《中國教育現(xiàn)代化2035》《關(guān)于深化教育教學(xué)改革全面提高義務(wù)教育質(zhì)量的意見》等一系列教育政策的出臺,標(biāo)志著我國教育事業(yè)正向更加注重德智體美勞全面發(fā)展的方向邁進(jìn)。高中化學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科教育的重要組成部分,承載著培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐精神的重任。然而,在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,化學(xué)教育往往局限于教材知識的灌輸,忽視了學(xué)生全面發(fā)展和個(gè)性化成長的需求。面對這一挑戰(zhàn),如何將“五育\"融合理念融入高中化學(xué)教學(xué),激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動力,提升其綜合素養(yǎng),成為教育工作者亟須解決的關(guān)鍵問題。本文旨在探討“五育\"融合理念下高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐策略,以期推動高中化學(xué)教育的持續(xù)優(yōu)化和創(chuàng)新。
一、情境導(dǎo)入,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
【情境呈現(xiàn)】教師:同學(xué)們,大家早上好!在開始今天的學(xué)習(xí)之前,老師想先請大家看一組圖片,這些圖片記錄了金屬在不同時(shí)間狀態(tài)下的面貌。
隨著教師的話音落下,多媒體屏幕上緩緩顯現(xiàn)出兩張照片,它們仿佛是時(shí)間的兩面鏡子,映照出金屬截然不同的命運(yùn)。第一張照片中,金屬藝術(shù)品在燈光的照耀下熠熠生輝,每一處細(xì)節(jié)都透露出匠人的精湛技藝與對美的極致追求。它不僅是物質(zhì)的存在,還是人類智慧與創(chuàng)造力的結(jié)晶,讓人不禁為之贊嘆。而第二張照片則是另一番景象:一座鐵橋的一角,因歲月的侵蝕和自然的無情,已變得銹跡斑斑,原本堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)在風(fēng)雨的洗禮下顯得蒼老而脆弱,仿佛在訴說著過往的輝煌與如今的無奈,引人深思。
【提問引導(dǎo)】伴隨著圖片的切換,教師的語調(diào)也略顯沉重:這兩張照片,一張是美的象征,是人類文明的印記;另一張,則是自然法則下的必然結(jié)果,讓人在感嘆之余也不禁思考背后的原因,大家能從中感受到什么差異嗎?
學(xué)生小華:第一張照片展示了金屬的原始美感,它是那么的光彩照人,充滿了生命力;而第二張照片則顯示了金屬因腐蝕而逐漸失去了原有的光彩和價(jià)值,讓人不禁感到惋惜。
教師:非常好,小華同學(xué)觀察得很細(xì)致。那么,大家有沒有想過,這些金屬設(shè)施為什么會發(fā)生腐蝕?它們對我們的生活又會產(chǎn)生哪些影響呢?
教室里瞬間安靜了下來,有的學(xué)生低頭沉思,試圖從自己的知識庫中尋找答案;有的則與同桌小聲討論,互相交流彼此的看法。
教師見狀,適時(shí)地補(bǔ)充:金屬腐蝕,這個(gè)看似平常的現(xiàn)象,實(shí)則影響深遠(yuǎn),它不僅關(guān)乎我們?nèi)粘J褂玫奈锲?,如自行車、汽車的壽命與安全,更與國家的基礎(chǔ)設(shè)施安全息息相關(guān),如橋梁、管道的穩(wěn)固與可靠。更重要的是,金屬腐蝕每年給全球帶來的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)萬億美元,這還不包括因腐蝕導(dǎo)致的間接損失,如環(huán)境破壞、資源浪費(fèi)等。此時(shí),多媒體屏幕上適時(shí)地出現(xiàn)了一組數(shù)據(jù)圖表,直觀地展示了金屬腐蝕所帶來的巨大經(jīng)濟(jì)損失,讓學(xué)生對這一問題的嚴(yán)重性有了更加直觀的認(rèn)識。
【引入新課】教師:同學(xué)們,當(dāng)我們看到這些數(shù)據(jù)時(shí),是否應(yīng)該有所思考、有所行動呢?除了經(jīng)濟(jì)損失,金屬腐蝕還可能引發(fā)安全事故,威脅到人們的生命安全。因此,學(xué)會如何減緩甚至防止金屬腐蝕,不僅是對化學(xué)知識的深人探索,還是對社會資源的珍惜與保護(hù),是我們每一個(gè)人的責(zé)任。
聽到這里,學(xué)生紛紛點(diǎn)頭表示贊同。學(xué)生小明迫不及待地舉手發(fā)言:老師,那我們今天是不是要學(xué)習(xí)如何防止金屬腐蝕的方法呢?
