金屬的腐蝕和防護

　　下面是小編整理的合作研究性學(xué)習案例:金屬的腐蝕和防護的論文，歡迎各位物理學(xué)的同學(xué)借鑒!

　　摘要：嘗試改變學(xué)生的學(xué)習方式，通過(guò)合作研究性學(xué)習組織“金屬的腐蝕和防護”的教學(xué)，闡述了教學(xué)設計思路和設計方案，分析了教學(xué)過(guò)程和教學(xué)效果，并對教學(xué)進(jìn)行了反思。

　　關(guān)鍵詞：合作研究性學(xué)習;金屬的腐蝕和防護;教學(xué)案例

　　“金屬的腐蝕和防護”是人教版化學(xué)選修教材《化學(xué)與生活》第二節的內容[1]，筆者嘗試引導學(xué)生改變學(xué)習方式，體驗合作研究性學(xué)習過(guò)程。

　　1 設計思路

　　作為一種學(xué)習方式，“研究性學(xué)習”就是以類(lèi)似科學(xué)研究的過(guò)程、方法和形式進(jìn)行的學(xué)習。研究性學(xué)習具有自主性、開(kāi)放性、探究性和實(shí)踐性。研究性學(xué)習是一種自主學(xué)習，也是一種體驗學(xué)習，強調“通過(guò)親身實(shí)踐獲得直接經(jīng)驗”;是一種探究學(xué)習，要求“綜合運用所學(xué)知識”解決“學(xué)生生活和社會(huì )生活中的實(shí)際問(wèn)題”。它必須面向生活、走出課堂、全員參與、實(shí)現對傳統教學(xué)的教師中心、課堂中心、書(shū)本中心的超越。

　　作為一種教學(xué)策略，“研究性學(xué)習”是指教師通過(guò)引發(fā)、促進(jìn)、支持、指導學(xué)生的研究性學(xué)習活動(dòng)，來(lái)完成學(xué)科教學(xué)任務(wù)的一種教學(xué)思想、教學(xué)模式和教學(xué)方法。在教師成功實(shí)施研究性教學(xué)策略的情境下，學(xué)生既是研究性學(xué)習活動(dòng)的主動(dòng)者，又是教師教學(xué)策略的受動(dòng)者[2]。

　　合作研究性學(xué)習是信息化教學(xué)模式的一種，即可以實(shí)現與信息化教學(xué)的整合。教學(xué)過(guò)程一般包括說(shuō)明、任務(wù)、資源、調查、評價(jià)、結論六個(gè)部分。說(shuō)明部分用于提出要學(xué)生解決的問(wèn)題;任務(wù)部分羅列出學(xué)習任務(wù);資源部分給出有關(guān)文章、書(shū)籍和網(wǎng)上資源;在調查過(guò)程中學(xué)生被分成幾個(gè)小組，每個(gè)小組承擔一定的調查任務(wù)，從不同的角度開(kāi)展調查活動(dòng)，得出分組的調查報告;評價(jià)部分對學(xué)生的調查結果進(jìn)行評定;結論部分給出令人信服的結論，并將調查結果編成網(wǎng)頁(yè)供大家瀏覽。

　　“金屬的腐蝕和防護”這一課題與社會(huì )生活和發(fā)展緊密相連，是一個(gè)適合進(jìn)行研究性學(xué)習的開(kāi)放性課題：(1)學(xué)生、教師可以在網(wǎng)上獲得大量有關(guān)資料，也可以實(shí)地考察有關(guān)情況。(2)可以將本課題分解成若干小課題，學(xué)生對這些小課題進(jìn)行研究性實(shí)驗，從實(shí)驗中得出結論。(3)可以為學(xué)生提供多種學(xué)習經(jīng)歷。

　　高二學(xué)生已初步經(jīng)歷過(guò)研究性學(xué)習，具有一定的動(dòng)手實(shí)驗能力和自主學(xué)習的能力，并具有一定的計算機網(wǎng)絡(luò )、電子演講稿制作方面的知識和技能。

