摘要：以“发热贴”为情境素材，以实验探究和小组讨论为主要活动方式，设计并实施了“金属的电化学腐蚀与防护”的探究教学，在教学设计中，重点设计了两个探究：“发热贴”中铁粉发生电化学腐蚀原理的探究以及电化学防腐的原理的探究，分析关键探究活动在培养学生科学思维和创新能力方面的价值，反思了教材的整合、情境创设的整体性及情感态度价值观的渗透对激发学生学习兴趣、培养学生科学思维能力等方面的重要意义。
关键词：生活化情境；电化学腐蚀；探究式教学；发热贴
一、 教学的背景分析
《普通高中化学课程标准（实验）》中指出，普通高中化学教育的目的，是提高学生的科学素质，使学生适应现代化的生活和社会发展的需要，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。对于高二的学生而言，在学习选修4时明显感觉知识的理论性太强，为此，化学教师在课堂教学中应注重创设生活化情境，依据大部分学生已有的经验和知识水平选择合适的情境，借助常见的生活素材对化学教学内容予以情境创设，从而提高学生兴趣。案例中的情境素材“发热贴”来源于生活，在考虑了学生的知识储备和探究能力的基础上，以学生活动为主体，教师引导为主导教学模式实施教学。本教学设计由学生对关键问题提出猜想，通过实验现象，得出结论，目的是培养学生假设检验、综合分析、评估等科学思维的能力，以及发现问题、解决问题的创新能力。
二、 教学过程的设计
1. 整体设计思路
本教学设计以“发热贴”为情境素材，活动方式为实验探究和小组讨论，目的是激发学生利用生活素材进行实验，探究化学反应原理的积极性与主动性，提高学生解决实际问题的能力，体现了“从生活中来，到生活中去”的学习理念，本案例重点设计了两个核心探究：“发热贴”中铁粉发生电化学腐蚀原理的探究以及电化学腐蚀条件的探究。
2. 探究活动中的关键过程
“发热贴”中铁粉发生电化学腐蚀原理的探究
[问题1]结合“发热贴”的成分判断，发热贴中的发热原理是什么？
学生活动：分组讨论并回答问题。
[问题2]发热贴中铁粉的电化学腐蚀是如何发生的？若将发热贴中中性电解质溶液换成酸性或者弱酸性溶液，铁粉还会发生腐蚀吗？
[分组实验]根据教师提供的实验试剂和仪器，探究在不同介质中FeC原电池的反应原理。
实验组一的介质：食盐水（发热贴中自带）；
实验组二的介质：pH=4的CH3COOH溶液；
实验组三的介质：2mol/L的H2SO4溶液。
学生活动：通过对实验意图的理解，结合已经掌握的知识，学生分组动手实验，并观察实验现象，记录在学案上。
学生活动：各组汇报实验现象。
教师质疑：在中性介质和弱酸性介质中看到滴管内红色液面上升，在酸性介质中看到滴管下端有气泡冒出，为什么会出现不同的现象？
学生活动：小组讨论分析原因并作答。
学生回答：正极消耗了氧气，滴管内压强变小，液面上升。
[问题4]O2在正极参加反应生成了什么？如何检验？（用正极区的溶液做验证实验）
学生活动：猜测正极生成了OH-，上讲台做实验检验OH-，并写出电极反应式。
[问题5]弱酸性条件下的现象与中性条件下现象相同，反应原理相同吗？
学生回答：正极反应相同。
[问题6]酸性条件下看到有气泡，是什么原因？
学生小组讨论后回答：正极上产生氢气，滴管内压强变大；板书出电极反应式；
[问题7]负极上是什么物质参加反应？生成了什么？设计实验检验负极产物。
学生活动：思考后上讲台检验猜测是否正确，并写出电极反应式。
教师活动：介绍检验Fe2+的新方法：铁氰化钾溶液K3[Fe（CN）6]。
3Fe2++2[Fe（CN）6]3-Fe3[Fe（CN）6]2↓并演示实验。
学生活动：认真观察实验现象：出现蓝色沉淀。
[问题8]负极只生成Fe2+，但是我们看到使用过的发热贴中铁粉被氧化成红棕色铁锈，这一转化是如何实现的？
学生回答：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3，
2Fe（OH）3→Fe2O3·nH2O。
教师小结：在酸性條件下，正极上有氢气析出，叫析氢腐蚀；中性和弱酸性条件下发生吸氧腐蚀；钢铁是铁和碳的合金，所以钢铁的电化学腐蚀与发热贴中铁粉的电化学腐蚀完全相同，钢铁常发生吸氧腐蚀。钢铁（FeC合金）在电解质溶液中形成无数微小原电池，活泼金属铁作负极。
无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，都是Fe-2e-Fe2+，所以金属腐蚀的实质：M-ne-Mn+。
该探究过程的设计意图：“发热贴”发热原理的探究即为金属电化学腐蚀原理的探究。该部分的教学设计由生活化的问题情境提出探究性问题：“发热贴”的发热原理是什么？
通过师生的共同分析得出“发热贴”FeC形成原电池快速反应部分化学能转化为热能。然后学生进行验证性探究“发热贴”中铁的电化学腐蚀过程，引导学生结合已有的知识经验提出猜想假设，通过实验探究来收集证据，进行分析论证。利用生活素材创设情境，提高学生的学习兴趣，激发学生的探究欲望，且将“发热贴”的成分用作探究实验的药品，真正体现“化学源于生活，生活中处处皆化学”的科学理念，有利于化学知识的构建和应用。
该探究过程的设计意图：该探究活动是在探究活动1的基础上的应用探究。在学生已经掌握金属的电化学腐蚀原理后，引导学生辩证地看待金属电化学腐蚀，以培养学生关联、评估、抉择的高级思维能力，解决冲突的创新能力。由学生根据电化学原理自主设计防腐装置，则是培养学生进行系统设计和模型建构的高级思维能力。
三、 教学反思
1. 情境创设的整体
以发热贴为情境素材，通过对发热贴发热原理的探究从而理解金属电化学腐蚀的过程。而且探究实验所用到的原材料就是发热贴的原料，使学生很有兴趣，感受到生活处处皆化学，将发热贴这个情景素材贯穿整堂课，这样学生的情感体验也是完整的。这种设计安排体现了“知识源于生活，知识指导生活”的设计理念，使学生将学习知识和应用知识连贯起来。
2. 教学设计中情感态度价值观的渗透
传统的教学设计中对于金属电化学腐蚀的应用都是从钢铁腐蚀造成的经济损失的角度引入，然后引导学生设计防腐的措施。本教学设计一改传统，从金属电化学腐蚀的正面应用入手，先例举了金属电化学腐蚀在发热贴中的应用，然后，培养学生辩证性地看待问题的价值观，激发学生的社会责任感，自主地想办法去解决防腐问题，最后问题得以解决，提升学生的自我价值感。
参考文献：
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作者简介：神芳芳，新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州，昌吉州回民中学。