教師:正是如此,小明同學(xué)很聰明,但在學(xué)習(xí)具體的防護(hù)方法之前,老師想先聽聽大家的想法。大家覺得哪些方法可以防止金屬腐蝕呢?
這一問仿佛打開了學(xué)生思維的閘門,他們紛紛舉手發(fā)言,有的提到了涂油漆可以隔絕空氣和水分,有的想到了電鍍可以在金屬表面形成一層保護(hù)層,還有的提到了使用合金來改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高其抗腐蝕能力教室里充滿了熱烈而富有創(chuàng)造性的討論。
教師:大家的想法都非常棒!今天,我們一起深入探討金屬的腐蝕原理及其防護(hù)方法。希望通過大家的共同努力,能夠?yàn)闇p緩金屬腐蝕、保護(hù)人類環(huán)境和社會資源貢獻(xiàn)一份力量。記住,每一個(gè)小小的發(fā)現(xiàn),都可能成為推動社會進(jìn)步的重要力量。
二、理論講解,深化知識理解
教師:同學(xué)們,在我們的日常生活中,許多看似堅(jiān)固的金屬物品,如鐵橋、汽車外殼,在時(shí)間的侵蝕下會慢慢“老去”,變得銹跡斑斑,這背后其實(shí)隱藏著一個(gè)深奧的科學(xué)原理一一金屬電化學(xué)腐蝕,今天,我們就來一起揭開這個(gè)神秘的面紗,探索其中的奧秘。
第一步:基礎(chǔ)概念鋪墊
對于任何一門學(xué)科的學(xué)習(xí),扎實(shí)的基礎(chǔ)都是不可或缺的。因此,教師首先從金屬腐蝕的基本概念講起,尤其是電化學(xué)腐蝕的定義:“當(dāng)金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí),由于電化學(xué)作用而引起的破壞現(xiàn)象,我們稱之為電化學(xué)腐蝕。\"為了避免學(xué)生陷入抽象的定義中,教師巧妙地運(yùn)用了一個(gè)比喻:“想象一下,金屬的表面就像是一個(gè)廣闊的運(yùn)動場,而電解質(zhì)溶液中的離子和電子,則是即將在賽場上競技的運(yùn)動員,他們各自扮演著不同的角色,共同演繹著一場無聲的化學(xué)反應(yīng)大戲。\"學(xué)生被這個(gè)生動的比喻所吸引,原本枯燥的概念瞬間變得鮮活起來,他們開始以一種全新的視角審視這個(gè)復(fù)雜的科學(xué)問題。
第二步:動畫演示
隨著教師輕點(diǎn)鼠標(biāo),屏幕上出現(xiàn)了引人入勝的動畫場景:在潮濕的空氣中,鋼鐵表面逐漸形成了微小的原電池,電子如同小小的閃電,從鐵的陽極出發(fā),沿著無形的“導(dǎo)線”穿梭,最終到達(dá)陰極,與溶液中的氧離子結(jié)合,生成了腐蝕產(chǎn)物。與此同時(shí),溶液中的陽離子也在電場力的作用下向陰極移動,形成了電流,這一幕仿佛是一場無聲的“電子接力賽”,緊張而又充滿趣味。
教師邊播放動畫,邊細(xì)致入微地解說:看,在這場無聲的接力賽中,鐵原子在陽極失去了電子,變成了鐵離子,這是陽極反應(yīng);而氧氣和水分子則在陰極接受電子,變成了氫氧根離子,這是陰極反應(yīng)。電子的流動和離子的遷移,共同構(gòu)成了電化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì),這一過程,不僅是破壞,還是自然界中能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)的一部分,體現(xiàn)了自然界的平衡之美。動畫的直觀演示,讓學(xué)生對電化學(xué)腐蝕的過程有了更加清晰的認(rèn)識。
第三步:互動問答
動畫演示結(jié)束后,教室里陷入一片短暫的沉默,學(xué)生沉浸在剛才所見的科學(xué)景象中。教師適時(shí)拋出了幾個(gè)問題,旨在激發(fā)學(xué)生的思考與討論。在這場“電子接力賽\"中,誰是真正的起跑者?誰是那條象征著勝利的終點(diǎn)線?電子的流動給金屬帶來了怎樣的影響?如果我們想要減緩甚至阻止這一腐蝕過程,又可以采取哪些措施呢?
