黃海萍，衛(wèi)粉艷

(寶雞文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，陜西 寶雞 721013)

知識的學(xué)習(xí)與知識所處的情境密切相關(guān)[1]。從生活中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)入手，將知識與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來進(jìn)行教學(xué)，有利于激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲，從而使得課堂變得生動有趣，而不是枯燥無味地講授。“金屬的電化學(xué)腐蝕”是高中化學(xué)課程中的核心概念，是與生產(chǎn)、生活聯(lián)系緊密的化學(xué)知識[2]。因此，針對鐵的吸氧腐蝕這一知識點(diǎn)，可采用情境式教學(xué)法。相比傳統(tǒng)的講授法，情境式教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，培養(yǎng)學(xué)生的素養(yǎng)。

1 情境式教學(xué)法

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論中提出，學(xué)習(xí)要在情境中進(jìn)行，結(jié)合自己的已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而對知識進(jìn)行建構(gòu)。情境式教學(xué)法是指，教師提供情境，基于事例和問題進(jìn)行教學(xué)的方法。生產(chǎn)、生活中的很多實(shí)例都是學(xué)生看得見、摸得著的，甚至是學(xué)生親身經(jīng)歷的，這些經(jīng)驗(yàn)及形成的化學(xué)思維為發(fā)現(xiàn)情境素材和展開情境教學(xué)帶來了方便[3]。本節(jié)課用艾灸貼發(fā)熱的情境進(jìn)行引入，這是學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生在真實(shí)的情境中學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生更容易理解和接受知識。

2 基于情境式教學(xué)法的“鐵的吸氧腐蝕”教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教材內(nèi)容分析

“鐵的吸氧腐蝕”是新課標(biāo)人教版高中化學(xué)選擇性必修1第四章“化學(xué)反應(yīng)與電能”第三節(jié)的內(nèi)容。在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生已在義務(wù)教育階段學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)與能量變化和金屬腐蝕的條件，也學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)、原電池工作原理、化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)化等知識，了解和掌握了一定的電化學(xué)知識。本節(jié)課的內(nèi)容是中學(xué)化學(xué)中的重要內(nèi)容，與日常生活聯(lián)系緊密，可采用貼近生活實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)素材讓學(xué)生學(xué)習(xí)“真”化學(xué)[4]，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 學(xué)情分析

1)已有知識方面：

學(xué)生已學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)、原電池工作原理，以及化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化等知識，有一定的學(xué)習(xí)電化學(xué)知識的基礎(chǔ)。

2)心理及認(rèn)知特征：

有趣的情境會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但學(xué)生一般不會過多加以思考，因此教師提出問題，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究驗(yàn)證。

3)不足與局限：

學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力有限，并且缺乏應(yīng)用化學(xué)知識分析實(shí)際問題的能力。

2.3 教學(xué)目標(biāo)

1)通過現(xiàn)場展示艾灸貼、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲；

2)通過對比實(shí)驗(yàn)探究艾灸貼中起發(fā)熱作用的主要成分，形成實(shí)驗(yàn)探究的意識；

3)通過觀看鐵的吸氧腐蝕的微觀動畫，形成對鐵的吸氧腐蝕微觀過程的認(rèn)識；

4)通過挖掘鐵的吸氧腐蝕在生活中實(shí)際應(yīng)用，初步形成將化學(xué)知識應(yīng)用于生活的意識。

2.4 教學(xué)思路

教學(xué)思路如圖1所示。

圖1 教學(xué)思路

2.5 教學(xué)過程

環(huán)節(jié)1 情境引入，提出問題

[教師]前幾天，老師家里的一位長輩因?yàn)橄ドw疼去看了醫(yī)生，醫(yī)生開了一些藥，其中就有艾灸貼，老師就很好奇艾灸貼是如何緩解膝蓋疼痛的。查找了一些資料之后，老師明白了其中的原理，現(xiàn)在來跟大家分享這個(gè)原理。

