日期:2022-06-24
這是《金屬的電化學腐蝕與防護》說課設計,是優秀的教學案例文章,供老師家長們參考學習。
一、說教材
1.教材內容
《金屬的電化學腐蝕與防護》是人教版普通高中化學課程選修4《化學反應原理》第四章《電化學基礎》中的第四節。
教材重點介紹了金屬電化學腐蝕(析氫腐蝕和吸氧腐蝕)的本質——金屬表面形成了微型原電池,講述了防護金屬腐蝕的主要方法,并具體地介紹了犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法。不但運用原電池原理(犧牲陽極的陰極保護法),也再次運用了電解原理(外加電流的陰極保護法),加深了學生對化學能與電能相互轉化的認識。
2.教材的特點
(1)從知識角度看,是氧化還原反應知識的延伸
電化學知識包括原電池、電解和電鍍,其原理均是利用氧化還原反應完成電能和化學能之間的轉化。因此,在學習電化學知識時,要注重氧化還原反應知識的應用。
理論上,每一個可自發進行的氧化還原反應都可以做成一個原電池。其中發生氧化反應的一極為陽極,即外電路的負極;發生還原反應的一極為陰極,即外電路的正極。兩個電極之間有電勢差(電化學上通常叫電動勢),因此反應可以進行。在金屬做兩極時,活潑性較強的金屬一般做負極,發生氧化反應;活潑性較弱的金屬一般做正極,發生還原反應。在物理學中,通常從電子的流向角度把原電池的兩極分別稱作負極和正極。顯然,為了突出化學學科的特點,教材中將利用原電池原理防護金屬的方法稱為“犧牲陽極的陰極保護法”,而并非“犧牲負極的正極保護法”。
(2)從教材的呈現方式看,采用螺旋式組織結構編寫
教材內容在不同階段逐步擴大范圍,加深程度,按照螺旋式結構編寫,并非一步到位。
初中化學中曾進行過“活動與探究”《鐵釘銹蝕的條件》實驗;在必修2“電化學知識”中初步學習了原電池的概念及構成條件等知識;在本章前三節分別較詳盡的介紹了原電池的工作原理、幾種常見的電池和電解池的工作原理及應用。在學習以上知識之后,及時學習電化學的應用順理成章。這樣的安排,讓學生對電化學知識的學習得到鞏固和補充,并逐步深化,既體現了教材循序漸進、由易到難的編排意圖,又符合學生的知識水平和認知水平;既分散了難點,讓學生分期“消化”,又減輕了負擔,有利于學生更好的掌握知識。
(3)從育人價值功能看,是電化學理論知識在生產生活中的應用
本節教材是在氧化還原反應和電化學原理知識的學習后出現的。不難看出,這樣的安排是對前面學習的知識進行重組、加工、細化的過程,也是將前面學習過的理論知識,在具體環境中進行實踐應用的過程。
我們學習化學知識,很重要的就是通過對其理論的探究,來指導我們的生產、生活和社會實踐,最終達到學以致用的目的。學生對金屬腐蝕的現象和危害,對金屬防腐措施,有著較為豐富的生活經驗,但存在的主要問題是對知識的學習只注重表面現象,缺乏一定的綜合思維能力。通過本節內容的學習,有助于學生將感性認識轉化為理性認識,從而體會化學學習的價值,更有利于培養學生發現問題、分析問題、聯系實際解決問題的能力。
3.課時的劃分
遵循化學教學的整體性原則、鞏固性原則和量力性原則,為了保持本節內容的系統性和連貫性,便于學生課后復習,結合高二學生的實際接受程度,利用一課時完成對金屬電化學腐蝕原理及金屬腐蝕防護知識的的探討,第二課時做適當練習,實現對知識的鞏固應用,是合理可行的。
4.教學目標的確定
高二學生已初步具備了一定的分析問題的能力與合作實驗探究的精神,具備了一定的實驗設計能力、實驗操作能力和比較歸納能力。本節內容又緊密聯系實際,學生學習興趣濃厚,具備了主動探究的原動力。根據學生已有的認知水平和本節課的地位及作用,并結合《化學課標》的總體目標,確立本節課的三維教學目標為:
(1)知識與技能目標
①了解金屬腐蝕帶來的危害,認識防止金屬腐蝕的重要意義。
②了解化學腐蝕和電化學腐蝕的涵義,認識鋼鐵吸氧腐蝕和析氫腐蝕發生的條件及原理,會書寫電極反應式和總反應式。
③知道常見的防止金屬腐蝕的方法,并能解釋其原理。
(2)過程與方法目標
①通過對鋼鐵發生吸氧腐蝕和析氫腐蝕對比實驗的探究,學會設計控制單一變量進行對比實驗以及對實驗設計進行評價。
②通過實驗探究的過程,進一步提高對實驗現象的觀察能力和分析能力。
(3)情感態度與價值觀目標
①通過金屬腐蝕對生產、生活的影響,感受化學對人類進步的意義。
