高中化學(xué)與通用技術(shù)課程整合互促的研究

　　摘 要： 本文從課程整合的角度出發(fā)，分析化學(xué)與通用技術(shù)兩個學(xué)科融合教學(xué)實現(xiàn)互促的可能性，并提出個人見解。

　　關(guān)鍵詞： 高中化學(xué) 通用技術(shù) 程整合

　　一、發(fā)現(xiàn)問題，提出疑問

　　高中化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)、知識點多的學(xué)科。然而，很多學(xué)生接觸實驗的機會少，且不善于串聯(lián)知識點。相對于初中，高中化學(xué)的難度增大，廣度拓展，更強調(diào)課本知識與生活生產(chǎn)緊密聯(lián)系，對師生的要求更高。所以，部分基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生對化學(xué)敬而遠之。

　　而另一邊，許多學(xué)校正在推進通用技術(shù)課程。通用技術(shù)課程趣味性強，強調(diào)科學(xué)實踐，能開闊視野，受廣大學(xué)生喜愛。于是我們大膽提出：化學(xué)課本的知識，能否整合到通用技術(shù)課程中，這樣既能提升學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，又能推進通用技術(shù)課程開展?帶著這樣的疑問，我們嘗試將這兩門課程整合，開發(fā)出一系列整合課程，利用通用技術(shù)課的課時，進行試驗。

　　二、思考對策，解決問題

　　我們認為，要做好課程整合，一要保證學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，二要找到化學(xué)與通用技術(shù)課程整合的切入點。通用技術(shù)課程的一大特點，就是探究式的“玩”。學(xué)生在“玩”中學(xué)，“玩”中完成知識的“內(nèi)化與提升”。所以，我們設(shè)計的整合課程，也必須保證在好玩的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生不知不覺完成對化學(xué)知識的“內(nèi)化、提升”。

　　以下是我們針對高一學(xué)生開發(fā)的課程整合案例。案例將部分電化學(xué)知識融入到通用技術(shù)《控制與設(shè)計》單元中進行教學(xué)，內(nèi)容包括原電池的形成條件，正負極材料的差異對電池性能的影響。如下：

　　《鹽水電池小車的設(shè)計與制作》案例

　　1.基本原理：鹽水電池小車(如圖1)，是指用鹽水電池驅(qū)動的小車，分兩部分。一部分是車體，另一部分為鹽水電池，提供電能。

　　接線如圖1所示：鹽水電池的負極為活潑金屬，正極為較不活潑金屬或炭片。兩電極一端分別經(jīng)導(dǎo)線連接到馬達的兩個接線柱，另一端浸泡在食鹽水中。

　　電池電子流向：負極失電子——電子流經(jīng)馬達——再經(jīng)導(dǎo)線流向正極。水中的NaCl電離充當(dāng)導(dǎo)體。

　　2.實驗用品 ：車輪、車身零件、微型馬達、鎂片、鋁片、鋅片、不銹鋼片、多孔活性炭片，小塑料杯、NaCl晶體、蒸餾水、導(dǎo)線、萬用表。

　　3.設(shè)計目標(biāo)

　　探究目標(biāo)1：學(xué)生用車輪、車身零件、微型馬達，完成車體安裝。

　　學(xué)生通過討論，提出關(guān)鍵問題：安裝小車零件順序如何?馬達接線方法如何?

　　學(xué)生總結(jié)的解決方法有：①先將零件粗略拼湊一次，把小車的外型大致擺玩一下，然后組裝。②裝鹽水的杯子大致放在車后面，則小車前輕后重，建議用后驅(qū)動小車會更有力。很明顯，學(xué)生“擺玩一下”的過程，也是設(shè)計與控制的過程。

　　探究目標(biāo)2：學(xué)生完成車體安裝后，探究不同電極材料對鹽水電池電壓的影響，最終選出最優(yōu)的正負電極材料，驅(qū)車前進。

　　學(xué)生分組討論，提出思考方向：在保持正負極材料之間距離不變的情況下，利用控制變量法，探究電極材料對鹽水電池電壓的影響。

　　關(guān)鍵問題：原電池工作的四個必備條件為：①兩個活潑性不同的電極;②電極插入電解質(zhì)溶液中;③構(gòu)成閉合回路;④自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在電極材料的選擇上，要考究條件①和④。那如何選擇正、負極材料呢?