　　2 設計方案

　　2.1 教學(xué)目標

　　(1)了解金屬腐蝕的現狀及危害，學(xué)習關(guān)注社會(huì )，建立資源意識。

　　(2)理解金屬腐蝕的主要原因，加深對原電池原理的理解。

　　(3)了解金屬防護的方法。

　　(4)學(xué)會(huì )利用網(wǎng)絡(luò )學(xué)習，利用網(wǎng)絡(luò )資源進(jìn)行研究性學(xué)習。

　　(5)學(xué)會(huì )合作學(xué)習。

　　2.2 實(shí)施過(guò)程

　　初步了解課題→制訂學(xué)習方案→學(xué)習、研究過(guò)程→學(xué)習結果→學(xué)生評價(jià)。

　　2.2.1 初步了解課題

　　教師簡(jiǎn)單介紹金屬腐蝕和防護的課題，提出學(xué)習任務(wù)：

　　(1)調查并收集有關(guān)金屬腐蝕的資料，可以包括錄像、圖片、數據、表格、文字等等。分析資料，發(fā)表意見(jiàn)。

　　(2)了解金屬腐蝕的主要原因，設計實(shí)驗研究某一個(gè)或幾個(gè)因素對金屬腐蝕的影響。

　　(3)調查并收集有關(guān)金屬保護的資料，對金屬的保護提出你的看法。

　　(4)設計實(shí)驗對金屬的保護進(jìn)行研究。

　　(5)動(dòng)手制作一個(gè)簡(jiǎn)單的原電池或拆開(kāi)常用的一種電池，弄清它的構造。

　　說(shuō)明：其中(1)和(3);(2)、(4)、(5)中選擇一項。

　　2.2.2 制訂學(xué)習方案

　　學(xué)生在初步了解課題的基礎上，制訂學(xué)習方案。教師將方案類(lèi)似的學(xué)生組成學(xué)習小組，小組討論，得出小組方案。

　　2.2.3 學(xué)習、研究過(guò)程

　　(1)學(xué)生可以利用課余時(shí)間從各種途徑查閱資料、設計小課題、動(dòng)手實(shí)驗。課堂進(jìn)行全班展示交流及討論。

　　(2)教師對小組計劃及實(shí)施給予指導，協(xié)助學(xué)生準備實(shí)驗材料。對有特殊需要的學(xué)生給予更多的關(guān)注。對有基礎的學(xué)生，可以啟發(fā)他們作更深入的研究。

　　2.2.4 學(xué)習結果

　　(1)各小組的研究結果制作成電子演講稿(包括實(shí)驗目的、實(shí)驗過(guò)程、結論、發(fā)現的問(wèn)題等等)，全班交流、討論，并由此得出對金屬腐蝕和原電池的正確認識。(有關(guān)設計見(jiàn)2.2.6)

　　(2)整合各小組的成果，編輯一個(gè)校園主題網(wǎng)頁(yè)�？梢詫⒂懻摕o(wú)法解決的問(wèn)題帖在網(wǎng)絡(luò )上，征詢(xún)解答。

　　2.2.5 學(xué)生評價(jià)

　　(1)查閱、篩選資料的情況。

　　(2)小課題的研究情況，電子演講稿的制作質(zhì)量。

　　(3)課堂參與情況，包括發(fā)言的次數和質(zhì)量。

　　2.2.6 課堂交流討論的設計

　　(1)播放圖片、錄像，創(chuàng )設教學(xué)情景，提出課題。

　　(2)根據學(xué)生查找資料的情況，選擇一些小組從不同的角度對金屬的腐蝕情況進(jìn)行闡述。引導學(xué)生學(xué)會(huì )從各種途徑獲取所需的信息，并對信息進(jìn)行整理分析。學(xué)習關(guān)注社會(huì )問(wèn)題，發(fā)表自己的見(jiàn)解。從中了解以下幾點(diǎn)：金屬腐蝕的危害、金屬腐蝕的應用等。

　　(3)選擇一些小組展示他們的實(shí)驗研究，并組織學(xué)生對每一組實(shí)驗進(jìn)行討論或參與，從而得出一些初步的結論。在問(wèn)題的討論過(guò)程中，引導學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò )資源。

　　2.2.7 預計學(xué)生可能提出的實(shí)驗小課題

　　(1)比較干燥空氣和潮濕空氣中鐵生銹的速度。

　　(2)比較純水環(huán)境和鹽水環(huán)境鐵生銹的速度。

　　(3)比較鹽水環(huán)境和食醋環(huán)境鐵生銹的速度。

　　(4)比較單獨鐵和鐵銅接觸鐵生銹的速度。 　　(5)制作番茄電池。

　　(6)了解普通干電池、紐扣電池等的結構及工作原理。

　　(7)利用TI探頭測量原電池中的能量轉化。

　　(8)利用萬(wàn)用表測量不同電池的電動(dòng)勢。

　　(以上活動(dòng)中，課堂交流討論需兩個(gè)課時(shí)，其余活動(dòng)均在課外完成。)