②通過參與科學探究,學會與人合作、交流,共同研究,探討科學問題。
5.教學重點和難點的確定
依據課程標準確立的最基本要求,結合教材的性質和功能、教學目標及學生的實際,確定本節課的教學重點是:金屬的電化學腐蝕及金屬的電化學防護的原理。根據教材所呈現的內容和學生學習的思維規律及特點,學生雖然有一定的生活經驗,但要將感性認識與相關理論聯系起來,清晰區分鋼鐵發生吸氧腐蝕和析氫腐蝕的原理,并用化學用語表達出來,對學生而言,仍存有一定困難,由此確定的教學難點是:鋼鐵發生吸氧腐蝕和析氫腐蝕的電化學原理。
二、說教法
蘇霍姆林斯基說過:“教給學生能借助已有知識去獲得知識,這是最高境界的教學技巧所在”。為了達到目標、凸顯重點、突破難點、解決疑點,根據新課程的精神,再結合本節課的實際特點,考慮到高二年級學生的現狀,確定本節課教法的指導思想是:體現“學教并重”的教學理念,想方設法引起學生注意,引導他們積極思維,熱情參與,獨立自主地解決問題。將教師的主導作用與學生的主體作用相結合,將實驗探究、觀察分析、教師引導與多媒體輔助教學相結合,將其作為學生主動學習的工具和情感激勵工具,促進學生主動學習。
例如,對本節教學難點的突破,以教材提供的演示實驗為基礎,對實驗進行如下改進:
課本中的實驗裝置 改進后的實驗裝置
向鐵粉中加入少量的炭粉,混合均勻后,撒入內壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤濕過的兩個錐形瓶中,按圖示裝置好儀器,觀察、比較導管中水柱(在水中滴加幾滴紅墨水)的變化和試管中的現象。
實驗改進說明:以教材提供的演示實驗為基礎,對實驗進行了改進。①用錐形瓶代替大試管,體系中的氧氣量增多,所加碳粉和鐵粉的量增多,反應所需時間大大縮短;②用玻璃管制成的U形管,代替導管中液柱高低的變化,并用三通管調整壓強平衡,避免了導管直接插入液體中的虹吸現象對實驗現象的干擾,現象更加明顯;③探究酸性條件下鋼鐵腐蝕的原理時,觀察到的現象是先倒吸,而后再排液,即先看到左側液面升高,后轉化為右側液面升高,這時可引導學生分析這是由于有較多氧氣的存在,所以先以吸氧腐蝕為主,而后以析氫腐蝕為主的原因,這樣更有利于幫助學生理解鋼鐵發生吸氧腐蝕的條件是:弱酸性、中性及堿性;發生析氫腐蝕的條件是:較強的酸性。同時,讓學生更容易明白,析氫腐蝕和吸氧腐蝕總是同時存在,同時發生,而且通常是以吸氧腐蝕為主的道理。另外,改進后的實驗,操作簡單易行,現象非常明顯,反應速率快,耗時短,當條件許可的條件下,改為學生分組實驗,效果更好。
總體上,本節課主要采用情境導學、實驗探究、對比歸納等教學方法,充分發揮學生的潛能,通過生生交流、師生交流,引導學生主動思維,讓學生在輕松氛圍中來完成學習,使學生和老師在探究的過程中都能體驗成功的喜悅。對主要內容的教法及策略總結見下表: 程序 情境導學 實驗探究 討論交流 對比歸納 內容 ①鋼鐵的腐蝕;
②鋼鐵的防護。 鋼鐵發生吸氧腐蝕和析氫腐蝕的對比實驗。 根據生活常識,結合圖片,總結金屬防護的常見方法。 ①化學腐蝕與電化學腐蝕的比較;
②吸氧腐蝕和析氫腐蝕的比較。 策略 展示圖片、文本資料。 學生分組實驗 展示金屬防護的圖片,教師提出問題,學生討論。 投影表格 手段 圖片激趣 實驗 圖片激趣 多媒體輔助 三、說學法
學生獲得知識有一個循序漸進的過程,根據新課標精神的要求,在化學教學活動中,學生是學習的主人,應獲得廣泛的化學活動經驗,而動手實踐、自主探索與合作交流是學生學習化學的重要方式,這與新課程所倡導的注重三維目標的共同發展是相一致的。
因此,本節課學生應采用這樣的學法:
1.積極投入到學習活動中,親自經歷探索的過程;
2.通過比較、猜測等探究環節,促進知識的正向遷移;
3.多動腦、多動手、多交流、多分析,合作學習,共同探究;
4.緊密聯系生活,以可靠事實為基礎,經過抽象思維揭示內在規律。
四、說過程
第一環節:創設情境,引入課題(教學參考時間:約2分鐘)
展示各種金屬腐蝕的圖片和本節開篇提供的統計資料,開門見山地說明什么叫金屬的腐蝕,同時明確本節課的學習任務,激發學習興趣。
第二環節:師生互動,探究新知(教學參考時間:約30分鐘)
創設問題情境1:面對這樣驚人的數據和金屬腐蝕危害事實,大家有沒有想過,鋼鐵可能是怎樣被腐蝕的?
