中的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)歸納總結(jié)，逐步揭示鋼鐵的吸氧腐蝕原理。

[教師活動(dòng)]嘗試寫出如果水膜呈中性或弱酸性，此時(shí)吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式。

[學(xué)生活動(dòng)]負(fù)極：Fe-2e－＝Fe2+正極：O2+H2O+4e－=4OH－

繼而發(fā)生的反應(yīng)：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

[小結(jié)]鋼鐵的析氫腐蝕、吸氧腐蝕的條件，電極反應(yīng)以及聯(lián)系。

[設(shè)計(jì)意圖]幫助學(xué)生形成和構(gòu)建完整知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

（三）遷移應(yīng)用—金屬的防護(hù)

[教師活動(dòng)]鍍層破壞后，為什么馬口鐵（鍍錫的鐵）比白口鐵（鍍鋅的鐵）更易腐蝕？

[學(xué)生活動(dòng)]交流討論，鋅比鐵活潑，構(gòu)成原電池時(shí)鋅做負(fù)極，鐵做正極，對(duì)鐵起了保護(hù)作用。

[教師活動(dòng)]如何對(duì)金屬的腐蝕進(jìn)行防護(hù)呢？請以鋼閘門的防腐為例，應(yīng)用電化學(xué)原理設(shè)計(jì)防腐蝕裝置，并繪制草圖。

[學(xué)生活動(dòng)]設(shè)計(jì)繪制草圖并交流分享。

[設(shè)計(jì)意圖]該探究是在探究鋼鐵腐蝕原理的基礎(chǔ)上的應(yīng)用探究。由學(xué)生根據(jù)電化學(xué)原理設(shè)計(jì)防腐蝕裝置，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模型建構(gòu)的高級(jí)思維能力，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知發(fā)展的“平衡化”，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”這一核心素養(yǎng)。

五、結(jié)束語

緊緊圍繞“培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)”的核心目標(biāo)，然后以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，將不再局限于學(xué)科知識(shí)的傳授，而是在復(fù)習(xí)已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過讓學(xué)生交流討論、發(fā)現(xiàn)問題、進(jìn)行假設(shè)、實(shí)驗(yàn)探究得出結(jié)論，再通過歸納、總結(jié)、遷移幫助學(xué)生將知識(shí)納入到自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)建構(gòu)。整個(gè)教學(xué)過程實(shí)現(xiàn)了建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合。