◇ 山東 鄭洪勇

(作者單位:山東省濟南市章丘區(qū)第五中學)

電化學是高中化學教學的重點和難點之一,也是高考必考內容.它包括氧化還原反應和能量轉化等內容,要求學生在掌握基礎知識的基礎上提高多方面的化學核心素養(yǎng).筆者在教學實踐中,著重對電化學反應原理問題的解決路徑進行了深入探討,目的在于充分體現學生學習的主體地位,將本部分內容涉及的基本概念、原理、能量轉化等知識互相聯系起來,在學生的頭腦中構建起知識網絡,由此提高學生分析問題和解決問題的能力.下面以電化學中的原電池和電解池這兩部分內容的教學案例分析為例,對如何培養(yǎng)學生解決實際問題的能力進行探究.

1 原電池的反應原理探究案例分析

在進行原電池的反應原理教學時遵循了“創(chuàng)設情境—提出問題—小組探討—解決問題—糾正問題—加以改進—實施教學”這樣一個教學思路.

1.1 創(chuàng)設情境

通過視頻動畫,創(chuàng)設以下問題情境:一個可愛的“西紅柿”歡快地出現了,將左手拿著的銅片插入西紅柿的左上邊,右手拿著的鋅片插入西紅柿的右上邊,這時,連接在銅片和鋅片之間的音樂賀卡將會……(畫面上出現了一個問題:音樂會響起來嗎?)此時畫面暫停播放.留下一個很大的懸念,激發(fā)出學生的好奇心,學生也在快速地思考著,課堂氣氛非?；钴S.有的學生說音樂賀卡會響,也有的說不會響.通過此情境的創(chuàng)設使學生對接下來的學習任務充滿了期待.

1.2 提出問題

稍事停頓后,繼續(xù)播放剛才暫停的畫面,優(yōu)美的音樂回蕩在教室中,回答正確的學生會心一笑.接著,教師又將問題順勢推進了一步:賀卡音樂為什么會響起來? 這其中蘊含了什么化學原理? 支撐賀卡響起來的電能來自哪里? 隨后讓學生開展小組探究,設計實驗,并通過實驗來驗證自己的猜想.

1.3 解決問題

小組探究完后,教師將學生的方案進行總結和提煉.

方案1:將西紅柿切成兩半,隨后將鋅片插在其中一半的西紅柿內,將銅片插在另一半內,這時用電流表測定連接鋅片和銅片的導線內是否有電流通過.

方案2:將鋅片和銅片完全插入同一個完整的西紅柿內,繼續(xù)用電流表測定連接鋅片和銅片的導線內是否有電流通過.

在小組探究過程中,教師發(fā)現學生普遍存在以下疑惑:在以上兩個設計的原電池方案中,不明白應該是用銅片作負極還是用鋅片作負極.相當多的學生認為活潑的金屬作負極,不活潑的金屬作正極,在本實驗中,鋅片比銅片活潑性強,所以鋅片是負極,銅片是正極.這時,教師將電解質溶液改為NaOH 溶液,用鎂、鋁分別作電極,讓學生繼續(xù)進行實驗.經過探究,學生認識到鋁在NaOH 溶液中比鎂更容易失電子,所以鋁作負極,鎂作正極.通過這樣改變電解質溶液和金屬材料,學生明白了這一電極設計原理,進一步對有關原電池的概念和相關知識理解得更加透徹,并在此過程中提高了分析問題和解決問題的能力.

1.4 總結反思

在本節(jié)課中,通過創(chuàng)設情境設置懸念,激發(fā)學生的好奇心,引發(fā)學生認知上的沖突,然后讓學生自己動手實驗,自主地完成相關探究,在探究中遇到困惑或錯誤的問題,再在教師有目的的引導下重新實驗,獲得驗證,順利完成了教學目標,提高了學生學習和探究的能力.