問題一出,學(xué)生立刻活躍起來,紛紛舉手搶答。一位學(xué)生自信地回答道:起跑者是鐵原子,因?yàn)樗谶@場比賽中率先失去了電子,而終點(diǎn)線則是陰極,因?yàn)殡娮釉谀抢镎业搅藲w宿,與氧氣結(jié)合。電子的流動導(dǎo)致金屬的腐蝕。為了減緩這一過程,我們可以采取涂油漆、鍍鋅等方法,有效隔絕金屬與電解質(zhì)溶液的接觸,為金屬穿上一層保護(hù)衣。
為了進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的興趣,教師還鼓勵(lì)學(xué)生用藝術(shù)的形式來表達(dá)他們對金屬電化學(xué)腐蝕的理解。有的學(xué)生用畫筆描繪出電子和離子的運(yùn)動軌跡,有的學(xué)生則通過制作模型來模擬電化學(xué)腐蝕的過程。這些創(chuàng)意表達(dá)不僅讓學(xué)生的思維得到了拓展,還讓他們在藝術(shù)的熏陶中感受到了科學(xué)的魅力。學(xué)生開始意識到,科學(xué)并不是冷冰冰的數(shù)據(jù)和公式,還可以是一門充滿想象力與創(chuàng)造力的藝術(shù)。
三、實(shí)驗(yàn)探究,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能
【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段】教師:同學(xué)們,在我們?nèi)粘I钪?,金屬無處不在,從廚房的鍋碗瓢盆到高樓大廈的結(jié)構(gòu)框架,金屬都扮演著不可或缺的角色,但金屬也有它的“煩惱”,那就是腐蝕。今天,我們將通過一項(xiàng)有趣的實(shí)驗(yàn)一一鐵釘?shù)奈醺g,看看它是如何發(fā)生的。教師的話語激起了學(xué)生濃厚的興趣,他們紛紛點(diǎn)頭表示期待。
教師:在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前,大家需要明確實(shí)驗(yàn)的目的和步驟。大家的自標(biāo)是觀察并記錄鐵釘在潮濕環(huán)境中發(fā)生吸氧腐蝕的現(xiàn)象,理解其背后的電化學(xué)原理。在這個(gè)過程中,大家需要仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,認(rèn)真記錄數(shù)據(jù),提升自己的觀察能力和分析能力。
【教師演示階段】教師:現(xiàn)在,我開始為大家演示鐵釘?shù)奈醺g實(shí)驗(yàn),請大家仔細(xì)觀察我的操作步驟。教師開始演示實(shí)驗(yàn),包括將酸洗除銹的鐵釘用飽和食鹽水浸泡,放入具支試管中,并連接導(dǎo)管以觀察水柱變化。同時(shí),教師詳細(xì)解釋每一步操作的目的和注意事項(xiàng),確保學(xué)生能夠準(zhǔn)確理解,學(xué)生則全神貫注地觀察著教師的演示,有的還拿出筆記本記錄關(guān)鍵步驟和注意事項(xiàng)。
【學(xué)生操作階段】現(xiàn)在,輪到你們自己動手了。教師話音剛落,學(xué)生便迅速分組,開始動手實(shí)驗(yàn)。他們按照教師演示的步驟,小心翼翼地操作著,生怕出現(xiàn)差錯(cuò)。
在實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生遇到了不少問題,小明發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管中的水柱上升了,他好奇地問:老師,我看到導(dǎo)管中的水柱上升了,這是為什么呢?
教師微笑著解答:這是因?yàn)殍F釘在潮濕環(huán)境中發(fā)生了吸氧腐蝕,產(chǎn)生了氧氣消耗,導(dǎo)致試管內(nèi)氣壓下降,所以導(dǎo)管中的水柱會上升。
學(xué)生小麗注意到鐵釘表面開始有銹跡了,她疑惑地問:老師,我發(fā)現(xiàn)鐵釘表面開始有銹跡了,這是怎么回事呢?
