基于情境式教學法的教學設計
——以“鐵的吸氧腐蝕”為例*

黃海萍，衛(wèi)粉艷

(寶雞文理學院 化學化工學院，陜西 寶雞 721013)

知識的學習與知識所處的情境密切相關[1]。從生活中的實際經(jīng)驗入手，將知識與實際經(jīng)驗結合起來進行教學，有利于激發(fā)學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?！敖饘俚碾娀瘜W腐蝕”是高中化學課程中的核心概念，是與生產(chǎn)、生活聯(lián)系緊密的化學知識[2]。因此，針對鐵的吸氧腐蝕這一知識點，可采用情境式教學法。相比傳統(tǒng)的講授法，情境式教學更能激發(fā)學生的學習欲望，培養(yǎng)學生的素養(yǎng)。

1 情境式教學法

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

2 基于情境式教學法的“鐵的吸氧腐蝕”教學設計

2.1 教材內(nèi)容分析

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

2.2 學情分析

1)已有知識方面：

學生已學習了氧化還原反應、原電池工作原理，以及化學能和電能相互轉化等知識，有一定的學習電化學知識的基礎。

2)心理及認知特征：

有趣的情境會激發(fā)學生的學習興趣，但學生一般不會過多加以思考，因此教師提出問題，并引導學生進一步探究驗證。

3)不足與局限：

學生的實驗探究能力有限，并且缺乏應用化學知識分析實際問題的能力。

2.3 教學目標

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

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

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識；

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

2.4 教學思路

教學思路如圖1所示。

圖1 教學思路

2.5 教學過程

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為膝蓋疼去看了醫(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，讓其他同學也感受一下是否有溫度的變化。

[學生]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。

圖2 艾灸貼的說明書

[學生]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？

[學生]是的。

環(huán)節(jié)2 原電池的應用-探究艾灸貼發(fā)熱原理

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

[提示]先把固體實驗材料混合攪拌，需要加液體的實驗組繼續(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。

[學生]C組同學：我們感受到實驗材料發(fā)熱了。

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

[學生]沒有感受到溫度的變化…

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

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

[教師]自封袋中有空氣哦，同學們想到了什么？

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

[教師]那B組呢？加了NaCl溶液。

[學生]跟A組的情況差不多。

[教師]D、E組呢？

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

[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反應速率？

[學生]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，就得讓它形成原電池，從而加快反應速率。好，既然要形成原電池，就得具備4個條件；一起回憶一下是哪4個條件？

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

[教師]很好，我們來看一下C組的實驗材料。

環(huán)節(jié)3 探究原電池的工作原理-電極反應

[教師]Fe和C哪個做正極？哪個做負極呢？

[學生]應該是Fe作負極，而C作正極。

[教師]在揭秘之前，我們先來看一個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作為負極，失去電子發(fā)生還原反應生成了Fe2+，碳作為電極材料，但不參與反應，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+反應生成了Fe(OH)2。好，請同學們在練習本寫出反應的電極反應方程式以及總反應方程式。

[學生]根據(jù)flash動畫書寫反應的電極反應方程式以及總反應方程式。

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

[學生]白色。

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

[學生]紅棕色。

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

[學生]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組實驗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？

[學生]因為打開外包裝，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作負極，而C作正極，電解質是NaCl，最后，形成了原電池，加快了反應速率，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用呢？

環(huán)節(jié)5 歸納小結

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 結語

基于情境式教學法的教學對于調(diào)動學生的積極性具有顯著的效果，同學們積極參與到課堂，緊跟老師的問題進行思考、討論，表達自己的想法，這有利于培養(yǎng)學生的語言表達能力，在一定程度上鍛煉了學生的思維，培養(yǎng)了學生的想象和聯(lián)想的能力、學會用化學解決身邊問題、看待事物的角度發(fā)生轉變，從而強化學生的學科素養(yǎng)。該教學設計有以下具體特征：第一，實物引入，通過現(xiàn)場展示自制艾灸貼創(chuàng)設情境，活躍課堂氣氛，吸引學生的注意力，以問題為線索，逐一解決，依次突破“原電池反應”的重點和難點。第二，制作鐵生銹的動畫，加深學生對電極反應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，利用化學知識解決生活中的問題。讓學生學有所得，學有所用。