2 電解池的反應原理探究案例分析

2.1 創(chuàng)設情境

在學習電解池反應原理時同樣采用了以上的教學思路.首先讓學生對原電池的構成條件以及原電池的正負極判斷、能量轉化等內容進行回憶,目的在于為化學原理的問題解決路徑做好鋪墊.

2.2 提出問題

演示實驗:在含有CuCl2溶液的電解槽中插入兩根碳棒,2min后沒有現象發(fā)生;隨后,用導線將兩根碳棒連接,2 min后取出,仍然未發(fā)現有新物質的產生;最后,將其中一根碳棒與電源的正極連接,另一根碳棒與負極連接,接通電源片刻,發(fā)現在其中一根碳棒上覆蓋了一層紫紅色物質,在另一個碳棒表面有小氣泡產生,并能聞到刺激性氣味,用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗后試紙變藍,說明該氣體為氯氣.實驗演示完畢,提出問題:本實驗展示了什么過程? 為什么溶液會在電流作用下轉化成銅和氯氣呢?

2.3 解決問題

學生經過小組討論認為,CuCl2溶液中發(fā)生反應2Cl－－2e－＝Cl2↑,另一根碳棒上生成的是Cu,即Cu2＋＋2e－＝Cu.這時問題來了,學生對陰、陽極的區(qū)分存在迷惑.在此課堂教學環(huán)境下,教師及時對預設的教學設計進行了調整,先在黑板上板書:與電源正極相連的就是電解池的陽極,而與電源負極相連的就是電解池的陰極.然后再通電進行演示,予以驗證:陽極發(fā)生了氧化反應2Cl－－2e－＝Cl2,陰極發(fā)生了還原反應Cu2＋＋2e－＝Cu.并進一步引導學生理解:電流將氯化銅溶液電解,離子進行移動后發(fā)生氧化還原反應,最后形成新的物質,這就將電能轉化成了化學能.因而,電解池的原理就是使電流通過電解質溶液在陰、陽兩極上引起氧化還原反應的過程,電解池是將電能轉化成化學能的裝置.而電解池的構成條件是要具備兩個電極和電解質,外加直流電源形成閉合回路后,促使離子的移動,在這個過程中要根據氧化性和還原性的強弱來確定離子的放電順序.

2.4 總結反思

當學生出現思維障礙時,教師及時調整了教學思路,經過對比,讓學生從比較中不斷反思和總結,啟發(fā)了學生的思維,鼓勵他們勇于發(fā)表自己的見解,調整和優(yōu)化知識結構,從而提高了學生的邏輯思維能力.

學習化學對學生的人生發(fā)展具有十分重要的作用,并可能對學生以后的生活產生重大的影響.學習化學知識的基礎是掌握化學原理,只有掌握了化學原理,才能在化學實驗中保證思維清晰、邏輯嚴密.但教師在教學中發(fā)現,化學原理的相關知識是學生學習的一個難點,尤其是電化學原理,只有讓學生理解了知識,才能將遇到的實際問題順利解決.所以,在講授這部分內容時,一定要了解學情,在學生知識結構的“最近發(fā)展區(qū)”逐漸延伸,遵循認知規(guī)律,設計出有效的教學方案,通過激發(fā)學生學習的主動性和積極性,鼓勵學生通過自己設計實驗,對遇到的問題進行探究,在探究中尋找解決問題的途徑,從而扎實地掌握這一教學難點,為后續(xù)學習及解決實際問題奠定堅實的基礎.另外,教師還需注重培養(yǎng)學生的學習能力和思維能力,讓學生能夠結合生活經驗及所做的實驗進行深入思考,將化學知識、實際問題、生活實踐緊密地結合起來,不斷強化學生的自信心,提高學生的綜合技能.

因此,教師要準確把握和了解學生在課堂學習中存在的思維障礙,運用貼合學生認知規(guī)律的教學方法,啟發(fā)學生主動思維,引導學生在“反思、總結、再反思、理解”的思維循環(huán)中掌握知識,調動學生學習的積極性,通過自主實驗、啟發(fā)引導等教學手段,最終找到解題的途徑,促進高中學生化學學習能力的提高.