教師耐心地解釋:是的,這正是電化學(xué)腐蝕的結(jié)果,鐵釘作為負(fù)極失去電子,與溶液中的氧氣和水分發(fā)生反應(yīng),生成了鐵的氧化物,也就是銹。
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教師鼓勵(lì)學(xué)生分組討論觀察結(jié)果和想法,并讓每組選一名代表,分享自已的發(fā)現(xiàn)。學(xué)生熱烈討論著,分享著各自的實(shí)驗(yàn)觀察和思考。教師則穿梭于各小組之間,傾聽學(xué)生的發(fā)言,不時(shí)給予鼓勵(lì)和引導(dǎo)。
【拓展延伸階段】在學(xué)生意猶未盡的討論聲中,教師提出了新的問題:除了今天學(xué)習(xí)的吸氧腐蝕外,金屬腐蝕還有析氫腐蝕這一重要內(nèi)容,同學(xué)們可以在課后積極查閱資料,了解析氫腐蝕的原理及其發(fā)生的條件,我們下節(jié)課將圍繞這一主題展開更深入的討論。
通過這堂實(shí)驗(yàn)課,學(xué)生不僅系統(tǒng)地掌握了化學(xué)知識,更重要的是在親身實(shí)踐的過程中體會到了科學(xué)探究所帶來的樂趣與成就感。他們學(xué)會了細(xì)致觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)、科學(xué)分析結(jié)果,并在團(tuán)隊(duì)合作中學(xué)會了如何發(fā)揮個(gè)人優(yōu)勢,相互協(xié)作。化學(xué)世界的奇妙與魅力讓他們驚嘆不已,同時(shí)也更加堅(jiān)定了他們深入學(xué)習(xí)化學(xué)、探索未知領(lǐng)域的決心。
四、案例分析,提升問題解決能力
教師:同學(xué)們,環(huán)顧四周,從現(xiàn)代都市的雄偉橋梁到歷史悠久的古建筑,金屬以其獨(dú)特的魅力和實(shí)用性,成為我們生活中不可或缺的一部分。然而,隨著時(shí)間的推移,金屬面臨著腐蝕的威脅,這不僅影響美觀,更關(guān)乎安全。今天,我們就以“金屬腐蝕防護(hù)”為主題,一起探索如何保護(hù)這些寶貴的金屬結(jié)構(gòu)。
案例分析:港珠澳大橋與古建筑銅質(zhì)構(gòu)件
教師播放一段關(guān)于港珠澳大橋防腐技術(shù)的視頻,畫面中詳細(xì)介紹大橋采用的多種防腐措施,學(xué)生聚精會神地觀看,手中的筆記本上密密麻麻地記錄著關(guān)鍵點(diǎn)。視頻播放完畢后,教師引導(dǎo)學(xué)生分組討論,分享各自觀察到的信息。
學(xué)生小紅:我注意到他們使用了高性能涂料,這種涂料能有效隔絕金屬與環(huán)境的直接接觸,減少腐蝕的可能性,還有陰極保護(hù)技術(shù),通過外加電流,使金屬表面成為陰極,從而抑制腐蝕反應(yīng)。
小李則補(bǔ)充道:視頻里還提到了犧牲陽極的陰極保護(hù)法,這是一種利用電化學(xué)原理的保護(hù)方法,通過犧牲陽極(一種比被保護(hù)金屬更活潑的金屬或合金)來保護(hù)陰極(即被保護(hù)的金屬)不被腐蝕
隨后,教師又展示了一個(gè)關(guān)于古建筑中銅質(zhì)構(gòu)件保護(hù)的案例。畫面中,銅質(zhì)構(gòu)件表面覆蓋著一層綠色的銅綠,卻并未顯得破敗不堪,這引發(fā)了學(xué)生的好奇與討論。
小華疑惑地問:這層綠色的銅綠不是腐蝕的產(chǎn)物嗎?但為什么它看起來并沒有對構(gòu)件造成破壞呢?
教師:這是一個(gè)很好的問題。確實(shí),銅綠是銅與空氣中的氧氣、二氧化碳和水反應(yīng)生成的,但它在一定程度上形成了一層保護(hù)膜,減緩了內(nèi)部銅的進(jìn)一步氧化。不過,為了延長銅質(zhì)構(gòu)件的使用壽命,我們?nèi)孕璨扇☆~外的保護(hù)措施。那么,結(jié)合剛才的兩個(gè)案例,大家能總結(jié)出金屬腐蝕的主要原因和防護(hù)的基本原則嗎?
