遞進(jìn)式問題鏈在高二化學(xué)復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用
——以“電解原理”為例

谷士娟

(1.吉林師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院 136000；2.吉林省長春市農(nóng)安高級中學(xué) 130200)

1 核心概念解讀

問題鏈?zhǔn)侵附處煾鶕?jù)課堂教學(xué)目標(biāo)，針對學(xué)生在學(xué)習(xí)中經(jīng)常錯的點或容易忽略之處，轉(zhuǎn)化成為一環(huán)扣一環(huán)的具有層次性的教學(xué)問題.在課堂中，根據(jù)不同目的所設(shè)計的不同的問題也會收獲不同的教學(xué)效果，而遞進(jìn)式問題鏈?zhǔn)怯蓭追N事物之間的相互聯(lián)系提出的一系列由易到難的問題集合，將問題與問題進(jìn)行銜接與遞進(jìn).

師生問答是常用的一種教學(xué)樣式，在研討中進(jìn)行講解知識、開發(fā)腦筋、獲得定論.但是這類傳統(tǒng)的問答的式樣使學(xué)生處在比較被動的狀況，頭腦思維不充足，問題的編排缺乏接續(xù)性、整體性.遞進(jìn)式問題鏈教學(xué)區(qū)別于一般的問題教學(xué)，強(qiáng)調(diào)用問題激發(fā)學(xué)生思考,將同一內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分層，控制好知識的難易程度，做到逐級增加，用鏈的形式把問題引向深處，符合學(xué)生的認(rèn)知心理發(fā)展歷程.在問題鏈的教學(xué)中，以知識為載體，問題為策略，探究知識本質(zhì)的過程.

2 教學(xué)案例

電解池是高中人教版選修四第四章第三節(jié)的內(nèi)容，是以氧化還原反應(yīng)為核心，以原電池原理為鋪墊的加深拓展的重要內(nèi)容.復(fù)習(xí)課進(jìn)行時沒有教材作為載體，復(fù)習(xí)內(nèi)容的廣度與深度需要教師自己去挖掘，這就要求教師要做到以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，對問題進(jìn)行整合，想盡一些辦法調(diào)整學(xué)生的學(xué)習(xí)心態(tài)，提高學(xué)生解決問題的能力.

2.1 對電池原理的回顧——典型題型變換

問題1觀察電解稀硫酸銅溶液(如圖1所示)的裝置(c為鐵，d為石墨)，可以看到什么實驗現(xiàn)象？推斷兩電極的產(chǎn)物什么？分別寫出兩個電極發(fā)生的反應(yīng).

圖1

設(shè)計意圖：以化學(xué)必修一的理論認(rèn)知為基礎(chǔ)，依據(jù)實驗現(xiàn)象推測化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，并能正確地書寫各電極的電極反應(yīng)式.結(jié)果顯示，學(xué)生能夠由實驗現(xiàn)象推測出何種反應(yīng)產(chǎn)物，也能夠正確地寫出電極反應(yīng)式和對的總化學(xué)方程式.

問題2 如果將圖1的裝置的兩個電極互換，觀察有什么實驗現(xiàn)象？寫出兩電極反應(yīng)式，探究其原因.

設(shè)計意圖:此題是在問題1基礎(chǔ)上進(jìn)行的拓展.學(xué)生需要分辨出問題1中的離子在哪一極放電，并且要熟練掌握離子的放電先后.當(dāng)電極互換時，需要考慮到陽極的放電順序，當(dāng)陽極板是活潑電極(除Pt、Au)時，活潑電極優(yōu)先于溶液中離子的放電.在學(xué)生掌握的基礎(chǔ)上增加了難度，考查了學(xué)生能否根據(jù)實驗現(xiàn)象寫出電極反應(yīng)的能力.

圖2

問題4 重金屬離子Cr3+有毒，如何避免產(chǎn)生Cr3+.

設(shè)計意圖:對于該問題的設(shè)計，學(xué)生雖然很容易想到溶解度表中相關(guān)知識(金屬離子除Na+、K+、Ba2+外都不能與OH-共存)即Cr3+與OH-結(jié)合產(chǎn)生Cr(OH)3，卻不知道在此實驗條件下如何能夠使得Cr3+和OH-“偶遇”.在原電池習(xí)題應(yīng)用中，學(xué)生已經(jīng)明確了陰、陽離子交換模的作用，為進(jìn)一步了解可以通過控制外界條件使電解反應(yīng)向需要的方向發(fā)展提供了理論依據(jù)，達(dá)到學(xué)以致用的目的.

設(shè)計第一環(huán)節(jié)是為了加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識和技能，對基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，再次對知識進(jìn)行加工內(nèi)化，掌握較好的學(xué)生起到溫故而知新的作用.復(fù)習(xí)課不只是簡單的對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行回顧，而是把課程中零散的知識內(nèi)容進(jìn)行梳理，協(xié)助學(xué)生建立知識網(wǎng)絡(luò)，有益于提升學(xué)生處理問題的技能.為了看習(xí)題配置是否符合學(xué)生知識網(wǎng)絡(luò)的形成，因此設(shè)計第二環(huán)節(jié).