　　3 教學(xué)過(guò)程及效果

　　按計劃將學(xué)生進(jìn)行了分組后，各小組開(kāi)始了以下活動(dòng)。

　　3.1 資料的查詢(xún)和小課題的確立

　　當學(xué)生到網(wǎng)上查找有關(guān)資料時(shí)，才發(fā)現有關(guān)金屬腐蝕和保護的資料非常之多，其中絕大部分都是企業(yè)的網(wǎng)頁(yè)，可供利用的資料卻并不多。學(xué)生馬上面臨著(zhù)如何在紛繁的資料中尋找到自己所需要的東西，而這正是網(wǎng)絡(luò )時(shí)代必須學(xué)習的能力。所以需要教師給予必要的指導，更應提醒他們其實(shí)書(shū)籍包括教科書(shū)也是資料的一種。同時(shí)，也發(fā)現由于語(yǔ)言的限制，使教師和學(xué)生在利用英特網(wǎng)資源上都受到了制約。

　　學(xué)生提出的課題基本上在預計的范圍之內。但課題的確立一開(kāi)始是模糊的。這一方面是由于學(xué)生對課題所涉及的知識很陌生，缺乏認識，隨著(zhù)他們通過(guò)資料的查詢(xún)和學(xué)習，逐漸明朗起來(lái)。另一方面是由于對研究過(guò)程缺乏了解，使得他們提出的課題設計過(guò)于抽象或簡(jiǎn)單。教師的及時(shí)指導非常重要。

　　3.2 學(xué)習、研究過(guò)程

　　學(xué)習、研究過(guò)程的實(shí)施充分體現了研究性學(xué)習所強調的實(shí)踐性、操作性、探索性。學(xué)生在其中獲得了多種的經(jīng)歷和體驗，他們在實(shí)踐中不斷改進(jìn)自己的設計，不僅僅是學(xué)科能力的提高，更重要的還有身心的鍛煉。

　　有一個(gè)小組的課題是制作番茄電池，他們原先的設計是利用番茄電池使收音機響起來(lái)，但實(shí)際情況并不是他們想的那么簡(jiǎn)單，因為他們發(fā)現一只番茄制作的電池并不能使哪怕一只最小的二極管發(fā)亮。他們因此對問(wèn)題有了感性的認識，重新進(jìn)行了設計，經(jīng)過(guò)了反復多次，在損失了不少番茄后，他們的課題研究已經(jīng)相當的科學(xué)了：首先用靈敏電壓計測量出同一組電極、不同的水果時(shí)的電壓，挑選出最好的水果，結果還是番茄，但意義已經(jīng)不同。接著(zhù)又測量了不同的電極組合，比較哪一種效果最好，結果他們選擇了鎂和銅。他們對實(shí)驗有了進(jìn)一步的認識，甚至注意到每次測量時(shí)電極之間的距離及插入的深度對結果的影響。最后他們用了15只番茄串聯(lián)起來(lái)終于使最小的二極管發(fā)出了亮光，小組成員興奮地歡呼起來(lái)。這種最真實(shí)的體驗和快樂(lè )對學(xué)生的發(fā)展是至關(guān)重要的。課堂展示時(shí)，全班同學(xué)傾聽(tīng)了他們的制作過(guò)程，然后關(guān)上燈，所有的人都看到了那微弱的光亮，教室里響起了熱烈的掌聲。

　　另一個(gè)小組的課題是觀(guān)察比較鐵片在不同環(huán)境中生銹的情況，他們選擇了鹽酸和鹽水。據他們對腐蝕的認識，預計鐵片應該在鹽酸這樣的酸性環(huán)境中更容易腐蝕。他們每天去觀(guān)察鐵片生銹的情況，兩天后，發(fā)現食鹽水中的鐵片已經(jīng)銹蝕的相當嚴重時(shí)，鹽酸中的鐵片似乎還沒(méi)有太大的變化。這一現象讓他們感到非常詫異，一時(shí)無(wú)法解釋。但這更加激發(fā)了學(xué)生求知的欲望，再一次去研究查閱的材料，試圖對實(shí)驗的現象做出合理的解釋。教師提醒他們繼續觀(guān)察鐵片，就在他們還沒(méi)有找到答案之前，第三天，鐵片又發(fā)生了變化，鹽酸中的鐵片開(kāi)始了嚴重的銹蝕，程度一點(diǎn)也不亞于鹽水中。同學(xué)們用相機如實(shí)地記錄了這些變化，并編輯到小組的電子演講稿中，同時(shí)還有他們的疑惑。自主的實(shí)踐活動(dòng)充分調動(dòng)了學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性。