[教師]好，今天老師給大家?guī)砹耸忻嫔腺I的艾灸貼。拿到艾灸貼的同學(xué)先將內(nèi)袋的艾灸貼拿出來，撕開膠紙，然后將其放到身體的某個(gè)部位，感受一下有沒有溫度上的變化？把艾灸貼傳遞給其他同學(xué)，讓其他同學(xué)也感受一下是否有溫度的變化。

[學(xué)生]感受到了艾灸貼在逐漸發(fā)熱。

[教師]為什么打開艾灸貼的外包裝之后，艾灸貼會逐漸發(fā)熱呢？這是艾灸貼的說明書(見圖2)，大家看一下艾灸貼的主要成分有哪些呢？提示：高分子吸水樹脂具有吸水和保水作用，蛭石具有保溫的作用，二者都不參與反應(yīng)。

圖2 艾灸貼的說明書

[學(xué)生]鐵粉、水、活性炭、食鹽。

[教師]這幾種材料我們生活中是不是很常見啊？

[學(xué)生]是的。

環(huán)節(jié)2 原電池的應(yīng)用-探究艾灸貼發(fā)熱原理

[教師]好，今天我也給大家準(zhǔn)備了這些材料，分別放你們面前的桌上，大家按照我們課前分好的5個(gè)小組，根據(jù)圖3的提示組內(nèi)合作進(jìn)行探究，試試看，哪一組先取得成功？

[提示]先把固體實(shí)驗(yàn)材料混合攪拌，需要加液體的實(shí)驗(yàn)組繼續(xù)量取液體，最后，倒入自封袋中，用手搓一下，感受一下溫度的變化。

[學(xué)生]C組同學(xué)：我們感受到實(shí)驗(yàn)材料發(fā)熱了。

[教師]好，C組的同學(xué)已經(jīng)感受到實(shí)驗(yàn)材料發(fā)熱了。其他組的實(shí)驗(yàn)材料溫度有變化嗎？

[學(xué)生]沒有感受到溫度的變化…

[教師]好，我們來一起看一下，A組的實(shí)驗(yàn)材料是鐵粉和水，常溫下，鐵粉和水可以發(fā)生反應(yīng)嗎？在什么條件下才可以反應(yīng)？

[學(xué)生]鐵粉常溫下難以與水發(fā)生反應(yīng)，需在高溫下與水蒸氣才發(fā)生反應(yīng)，生成四氧化三鐵和氫氣。

[教師]自封袋中有空氣哦，同學(xué)們想到了什么？

[學(xué)生]鐵粉、水、空氣同時(shí)存在，會發(fā)生鐵生銹，但是鐵生銹反應(yīng)很緩慢，所以手感受不到有溫度的變化。

[教師]那B組呢？加了NaCl溶液。

[學(xué)生]跟A組的情況差不多。

[教師]D、E組呢？

[學(xué)生]鐵粉跟氯化鈉、活性炭都不反應(yīng)。雖然鐵與氧氣可以發(fā)生緩慢氧化，放熱，但是反應(yīng)也很慢。

[教師]那如何加快鐵的緩慢氧化？也就是可以用什么方法加快化學(xué)反應(yīng)速率？

[學(xué)生]原電池原理。

[教師]換句話說，我們要想使所制得的艾灸貼放熱快一點(diǎn)，就得讓它形成原電池，從而加快反應(yīng)速率。好，既然要形成原電池，就得具備4個(gè)條件；一起回憶一下是哪4個(gè)條件？

[學(xué)生]第一，要有兩個(gè)活性不同的電極；第二，要有電解質(zhì)溶液；第三，要形成閉合的回路；第四，要有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生。

[教師]很好，我們來看一下C組的實(shí)驗(yàn)材料。

環(huán)節(jié)3 探究原電池的工作原理-電極反應(yīng)

[教師]Fe和C哪個(gè)做正極？哪個(gè)做負(fù)極呢？

[學(xué)生]應(yīng)該是Fe作負(fù)極，而C作正極。

[教師]在揭秘之前，我們先來看一個(gè)flash動畫，如圖4。

圖4 鐵的吸氧腐蝕微觀過程

[教師]可以看到是Fe作為負(fù)極，失去電子發(fā)生還原反應(yīng)生成了Fe2+，碳作為電極材料，但不參與反應(yīng)，是氧氣在正極得到電子和水生成了OH-，那生成的OH-就會和Fe2+反應(yīng)生成了Fe(OH)2。好，請同學(xué)們在練習(xí)本寫出反應(yīng)的電極反應(yīng)方程式以及總反應(yīng)方程式。

