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高中电化学教学“度”与“悟”的把握沈明祥浙江省临安中学311300摘要：电化学内容纵横高中化学八个模块中的六个。本文结合课堂实录，依据学生实际，提出教学中“度”与“悟”平衡的把握，促使学生更好的内化知识，达到教学有效性目的。关键词：高中化学电化学梯度教学内化知识1问题的提出浙江省使用的高中化学教材为王祖浩教授主编，由江苏教育出版社（凤凰出版传媒集团）出版。该教材对基本概念和原理的处理是分散到必修模块和选修模块中逐步完善，螺旋式推进，体现层次性，反映了课程基础性和选择性的差异。“电化学”主要包括原电池和电解池的原理及其应用，还涉及到溶液的导电性、电解质的电离、氧化还原等相关知识。其所具的抽象性、微观性和动态性特点，大多数学生认为理解上有一定的难度。“电化学”分布于“必修1”、“必修2”、“化学反应原理”、“实验化学”、“化学与生活”和“化学与技术”六个模块。必修模块的教学要求为“初步建立”，选修模块的教学要求为“系统认识”和“实际应用”。教材对知识的处理是依据学生的知识储备在各模块中依次呈现，严格控制深度、广度。其分布和发展关系见表1。表1电化学部分在各模块中的分布和发展关系模块专题单元内容知识、要求程度化学12．1．1电解饱和食盐水（氯碱工业实验室模拟）了解产物及产物检验化学12．2．1工业上电解熔融NaCl得到金属钠了解电解产物化学12．2．3电解质溶液的导电实验了解导电的影响因素化学12．2．4工业上电解熔融MgCl2得到金属镁了解电解产物化学13．1．1工业上电解熔融Al2O3冶炼金属铝了解电解产物化学13．2．1电解精炼得到精铜了解物质提纯方法化学22．3化学能与电能的转化理解常见装置的电极属性与电极反应，初步学会解释自然现象化学22．4．3氢能产生与利用途径（电解水）了解电解产物化学24．1．2电解技术在工业上的运用初步了解相关细节化学与生活3．1．3金属的腐蚀与防护（钢铁电化学腐蚀）了解生活中金属腐蚀的常见状况化学与技术1．3电渗析法海水淡化了解离子交换膜的作用化学与技术2．2氯碱生产了解石棉隔膜电解槽和离子交换膜电解槽的功能，相关物质的变化化学与技术2．4镁和铝的冶炼具体了解电解池的结构和功能化学与技术4．1．1金属的表面处理（铝的阳极氧化、电镀）电解原理的运用化学反应原理1．2化学能与电能的转化理解并掌握相关原理与装置功能化学反应原理1．3金属的腐蚀与防护初步掌握金属腐蚀与防护方法实验化学5电化学问题研究解决电极的去极化作用，利用拓展课题，提高学生的理论水平2电化学教学中的“度”与“悟”的现实要求基于电化学内容的难度，一步到位或不断重复都是不得法的。针对不同的教学内容给学生设定一个贴近实际的学习程度，在新信息和已有知识之间搭建桥梁，帮助学生有效地理解和应用新知识，学会从化学视角获取和内化新信息。2．1概念转变的认知模型成为电化学教学“度”与“悟”理论基础1982年，Posner等学者提出了著名的概念转变模型，涉及概念转变的条件以及个体的知识经验背景对概念转变的影响。他们认为，个体概念转变需要满足以下4个条件：对现有概念的不满；新概念的可理解性；新概念的合理性和新概念的有效性。个体应看到新概念对自己的价值，它能解决其他途径所难以解决的问题，并且能向个体展示出新的可能和方向，具有启发意义。从电化学的认知而言，化学1中的电解饱和食盐水（氯碱工业实验室模拟）是第一次接触电化学知识，在此之前，学生未从教材中得到过相关信息。教学起点不可脱离学生认知实际，应按照教学指导意见的要求点到为止，建立初始的电化学感知。在概念的提升过程中，学生体会到现有概念的局限性，无法解决新产生的问题，会产生对现有概念的不满足，这就是认知深化的原动力。新旧知识的相互印证，实现新知识的可理解性、合理性，并在练习过程中落实新知识的有效性，进而促使学生感受新知识的局限性，激发新一轮的概念提升。2．