浅析“金属的电化学腐蚀与防护”的探究性教学

文章编号：1008-0546（2013）06-0064-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

“金属的电化学腐蚀与防护”是人教版《化学反应原理》第四章第四节的教学内容[1]，其中金属腐蚀的原理是教学的重点，吸氧腐蚀是教学的难点。以往的教学缺陷主要是学生主动探究的过程偏少，特别在吸氧腐蚀这一难点的突破上很多教师束手无策，学生只能被动机械地接收，不能真正地理解。为此笔者根据新课程的教学要求和理念，充分发挥学生的自主性和探究性，并通过创新实验设计突破了吸氧腐蚀这一教学难点，有效提高了课堂教学效率。

一、教学设计理念

本节课的设计充分体现了学生的主体地位，以学习型小组的合作为基础，把课堂作为合作交流的平台，使课前自学、课堂导学、课后拓学有机结合的自主探究的教学模式。这种问题探究式的教学方法，可充分调动学生自主学习、主动探究、合作交流，从而培养了学生的自主学习能力和实验探究能力。

二、教学过程剖析

探究活动1：学生课前自主收集材料

[图片引入]请同学展示他们在校园内拍摄的几幅图片。如：学校操场广播箱的铁底座、音乐教室外的空调支架都已锈迹斑斑（见图1），特别是空调支架的腐蚀已造成一定的安全隐患。

[材料展示]学生汇报课前收集的材料，让大家认识金属腐蚀给人类带来的经济损失和生命威胁。如：2007年8月1日美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌，事故造成6人死亡，原因是大桥连接路堤和主桥的引桥存在较严重的钢铁腐蚀。

[引出问题]面对金属腐蚀产生如此大的危害，大家有没有想过，金属怎么被腐蚀的呢？

评析：以往的教学设计基本上是老师收集资料在课堂展示，学生很少参与。而本节课的教学变学生被动学习为主动探究，培养学生收集资料、合作交流的能力。所以课前教师及时指导学生、布置相应的活动和探究的任务是十分必要的。学生提前几天利用网络收集相关的资料和图片，并在校园内亲手拍摄一些金属腐蚀的图片，这种亲身体验比教师直接讲解效果要好得多。

探究活动2：“不同条件下铁钉锈蚀” 的实验探究

[教师设疑]如何解释上述现象呢？

[教师引导]原电池反应能加快反应速率，上述过程是否有原电池反应发生呢？

[讨论回答]铁钉是铁和碳的合金，与电解质溶液构成无数微小的原电池，发生了电化学腐蚀。

评析：本节课的教学要求教师和同学必须提前一周开始准备“不同条件下铁钉锈蚀” 的实验探究，这一个环节在本节课的教学中很重要，没有学生的预习和提前的探究，教学目标将难以达成。课前要求学生以学习型小组为单位，自主设计“不同条件下铁钉锈蚀” 的实验方案，并在教师指导下动手实验。课堂上请各小组用投影展示自己的实验方案和实验成果，教师点评或小组互评，这一过程加强了课堂教学的互动性，活跃了课堂教学气氛，大大提高了学生的自主探究能力。

探究活动3：铁吸氧腐蚀的实验创新[2]

[思考交流]铁的析氢腐蚀我们在《化学2》原电池一节中已学到过，那么用饱和食盐水浸泡的铁钉发生了什么腐蚀呢？

[回答]应该是氧气。

[引入探究]我们能否设计仪器简单、现象明显的实验来现场验证你的推测呢？

[学生探究]教师要参与学生的讨论，巡视指导。

[教师提示] 要证明O2参与了电极反应，且短时间内产生明显现象，我们的创新要从以下两个方面入手：（1）用纯氧代替空气；（2）增大电极的表面积。

[实验创新] 教师对学生设计的方案综合评价后，优化出科学合理的改进方案，并演示如下：

[现象]30秒水柱就明显上升，1分钟约升到1厘米高，随后不断上升，下课前高度约达到8厘米（见图2）。

[结论]由于试管内收集的是纯氧，水柱的上升表明一定是O2得电子参与了电极反应。电极反应如下：

评析：析氢腐蚀学生高一已经学过，也容易理解，不必多讲。吸氧腐蚀的理解是本节课的难点，以往的教学设计大多没有做到有效的突破。本节课铁吸氧腐蚀的实验创新突破了这一教学难点，使学生真正“看到”了铁吸氧腐蚀的发生，这也是本节课的最大亮点。教师课前做了充分的准备，课堂上通过巧妙的启发引导，激活了学生创新思维的细胞，培养了学生的探究能力和创新能力，这正是新课程理念所要倡导的教学设计。

探究活动4：探究“暖宝宝”的发热原理，培养学生的辩证思维

[实物介绍]商场上买来的“暖宝宝”，其主要成分是铁粉、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等，使用时轻轻揉搓就会放出热量，用完后袋内有大量铁锈生成。

[教师设疑]为什么轻轻揉搓会放出热量呢？请用所学知识解释其原理。

[探究讨论] 原来是铁粉（负极）、碳粉（正极）、氯化钠和水（电解质溶液）构成了原电池，加快了铁氧化腐蚀的速率而较快放热。

探究结果也进一步证明了电化学腐蚀能加快金属腐蚀的速率。

[教师点拨]金属腐蚀确实给人类带来了很大的危害，但有时也可被人类加以利用，要用辩证的思维去看待事物，不可全盘否定。关键是要用所学的知识使其趋利避害，朝着对人类有利的方向发展。

评析：以往的教学设计忽略了学生辩证思维的培养。金属腐蚀确实给人类带来了很大的危害，但人类也可以用自己的智慧来利用金属的腐蚀，让学生学会认识事物的两面性，辩证地看待问题。

三、教学反思

提前一周的准备工作使本节课的教学在容量大的情况下并不显得紧张而繁杂，课堂上重点突破时间充足。在教学过程中以学生为主体，让学生积极主动参与整个教学过程，学生活动探究时间多，气氛活跃，取得了很好的教学效果。通过课前对学生自主学习的指导，引导学生发现问题；通过实验探究让学生学会分析思考，善于合作交流；通过联系生活实际培养了学生的辩证思维；通过实验创新突破教学难点，引导学生把感性知识内化为认知结构，努力让学生从“常态思维”跃迁到“创新思维”。当然，新课程倡导的实验探究能力的培养不是一朝一夕就能实现的，作为化学教师，我们在教学中要不断渗透有利于学生能力发展的各种教学策略。

参考文献

[1] 宋心琦主编.化学选修4：化学反应原理[M].北京：人民教育出版社，2007：84

[2] 项云，钱海滨，蒋金虎.铁吸氧腐蚀的实验创新[J].化学教育，2011，（6）：59