基于情境式教学法的教学设计——以“铁的吸氧腐蚀”为例*

黄海萍，卫粉艳

(宝鸡文理学院 化学化工学院，陕西 宝鸡 721013)

知识的学习与知识所处的情境密切相关[1]。从生活中的实际经验入手，将知识与实际经验结合起来进行教学，有利于激发学生的好奇心和探究欲，从而使得课堂变得生动有趣，而不是枯燥无味地讲授。“金属的电化学腐蚀”是高中化学课程中的核心概念，是与生产、生活联系紧密的化学知识[2]。因此，针对铁的吸氧腐蚀这一知识点，可采用情境式教学法。相比传统的讲授法，情境式教学更能激发学生的学习欲望，培养学生的素养。

1 情境式教学法

建构主义学习理论中提出，学习要在情境中进行，结合自己的已有认知结构，从而对知识进行建构。情境式教学法是指，教师提供情境，基于事例和问题进行教学的方法。生产、生活中的很多实例都是学生看得见、摸得着的，甚至是学生亲身经历的，这些经验及形成的化学思维为发现情境素材和展开情境教学带来了方便[3]。本节课用艾灸贴发热的情境进行引入，这是学生的生活经验，学生在真实的情境中学习，可以让学生更容易理解和接受知识。

2 基于情境式教学法的“铁的吸氧腐蚀”教学设计

2.1 教材内容分析

“铁的吸氧腐蚀”是新课标人教版高中化学选择性必修1第四章“化学反应与电能”第三节的内容。在学习本节课之前，学生已在义务教育阶段学习了化学反应与能量变化和金属腐蚀的条件，也学习了氧化还原反应、原电池工作原理、化学能和电能的相互转化等知识，了解和掌握了一定的电化学知识。本节课的内容是中学化学中的重要内容，与日常生活联系紧密，可采用贴近生活实践的实验素材让学生学习“真”化学[4]，激发学生的学习兴趣。

2.2 学情分析

1)已有知识方面：

学生已学习了氧化还原反应、原电池工作原理，以及化学能和电能相互转化等知识，有一定的学习电化学知识的基础。

2)心理及认知特征：

有趣的情境会激发学生的学习兴趣，但学生一般不会过多加以思考，因此教师提出问题，并引导学生进一步探究验证。

3)不足与局限：

学生的实验探究能力有限，并且缺乏应用化学知识分析实际问题的能力。

2.3 教学目标

1)通过现场展示艾灸贴、创设情境，激发学生的好奇心和探究欲；

2)通过对比实验探究艾灸贴中起发热作用的主要成分，形成实验探究的意识；

3)通过观看铁的吸氧腐蚀的微观动画，形成对铁的吸氧腐蚀微观过程的认识；

4)通过挖掘铁的吸氧腐蚀在生活中实际应用，初步形成将化学知识应用于生活的意识。

2.4 教学思路

教学思路如图1所示。

图1 教学思路

2.5 教学过程

环节1 情境引入，提出问题

[教师]前几天，老师家里的一位长辈因为膝盖疼去看了医生，医生开了一些药，其中就有艾灸贴，老师就很好奇艾灸贴是如何缓解膝盖疼痛的。查找了一些资料之后，老师明白了其中的原理，现在来跟大家分享这个原理。

[教师]好，今天老师给大家带来了市面上买的艾灸贴。拿到艾灸贴的同学先将内袋的艾灸贴拿出来，撕开胶纸，然后将其放到身体的某个部位，感受一下有没有温度上的变化？把艾灸贴传递给其他同学，让其他同学也感受一下是否有温度的变化。

[学生]感受到了艾灸贴在逐渐发热。

[教师]为什么打开艾灸贴的外包装之后，艾灸贴会逐渐发热呢？这是艾灸贴的说明书(见图2)，大家看一下艾灸贴的主要成分有哪些呢？提示：高分子吸水树脂具有吸水和保水作用，蛭石具有保温的作用，二者都不参与反应。