2.2 對電解原理的拓展——混合體系探究

問題1用石墨作電極電解NaCl和CuSO4(等體積混合)混合溶液，寫出各電極反應(yīng)式和電極總反應(yīng).

設(shè)計意圖：在上一環(huán)節(jié)中，學(xué)生接觸了電解單一溶液的習(xí)題，可以根據(jù)電極反應(yīng)、離子放電順序判斷實驗現(xiàn)象和正確書寫電極反應(yīng)式.在混合系統(tǒng)中，學(xué)生在書寫電極反應(yīng)式要多考慮一些內(nèi)容，不僅需要注意離子放電的先后次序，還需要注意“量”的問題，兩個電極聯(lián)系的“紐帶”是電子轉(zhuǎn)移的量相同.轉(zhuǎn)移電子量不同，電極反應(yīng)也可能出現(xiàn)差異.

問題2以問題1為基礎(chǔ)電解10min后，測得電解過程中溶液pH隨時間t的變化如圖3所示，試求溶液中c(KCl)、c(CuSO4).

圖3

設(shè)計意圖：問題2是以問題1為基礎(chǔ)，在學(xué)生掌握了如何書寫混合體系的電極反應(yīng)時后，由于反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同，按先后順序分類的書寫電極反應(yīng)式.本題對學(xué)生有一定的難度，主要在于學(xué)生對圖像的題不太“敏感”，不能抓住題中主要的信息.重點強(qiáng)調(diào)“拐點”是解決問題的關(guān)鍵點，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新舊知識的內(nèi)在聯(lián)系，從而使學(xué)生獲得真知和技能.

問題3用鉑作電極電解CuSO4溶液,轉(zhuǎn)移電子的量與氣體體積的關(guān)系如圖4所示(同T、同p測定).Q點時向溶液中加____使溶液恢復(fù)原溶液狀態(tài).

圖4

設(shè)計意圖：恢復(fù)電解質(zhì)溶液是電解原理的一個重要應(yīng)用，圍繞問題1、2的綜合性問題.電解10min后，如何能夠?qū)⑷芤夯謴?fù)到原溶液.要求學(xué)生要關(guān)注圖像中的數(shù)據(jù)，注意“量”的問題，對學(xué)生如何進(jìn)行處理數(shù)據(jù)提出了新的挑戰(zhàn).

通過第2環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠分析由單一溶液到混合溶液，對電池原理有進(jìn)一步的理解和認(rèn)識.以兩電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同為核心，并能根據(jù)相關(guān)計算確定某些具體的數(shù)值，達(dá)到由定性到定量的的轉(zhuǎn)化.對混合物的分析有一定的理解之后，在未接觸的問題背景中，學(xué)生是否能夠應(yīng)變自如？設(shè)計第三環(huán)節(jié).

2.3 對電池原理的應(yīng)用——綜合實踐提升

問題1如圖5所示，三個燒杯分別盛放KOH溶液、CuSO4溶液和 Na2SO4溶液，鉑為電極.反應(yīng)結(jié)束后，c上有固體產(chǎn)生.判斷電源的正負(fù)極及電解前和電解后溶液中c(H+)的變化.

圖5

設(shè)計意圖：根據(jù)本節(jié)課所學(xué)的知識，學(xué)生能夠直觀的通過裝置中是否含有電源來判斷是原電池還是電解池.此題有電源，學(xué)生能夠確定這是電解池，而多個電池串聯(lián)在一起的裝置圖，學(xué)生還沒有接觸過.經(jīng)過知識整合與分析，能夠?qū)W到處理問題辦法，這樣有益于鼓勵學(xué)生積極思考、敢于探究的精神.

問題2如圖6所示，判斷甲池是____池，若甲池中消耗224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2，丙池產(chǎn)生____g沉淀，此時乙池中溶液的體積為400 mL，該溶液的pH=____.

圖6

設(shè)計意圖：準(zhǔn)確判斷原電池、電解池是關(guān)鍵，注意從是否能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原角度來判斷.主要考查學(xué)生結(jié)合電解理論對新背景下的題干信息提取和處理的能力.

本環(huán)節(jié)主要考察學(xué)生處理綜和問題的能力.意在考察學(xué)生如何在新的問題情景中，撥開“情景”的層層面紗，看到問題的本質(zhì)，進(jìn)一步提升學(xué)生分析問題、處理問題的能力.

教師將教學(xué)內(nèi)容編排成難度由易到難、具有一定層次性的問題鏈時，符合學(xué)生的認(rèn)知情況，就能有效的引領(lǐng)學(xué)生以問題為中心去思考和探究，在一環(huán)扣一環(huán)的問題設(shè)計中引發(fā)學(xué)生思考，提升學(xué)生的處理綜合問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)品質(zhì).