從金屬元素的原子結構角度,透過事物表面現象用科學理論分析本質,讓學生明確金屬腐蝕的本質是因為金屬原子的最外層電子數較少,在反應中易失去最外層電子體現還原性,進而得出金屬腐蝕的概念和本質。
創設問題情境2:鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金,鋼鐵在干燥的空氣中不易生銹,而在潮濕的環境里或濕度較大的環境里長期放置,常易生銹變紅,原因是什么?
引導學生結合有關原電池的理論,探究金屬發生電化學腐蝕的原理,并采用表格的方式將化學腐蝕、電化學腐蝕進行比較;將鋼鐵在不同環境中的腐蝕進行比較。希望學生既要學會用分類的思想研究問題,又要學會用比較、歸納、概括等方法對信息進行加工整理。
創設問題情境3:請根據生活常識以及金屬被腐蝕的原理,總結金屬防護常用的方法有哪些?并解釋這些方法為什么可以達到防止金屬腐蝕的目的。
學生根據生活常識,并結合展示的圖片,總結出金屬防腐的常見方法有:①在金屬表面覆蓋保護層(如電鍍、油漆、鈍化等);②改善金屬的內部組織結構,制成合金(如不銹鋼等);③電化學保護法,主要是犧牲陽極的陰極保護法和外加直流電源的陰極保護法。
第三環節:課堂小結,總結歸納(教學參考時間:約3分鐘)
將本節課所學主要內容歸納總結,通過知識點的重現并將之規律化,便于學生掌握,同時讓學生感受到學習過程中及時總結和歸類的重要性,潛移默化的引導學生形成良好的學習習慣。
第四環節:跟蹤練習,反饋評價(教學參考時間:約4分鐘)
圍繞教學目標,聯系生產、生活設置目標達成練習。
第五環節:課后作業,延伸鋪墊(教學參考時間:約1分鐘)
1.金屬腐蝕給生產、生活帶來了很大的危害,要利用恰當的方法科學防止金屬被腐蝕。那么,金屬腐蝕對生活一定不利嗎?人們是否可以將金屬腐蝕的原理用于生活,為我們的生活服務呢?請課后查閱相關資料,舉例說明。
2.鹽酸與鋅片反應時,若加入可溶性醋酸銅晶體[(CH3COO)2Cu],將產生兩種影響生成速率的因素,想一想,分別是什么?
五、說板書
以突出重點,不與多媒體課件重復,簡潔、清晰為原則。
第四節
一、金屬的電化學腐蝕
化學腐蝕——直接反應
1.金屬的腐蝕
電化學腐蝕——原電池反應
析氫腐蝕——酸性環境中
2.鋼鐵的電化學腐蝕
吸氧腐蝕——中性或酸性很弱條件下
二、金屬的電化學防護
1.犧牲陽極的陰極保護法
2.外加電流的陰極保護法
設計思路小結:
設計本節教學時,緊緊圍繞以下“四個一”展開。
◎建立一種思想——物質變化的思想;
◎明確一條主線——提出金屬腐蝕事實→分析金屬腐蝕原因→探討防腐思路和方法;
◎樹立一種意識——節約資源的意識;
◎實現一次飛躍——由感性認識上升到理性認識。
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