學(xué)生小明:金屬腐蝕主要是因?yàn)榻饘倥c周圍環(huán)境中的氧氣、水等發(fā)生化學(xué)反應(yīng),防護(hù)的基本原則就是要隔絕這些反應(yīng)條件,或者改變金屬表面的性質(zhì),使其不易被腐蝕。
方案設(shè)計(jì):學(xué)校舊圖書館屋頂鐵質(zhì)構(gòu)件防護(hù)
在充分理解了金屬腐蝕的原因和防護(hù)原則后,教師鼓勵(lì)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)踐,為學(xué)校舊圖書館屋頂?shù)蔫F質(zhì)構(gòu)件設(shè)計(jì)一個(gè)防護(hù)方案。學(xué)生迅速分組,利用網(wǎng)絡(luò)資源、圖書館資料等查找相關(guān)信息,熱烈討論各自的方案。
A小組提出了采用熱浸鍍鋅的方法,他們解釋道:鋅比鐵活潑,能作為陽極保護(hù)鐵不被腐蝕,而且鍍鋅層具有良好的耐腐蝕性,再加上一層透明的防腐漆,既美觀又經(jīng)濟(jì)。
B小組則傾向于使用電化學(xué)保護(hù)法,他們計(jì)劃安裝犧牲陽極,并定期檢查更換,以確保防護(hù)效果,并解釋道:這種方法雖然初期投入較大,但長期來看,維護(hù)成本相對較低,且對環(huán)境影響小。
教師:每個(gè)小組的方案都很有創(chuàng)意,也充分考慮了實(shí)際情況,大家在評價(jià)時(shí)要注意方案的可行性、經(jīng)濟(jì)性以及對環(huán)境的影響,這些都是在解決實(shí)際問題時(shí)需要思考的角度。
通過案例分析,學(xué)生了解了金屬腐蝕防護(hù)的理論知識,更重要的是學(xué)會了如何將理論知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題,而這正是提升問題解決能力的關(guān)鍵最后,教師鼓勵(lì)學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)保持這種探索精神,勇于創(chuàng)新,成為具有社會責(zé)任感和創(chuàng)新能力的人才。
五、總結(jié)反思,促進(jìn)自我提升
在“五育”融合理念的指導(dǎo)下,高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐強(qiáng)調(diào)學(xué)生的全面發(fā)展,而課程結(jié)束時(shí)的總結(jié)反思環(huán)節(jié)正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵步驟。通過這一環(huán)節(jié),教師精心設(shè)計(jì)的活動能夠促使學(xué)生深入回顧整個(gè)學(xué)習(xí)過程,不僅關(guān)注智育內(nèi)容的掌握情況,如知識點(diǎn)的理解和記憶,還著重情感態(tài)度、價(jià)值觀、實(shí)踐能力等多維度的成長。具體而言,教師可以設(shè)計(jì)如表1的反思表,讓學(xué)生系統(tǒng)整理和鞏固所學(xué)知識,并在反思過程中發(fā)現(xiàn)自己的不足,明確未來的學(xué)習(xí)方向。
表1學(xué)習(xí)反思表
課程名稱:金屬的腐蝕與防護(hù)姓名 日期
1.新知獲取
·學(xué)到了哪些關(guān)于金屬腐蝕的新知識?這些新知識如何與
之前的學(xué)習(xí)或生活經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系?
2.進(jìn)步與成長
·本次學(xué)習(xí)中,在哪些方面取得了顯著的進(jìn)步?如何將這
些進(jìn)步應(yīng)用到解決實(shí)際問題中?
3.挑戰(zhàn)與克服
·學(xué)習(xí)過程中遇到了哪些困難或挑戰(zhàn)?是如何克服這些困
難的?有沒有尋求他人幫助或利用了哪些資源?
4.情感態(tài)度與價(jià)值觀
·通過學(xué)習(xí),對化學(xué)學(xué)科的態(tài)度有何變化?本次學(xué)習(xí)經(jīng)歷
如何影響了我的價(jià)值觀或職業(yè)興趣?
5.實(shí)踐與創(chuàng)新
·有沒有嘗試將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際生活中,在這個(gè)過程
中,有哪些創(chuàng)新性的想法或發(fā)現(xiàn)?
6.未來規(guī)劃
·基于本次學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),對未來的化學(xué)學(xué)習(xí)有何具體計(jì)劃或
目標(biāo)?打算如何持續(xù)提升自己的化學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力?
通過本次“金屬的腐蝕與防護(hù)\"教學(xué),學(xué)生不僅掌握了金屬腐蝕的基本原理和防護(hù)方法,還在實(shí)驗(yàn)中鍛煉了觀察、分析和解決問題的能力。同時(shí),將化學(xué)知識與實(shí)際案例相結(jié)合,增強(qiáng)了學(xué)生的社會責(zé)任感和使命感。未來,教師要進(jìn)一步豐富教學(xué)資源,增加學(xué)生自主探究的機(jī)會,培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,以更好地實(shí)現(xiàn)“五育\"融合的教育目標(biāo)
(作者單位:福建省泉州市第七中學(xué))
編輯:趙飛飛