2电化学知识的模块分割成为“度”与“悟”互动的物理依据从表1可以看出，必修模块的知识内容和教学要求是面向全体学生的，为学生后续选修模块的学习奠定了基础。选修模块对概念原理知识的处理，重在让学生比较系统地学习化学核心知识，理解概念原理的本质。对于指向的认知性学习目标、技能性学习目标、体验性学习目标的持续推进符合国家课程标准的要求[1]，图示1如下。在实际教学中，应准确把握和区分必修模块和选修模块的教学要求，如“电解饱和食盐水（氯碱工业实验室模拟）”、“工业上电解熔融NaCl得到金属钠”、“电解质溶液的导电实验”、“工业上电解熔融MgCl2得到金属镁”、“工业上电解熔融Al2O3冶炼金属铝”、“电解精炼得到精铜”等在必修模块中是作为化工实例简单介绍，要求初步了解产物的制备方法。至知识与技能过程与方法情感态度与价值观知道了解理解模仿初步学会学会感受认同形成化学1、化学2化学与生活化学与技术化学反应原理实验化学图1于各种情况下电极方程式的书写、电极反应产物的判断、离子交换膜、盐桥与电极去极化等知识都将在相应的选修模块中进一步学习。概念原理教学要从具体的知识教学转化为以观念建构为核心的教学，改变原有教学中存在的过多关注具体概念的识记和辨析，忽视概念的引领作用，导致学生记得具体的知识，却不会用概念分析、解释问题的状况。例如《化学1》中活泼金属Na、Mg、Al与活泼非金属Cl2的制备，在现有认知基础上建构科学观念：物质的性质决定它在自然界中的存在状态、制备方法及研究方法。2．3电化学知识的逐渐深化成为“度”与“悟”操作依据老人被问及如何鼓励勇气从纽约步行到了迈阿密的？答道：“走一步是不需要勇气的。我先走了一步接着再走一步，然后再一步就到了这里。”很多人失败不是没有目标，而是目标太遥远击溃了他坚持下去的勇气，先走一步，再走一步才是最实在的目标！与原教材不同，电化学内容的学习在新课程的背景下，让我们有了循序渐进的可能，支撑着教师对教材“度”与“悟”的可行性处理。让学生在一段时间的知识沉淀之后，再学习下一部分知识，把难度分解，防止学生在学习上形成的断层，避免分化。3“度”与“悟”对于电化学学习的意义随着新课程的逐步深化，除个别教授有特殊需要的学生，绝大部分学校已经适应了在两年内循序渐进的展开电化学内容。平稳衔接成为课程安排的要务，如何让学生学得有新意，保持对知识应有的灵敏度，而不是感到在重述？以原有知识为基础，合理设计问题，平顺的过渡就是教学的“度”；学生在回顾原有知识的同时制造思维冲突，推动新知识的建构，这就是“悟”。“度”与“悟”协同是减负的客观需要，提升学生学习动力的必由之路。4分析电化学案例，把握“度”与“悟”从《化学1》的化工实例到《化学反应原理》的理论分析，再到《化学与技术》的深化应用，最后到《实验化学》中以实验方案的设计与评价来促进学生认知升华。教材步步深入，环环相扣，以原有概念为基础，实现新概念的转化和落实。4．1初步接触中的“度”与“悟”卢梭认为“问题不在于告诉他一个真理，而在于教他怎样去发现真理和利用真理。”当然，在最初阶段的真理探究尤为重要。【案例1】锌、铜原电池将磨光的锌棒和铜棒分别插入盛有同浓度稀硫酸的烧杯中，让学生观察反应，再将锌棒和铜棒用电线连接后插入盛有稀硫酸的烧杯，并连接电表。让学生预测电表是否偏转和偏转的方向，并讨论实验现象的成因。实验过程中通过对学生“只练不说”的引导，由浅入深，利于学生感悟原电池装置，为以后学习更复杂的概念打下基础。4．2理论分析中的“度”与“悟”课堂教学中，最为典型的弊端便是过分注重教师的理性分析，认为分析透彻可以使学生理解。事实上充其量只是了解。非建构的知识是难以理解的，更谈不上掌握、迁移和运用。对于《化学反应原理》中“金属腐蚀与防护”，一般地做法时搜集一些典型事例，分析后让学生模仿解决问题。由于本单元是该专题的最后部分内容，貌似无多大难度，易导致教师的快教和学生的快学，双方都放松了警惕。但学生机械模仿的做法，经不住考试的检验。快餐式教学使学生缺乏思考的机会。