[學(xué)生]根據(jù)flash動畫書寫反應(yīng)的電極反應(yīng)方程式以及總反應(yīng)方程式。

[教師]好，根據(jù)反應(yīng)可以知道生成物是 Fe(OH)2，那Fe(OH)2是什么顏色??？

[學(xué)生]白色。

[教師]老師手中有一些C組實(shí)驗(yàn)材料反應(yīng)過后產(chǎn)物，大家看一下是什么顏色？

[學(xué)生]紅棕色。

[教師]為什么不是白色呢？回顧之前有關(guān) Fe(OH)2的知識，嘗試尋找原因，書寫該反應(yīng)方程式。

[學(xué)生]Fe(OH)2在空氣中不穩(wěn)定，被空氣中的氧氣氧化變?yōu)榧t褐色的Fe(OH)3，

[教師]氫氧化鐵失去一部分水生成Fe2O3·xH2O，它是鐵銹的主要成分。C組實(shí)驗(yàn)材料使用后變成了紅棕色的鐵銹。

環(huán)節(jié)4 回歸情境，拓展知識

[教師]為什么撕開艾灸貼的外包裝就會逐漸發(fā)熱？

[學(xué)生]因?yàn)榇蜷_外包裝，里面的成分可以與空氣中的氧氣接觸，高分子吸水樹脂可以吸收空氣中的水分子，F(xiàn)e作負(fù)極，而C作正極，電解質(zhì)是NaCl，最后，形成了原電池，加快了反應(yīng)速率，放熱相對較快。

[教師]另外，我們現(xiàn)在自制的發(fā)熱貼還沒加艾葉，所以，還不能叫艾灸貼。加入艾葉之后，可以利用反應(yīng)放出的熱量，使艾葉發(fā)揮藥效，就起到舒緩疼痛的作用了。艾葉是本草綱目收錄的重要藥物，作為臨床常用藥，藥用廣泛，藥效顯著[5]。艾灸貼可以治療哪些疾??？廣告中的醫(yī)療效果是真的嗎？鐵的吸氧腐蝕這一知識在生活中還有哪些方面的應(yīng)用呢？

環(huán)節(jié)5 歸納小結(jié)

1)吸氧腐蝕的定義

鐵在酸性很弱或中性溶液里，空氣里的氧氣溶解于鐵表面水膜中而發(fā)生的電化學(xué)腐蝕稱為鐵的吸氧腐蝕[6]。

2)吸氧腐蝕的原理

繼續(xù)氧化：

3)吸氧腐蝕的條件

酸性很弱或中性的溶液。

3 結(jié)語

基于情境式教學(xué)法的教學(xué)對于調(diào)動學(xué)生的積極性具有顯著的效果，同學(xué)們積極參與到課堂，緊跟老師的問題進(jìn)行思考、討論，表達(dá)自己的想法，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力，在一定程度上鍛煉了學(xué)生的思維，培養(yǎng)了學(xué)生的想象和聯(lián)想的能力、學(xué)會用化學(xué)解決身邊問題、看待事物的角度發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。該教學(xué)設(shè)計(jì)有以下具體特征：第一，實(shí)物引入，通過現(xiàn)場展示自制艾灸貼創(chuàng)設(shè)情境，活躍課堂氣氛，吸引學(xué)生的注意力，以問題為線索，逐一解決，依次突破“原電池反應(yīng)”的重點(diǎn)和難點(diǎn)。第二，制作鐵生銹的動畫，加深學(xué)生對電極反應(yīng)以及鐵在原電池中生銹過程的理解，動畫展示有利于微觀過程可視化。第三，聯(lián)系生活緊密，從生活中引入化學(xué)，利用化學(xué)知識解決生活中的問題。讓學(xué)生學(xué)有所得，學(xué)有所用。