图2 艾灸贴的说明书

[学生]铁粉、水、活性炭、食盐。

[教师]这几种材料我们生活中是不是很常见啊？

[学生]是的。

环节2 原电池的应用-探究艾灸贴发热原理

[教师]好，今天我也给大家准备了这些材料，分别放你们面前的桌上，大家按照我们课前分好的5个小组，根据图3的提示组内合作进行探究，试试看，哪一组先取得成功？

[提示]先把固体实验材料混合搅拌，需要加液体的实验组继续量取液体，最后，倒入自封袋中，用手搓一下，感受一下温度的变化。

[学生]C组同学：我们感受到实验材料发热了。

[教师]好，C组的同学已经感受到实验材料发热了。其他组的实验材料温度有变化吗？

[学生]没有感受到温度的变化…

[教师]好，我们来一起看一下，A组的实验材料是铁粉和水，常温下，铁粉和水可以发生反应吗？在什么条件下才可以反应？

[学生]铁粉常温下难以与水发生反应，需在高温下与水蒸气才发生反应，生成四氧化三铁和氢气。

[教师]自封袋中有空气哦，同学们想到了什么？

[学生]铁粉、水、空气同时存在，会发生铁生锈，但是铁生锈反应很缓慢，所以手感受不到有温度的变化。

[教师]那B组呢？加了NaCl溶液。

[学生]跟A组的情况差不多。

[教师]D、E组呢？

[学生]铁粉跟氯化钠、活性炭都不反应。虽然铁与氧气可以发生缓慢氧化，放热，但是反应也很慢。

[教师]那如何加快铁的缓慢氧化？也就是可以用什么方法加快化学反应速率？

[学生]原电池原理。

[教师]换句话说，我们要想使所制得的艾灸贴放热快一点，就得让它形成原电池，从而加快反应速率。好，既然要形成原电池，就得具备4个条件；一起回忆一下是哪4个条件？

[学生]第一，要有两个活性不同的电极；第二，要有电解质溶液；第三，要形成闭合的回路；第四，要有自发的氧化还原反应发生。

[教师]很好，我们来看一下C组的实验材料。

环节3 探究原电池的工作原理-电极反应

[教师]Fe和C哪个做正极？哪个做负极呢？

[学生]应该是Fe作负极，而C作正极。

[教师]在揭秘之前，我们先来看一个flash动画，如图4。

图4 铁的吸氧腐蚀微观过程

[教师]可以看到是Fe作为负极，失去电子发生还原反应生成了Fe2+，碳作为电极材料，但不参与反应，是氧气在正极得到电子和水生成了OH-，那生成的OH-就会和Fe2+反应生成了Fe(OH)2。好，请同学们在练习本写出反应的电极反应方程式以及总反应方程式。

[学生]根据flash动画书写反应的电极反应方程式以及总反应方程式。

[教师]好，根据反应可以知道生成物是 Fe(OH)2，那Fe(OH)2是什么颜色啊？

[学生]白色。

[教师]老师手中有一些C组实验材料反应过后产物，大家看一下是什么颜色？

[学生]红棕色。

[教师]为什么不是白色呢？回顾之前有关 Fe(OH)2的知识，尝试寻找原因，书写该反应方程式。

[学生]Fe(OH)2在空气中不稳定，被空气中的氧气氧化变为红褐色的Fe(OH)3，

[教师]氢氧化铁失去一部分水生成Fe2O3·xH2O，它是铁锈的主要成分。C组实验材料使用后变成了红棕色的铁锈。

环节4 回归情境，拓展知识

[教师]为什么撕开艾灸贴的外包装就会逐渐发热？

[学生]因为打开外包装，里面的成分可以与空气中的氧气接触，高分子吸水树脂可以吸收空气中的水分子，Fe作负极，而C作正极，电解质是NaCl，最后，形成了原电池，加快了反应速率，放热相对较快。

[教师]另外，我们现在自制的发热贴还没加艾叶，所以，还不能叫艾灸贴。加入艾叶之后，可以利用反应放出的热量，使艾叶发挥药效，就起到舒缓疼痛的作用了。艾叶是本草纲目收录的重要药物，作为临床常用药，药用广泛，药效显著[5]。艾灸贴可以治疗哪些疾病？广告中的医疗效果是真的吗？铁的吸氧腐蚀这一知识在生活中还有哪些方面的应用呢？

环节5 归纳小结

1)吸氧腐蚀的定义

铁在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于铁表面水膜中而发生的电化学腐蚀称为铁的吸氧腐蚀[6]。

2)吸氧腐蚀的原理

继续氧化：

3)吸氧腐蚀的条件

酸性很弱或中性的溶液。

3 结语

基于情境式教学法的教学对于调动学生的积极性具有显著的效果，同学们积极参与到课堂，紧跟老师的问题进行思考、讨论，表达自己的想法，这有利于培养学生的语言表达能力，在一定程度上锻炼了学生的思维，培养了学生的想象和联想的能力、学会用化学解决身边问题、看待事物的角度发生转变，从而强化学生的学科素养。该教学设计有以下具体特征：第一，实物引入，通过现场展示自制艾灸贴创设情境，活跃课堂气氛，吸引学生的注意力，以问题为线索，逐一解决，依次突破“原电池反应”的重点和难点。第二，制作铁生锈的动画，加深学生对电极反应以及铁在原电池中生锈过程的理解，动画展示有利于微观过程可视化。第三，联系生活紧密，从生活中引入化学，利用化学知识解决生活中的问题。让学生学有所得，学有所用。