　　學(xué)生在研究過(guò)程中最容易暴露的問(wèn)題，就是他們的研究常常停留在表面，難以深入。如“金屬的保護方法”課題組的研究是這樣設計的：取三塊同樣的純鐵片，一塊纏上銅絲，一塊纏上鋁絲，還有一塊做對照。將以上材料都浸在鹽水中觀(guān)察現象。他們很快發(fā)現第一塊鐵最先生銹，第二塊一直沒(méi)有明顯改變。他們認為實(shí)驗已經(jīng)完成，準備拆除裝置了。這時(shí)教師提醒他們再耐心等待下一步還可能有什么變化，果然過(guò)了幾天，第二塊鐵片上纏繞的鋁絲完全變成了一堆白色的粉末，而鐵片在以后慢慢也出現了銹跡。這一現象的出現使他們對問(wèn)題又有了更加感性和深入的認識。

　　教師還鼓勵一些學(xué)生運用手持技術(shù)對原電池的能量轉化作更加深入的研究。

　　課題設計之后，小組的成員將面臨一系列的實(shí)際問(wèn)題：實(shí)驗材料的準備，有些設備，比如靈敏電流、電壓計必須自己去借，番茄、二極管必須自己去買(mǎi)，請老師或別班的同學(xué)幫助拍照作為多媒體制作的材料。在這些問(wèn)題的處理過(guò)程中他們培養了相互之間的合作精神，提高了解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

　　3.3 課堂討論的組織

　　課堂的活動(dòng)不僅僅局限于各小組展示電子演講稿，更重要的是組織學(xué)生對同一個(gè)問(wèn)題從不同的角度進(jìn)行討論和探究。所以學(xué)生的演講稿不必追求是完美的、正確的，可以存在缺陷甚至是錯誤，或是發(fā)現的問(wèn)題尚未解決。

　　如在對金屬腐蝕現狀的認識中，大多學(xué)生談到的都是腐蝕的危害，但卻有學(xué)生提出了腐蝕其實(shí)也可以被人們利用。

　　對鹽酸和食鹽水中鐵片腐蝕情況的比較，這一小組的實(shí)驗結果和解釋引起了學(xué)生們的爭論，從而引發(fā)了什么是析氫腐蝕和吸氧腐蝕?鐵片腐蝕是否一定表現為生銹呢?生銹的可能反應有哪些?而這些問(wèn)題正是有關(guān)金屬腐蝕的較為深入的問(wèn)題，也是我們教學(xué)目標中必須解決的。

　　在鐵片生銹情況的觀(guān)察、水果電池的制作、電動(dòng)勢的測定、金屬保護的方法等課題的研究和討論中，學(xué)生發(fā)現他們的研究結果相互得到了驗證，如“電動(dòng)勢的測定”小組通過(guò)不同的曲線(xiàn)反映了不同電極材料、不同電解質(zhì)溶液對電池電動(dòng)勢的影響，得出了與“水果電池的制作”小組極為相近的結論。這就使學(xué)生對問(wèn)題有了更深刻的理解。

　　課堂討論要讓學(xué)生的思維碰撞出火花，使學(xué)生對自己的學(xué)習經(jīng)歷產(chǎn)生更深的理解和感悟，同時(shí)從別人身上獲取生動(dòng)的間接經(jīng)驗，這也應是合作學(xué)習的一種方式。

　　4 幾點(diǎn)思考

　　(1)在開(kāi)展研究性學(xué)習的過(guò)程中教師的指導非常重要。由于學(xué)生長(cháng)期以來(lái)接受的是應試教育，解決實(shí)際問(wèn)題的能力普遍較差。因此開(kāi)展研究性課題的學(xué)習，教師必須有充分的準備和適時(shí)的引導。

　　(2)相信并鼓勵學(xué)生的創(chuàng )造力。教師在指導中所要把握的是學(xué)生研究方向或方法的科學(xué)性，而應給予學(xué)生充分的時(shí)間，讓他們自己得出結論。

　　(3)信息技術(shù)與課堂教學(xué)的整合。信息技術(shù)不應僅僅是指多媒體技術(shù)，而還應包括研究過(guò)程中所使用的獲得信息的其他手段，如萬(wàn)用表、手持技術(shù)等。信息技術(shù)也不應只是教師使用多媒體課件輔助教學(xué)，而應是教師學(xué)生都可以使用，并與教學(xué)過(guò)程有機結合。利用網(wǎng)絡(luò )獲取信息，再將學(xué)習、研究的成果編成網(wǎng)頁(yè)，充分利用了網(wǎng)絡(luò )的快速、高效的特點(diǎn)和共享性。使學(xué)生體驗在信息社會(huì )如何利用網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行有效的合作學(xué)習。

　　參考文獻：

　　[1]人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開(kāi)發(fā)中心 編著(zhù).普通高中課程標準實(shí)驗教科書(shū)·化學(xué)與生活(選修)[M].北京：人民教育出版社，2008：49～53.

　　[2]王升主編.研究性學(xué)習的理論與實(shí)踐[M].北京：教育科學(xué)出版社，2002：68～75.

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