　　學(xué)生經(jīng)過分析，提出以下解決方案：

　　一般負極材料選用活潑金屬，所以選用鎂片、鋁片、鋅片、不銹鋼片作負極材料，而多孔活性炭片作正極材料，NaCl 溶液作為電解質(zhì)溶液。用導(dǎo)線連接正負極和小車馬達，測量用不同的電極材料，所產(chǎn)生的電壓。學(xué)生所測數(shù)據(jù)大致如表1。

　　學(xué)生分析表1 可得出結(jié)論：

　　① 不同電極的鹽水電池所產(chǎn)生的電壓不盡相同，最理想的負極材料為鎂片，正極材料為活性炭片。

　　② 按金屬活動性順序，Al 的活性比Zn高，Al做負極時，鹽水電池的電壓應(yīng)高一些，但實際是Zn高點。原因：Al的表面極易形成氧化膜，不利于失電子。所以Al在使用前，應(yīng)用砂紙摩擦，除去氧化膜，排除干擾。

　　探究目標(biāo)3：在完成探究目標(biāo)2后，嘗試寫出鹽水電池的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式。

　　學(xué)生可根椐實驗現(xiàn)象推導(dǎo)答案。觀察到的現(xiàn)象大致如下：

　?、匐S著鹽水電池工作時間加長，鹽水由無色透明變渾濁。

　?、邴}水中產(chǎn)生氣泡。

　?、坻V片溶解，碳片無明顯變化。

　　根據(jù)上述兩個現(xiàn)象，學(xué)生寫出的答案大致分兩個流派，如下：

　　第一流派的學(xué)生認為：Mg可與水反應(yīng)生成沉淀并產(chǎn)生氣體，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的知識，可知沉淀是Mg(OH)2，氣體是H2。Mg作為負極失電子，H2O中的H+得電子產(chǎn)生H2。

　　第二流派的學(xué)生認為：Mg跟吸附在炭片上的O2反應(yīng)，Mg作負極失電子變成Mg2+，正極炭片上O2得電子并與水反應(yīng)生成OH-，OH-再與Mg2+反應(yīng)生成沉淀。至于鹽水中產(chǎn)生的氣泡，待考究。

　　對于以上兩種答案，老師并沒有馬上給出答案，而是讓學(xué)生再觀察實驗現(xiàn)象，查資料，下一次課再作探討。

　　一周后，第二流派的學(xué)生給出進一步說明：氣泡是在Mg片(負極)上產(chǎn)生的，可以斷定，產(chǎn)生的氣體不是因為原電池反應(yīng)產(chǎn)生的，而是Mg片與水直接反應(yīng)(副反應(yīng))產(chǎn)生，且該氣體是H2。而第一流派的學(xué)生也大方承認自己觀察實驗不夠細致，有錯。

　　第二流派是正確的。兩大流派的學(xué)生通過觀察、辯論、查閱資料，最終得出正確答案，獲得能力與知識的提升。這不正是我們想要的結(jié)果嗎?

　　三、效果反思，經(jīng)驗推廣

　　化學(xué)老師開發(fā)的這個化學(xué)與通用技術(shù)學(xué)科融合教學(xué)案例，目的明晰：首先讓學(xué)生“玩”起來，然后通過探究獲得更豐富的學(xué)科知識，達成化學(xué)與通用技術(shù)兩個學(xué)科的素養(yǎng)雙提升的目的。類似的案例還有很多，如《手工皂的設(shè)計與制作》等?；瘜W(xué)組所做的這些學(xué)科融合例子，可以證明，只要找到合適的切入點，完全可以實現(xiàn)“化學(xué)與通用技術(shù)課程整合并相互促進”的目的。

　　參考文獻：

　　[1]李華倫.鎂燃料電池[N] 中國金屬通報，2012年第35期

　　[2]錢鴻頡.“鹽水電池”點亮 LED 燈的幾種方法[N] 中國金屬通報，2018年8月31日

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