创设启发性的问题情境，激发学生内在的学习动机，限于学生的知识范围及能力，应留足学生的思考时间。学生能自主探索得出的决不替代，学生能独立发现的决不暗示。在学生不能探求的情况下，用过渡性的问题启发，打开思路。学生在回答问题时，可以会出现各种解答方法，这就要教师的思路高于学生思路，尽可能考虑全面，对课堂出现的突发状况能冷静处理。总之，教与学协调进行是促使学生积极、高效学习的保证。【案例2】师：钢铁腐蚀现象随处可见，但大家知道钢铁电化学腐蚀要具备什么条件吗？生：电解液、空气、活泼性不同的两极。师：同学们所说的观点是否对？我们能否在课堂上设计一些实验来验证我们的推断？请两位学生上来共同完成实验，介绍实验装置及所需药品。演示实验：①②③④四只同规格烧瓶中分别用无水酒精、食盐水、食盐水、醋酸润湿内壁，然后分别在①③中加入纯铁粉，②④中加入混有炭粉的铁粉，并均匀地黏附在瓶壁上，快速加塞。将上述烧瓶均倒置于滴有红墨水的水中（如图2），拔去塞子，静置。师：请同学们仔细观察上述烧瓶中液面变化情况，并将观察到的实验现象描述出来，分析为什么会有这些现象的区别？学生思考、讨论并分析电极反应，推断防止金属腐蚀的要点，即至少使其中一个条件不符合，如同阻止燃烧一样。实验克服了用铁钉较耗时，不易当堂达成的困难；也克服了教材中试管做载体可观察性差的缺点，短短的几分钟，产生的非常明显实验现象。从现象中学生容易得到金属电化学腐蚀的条件，难点迎刃而解。通过观察实验、思考，学生自主探究出金属腐蚀的条件。让学生在课堂上静静地观察与思考，发表自己的观点或相互校验观点，通过分析得出正确的结论。悟的关键是把学生的思维牢牢地吸引在课堂上，让学生的知识得到建构。4．3生产生活中的“度”与“悟”教学素材贴近生活可以提高学生的学习兴趣，使学生感受身边的化学，引导学生通过化学实验来解释和解决日常生活现象，对于提高学生的科学素养具有重要的意义。在中学，有不少人认为“纯金属不含杂质，不能构成原电池，所以纯金属不能发生电化腐蚀”，这是误解。金属表面发生的电化腐蚀主要分为两类：一类是含杂质金属与电解质一起构成原电池而造成的腐蚀；另一类是纯金属与溶质浓度不同的溶液接触时形成的浓差电池而引起的腐蚀。其中“氧浓差电池”最为常见，这种腐蚀并不需要活动性不同的电极。一般情况下，它是由金属表面水膜中氧气浓度不同而引起的[2]，就如2011年浙江省高考理综第10题所表达的事实。【案例3】氧浓差引起的腐蚀师：如果铁片上腐蚀是有Fe—C原电池起的，其腐蚀斑应当是在水膜下均匀分布并逐渐加深，现在我们来看几张照片（如图3）：表面打磨光亮的铁片上滴加含少量K3[Fe(CN)6]的NaCl浓溶液，1小时后水滴边缘出现红褐色边条，2小时后在边条内侧可见深蓝色细丝状条纹，红褐色斑纹面积逐渐扩大并向中间扩散。产生该现象的原因是什么？正、负极反应物分别是什么？初始时1小时2小时6小时9小时图2图3生1：铁片参与了负极反应；正极反应似乎周围更快，能产生较多的OH—；生2：由于水膜的半椭球型结构，正负极物质在边缘距离近，电阻更小，反应更容易，四周近铁片的溶液中氧气浓度更大，反应更快；生3：形象的比喻，这于酒精灯火焰的温度由内到外逐渐升高的原因类似。师：据此，请同学们分析立在NaCl浓溶液中并外露的铁丝，什么位置最易被腐蚀？生4：由于气液界面氧气浓度高，发生氧化反应，铁丝为负极，浸在溶液中的部分易被腐蚀。师：一起来看实验照片（如图4）。初始9小时（液面下24小时（近液面部分铁丝284小时后，试管底部中部出现小白斑）光洁，中部出现类似于铝出现红褐色絮状物，铁刷实验的白色条状结晶体）丝尾部明显锈蚀膨大。图4师：针对“氧浓差腐蚀”的实际，分析纯铜浸入水中会被腐蚀吗？生5：Cu属于较活泼金属，自然条件下氧浓差是必然存在的，因此可以被腐蚀，在溶解CO2的作用下最后生成铜锈[Cu2(OH)2CO3]。4．4认知升华中的“度”与“悟”在课堂中，教师少讲才能留时间给学生多思考。教师需要理清关键处有目的地授课，留出更多的时间给学生内化知识。教师教学需走向深处，范围需要有宽度，更