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金属的腐蚀和防护
下面是小编整理的合作研究性学习案例:金属的腐蚀和防护的论文，欢迎各位物理学的同学借鉴!
摘要：尝试改变学生的学习方式，通过合作研究性学习组织“金属的腐蚀和防护”的教学，阐述了教学设计思路和设计方案，分析了教学过程和教学效果，并对教学进行了反思。
关键词：合作研究性学习;金属的腐蚀和防护;教学案例
“金属的腐蚀和防护”是人教版化学选修教材《化学与生活》第二节的内容[1]，笔者尝试引导学生改变学习方式，体验合作研究性学习过程。
1 设计思路
作为一种学习方式，“研究性学习”就是以类似科学研究的过程、方法和形式进行的学习。研究性学习具有自主性、开放性、探究性和实践性。研究性学习是一种自主学习，也是一种体验学习，强调“通过亲身实践获得直接经验”;是一种探究学习，要求“综合运用所学知识”解决“学生生活和社会生活中的实际问题”。它必须面向生活、走出课堂、全员参与、实现对传统教学的教师中心、课堂中心、书本中心的超越。
作为一种教学策略，“研究性学习”是指教师通过引发、促进、支持、指导学生的研究性学习活动，来完成学科教学任务的一种教学思想、教学模式和教学方法。在教师成功实施研究性教学策略的情境下，学生既是研究性学习活动的主动者，又是教师教学策略的受动者[2]。
合作研究性学习是信息化教学模式的一种，即可以实现与信息化教学的整合。教学过程一般包括说明、任务、资源、调查、评价、结论六个部分。说明部分用于提出要学生解决的问题;任务部分罗列出学习任务;资源部分给出有关文章、书籍和网上资源;在调查过程中学生被分成几个小组，每个小组承担一定的调查任务，从不同的角度开展调查活动，得出分组的调查报告;评价部分对学生的调查结果进行评定;结论部分给出令人信服的结论，并将调查结果编成网页供大家浏览。
“金属的腐蚀和防护”这一课题与社会生活和发展紧密相连，是一个适合进行研究性学习的开放性课题：(1)学生、教师可以在网上获得大量有关资料，也可以实地考察有关情况。(2)可以将本课题分解成若干小课题，学生对这些小课题进行研究性实验，从实验中得出结论。(3)可以为学生提供多种学习经历。
高二学生已初步经历过研究性学习，具有一定的动手实验能力和自主学习的能力，并具有一定的计算机网络、电子演讲稿制作方面的知识和技能。
2 设计方案
2.1 教学目标
(1)了解金属腐蚀的现状及危害，学习关注社会，建立资源意识。
(2)理解金属腐蚀的主要原因，加深对原电池原理的理解。
(3)了解金属防护的方法。
(4)学会利用网络学习，利用网络资源进行研究性学习。
(5)学会合作学习。
2.2 实施过程
初步了解课题→制订学习方案→学习、研究过程→学习结果→学生评价。
2.2.1 初步了解课题
教师简单介绍金属腐蚀和防护的课题，提出学习任务：
(1)调查并收集有关金属腐蚀的资料，可以包括录像、图片、数据、表格、文字等等。分析资料，发表意见。
(2)了解金属腐蚀的主要原因，设计实验研究某一个或几个因素对金属腐蚀的影响。
(3)调查并收集有关金属保护的资料，对金属的保护提出你的看法。
(4)设计实验对金属的保护进行研究。
(5)动手制作一个简单的原电池或拆开常用的一种电池，弄清它的构造。
说明：其中(1)和(3);(2)、(4)、(5)中选择一项。
2.2.2 制订学习方案
学生在初步了解课题的基础上，制订学习方案。教师将方案类似的学生组成学习小组，小组讨论，得出小组方案。
2.2.3 学习、研究过程
(1)学生可以利用课余时间从各种途径查阅资料、设计小课题、动手实验。课堂进行全班展示交流及讨论。
(2)教师对小组计划及实施给予指导，协助学生准备实验材料。对有特殊需要的学生给予更多的关注。对有基础的学生，可以启发他们作更深入的研究。
2.2.4 学习结果
(1)各小组的研究结果制作成电子演讲稿(包括实验目的、实验过程、结论、发现的问题等等)，全班交流、讨论，并由此得出对金属腐蚀和原电池的正确认识。(有关设计见2.2.6)
(2)整合各小组的成果，编辑一个校园主题网页。可以将讨论无法解决的问题帖在网络上，征询解答。
2.2.5 学生评价
(1)查阅、筛选资料的情况。
(2)小课题的研究情况，电子演讲稿的制作质量。
(3)课堂参与情况，包括发言的次数和质量。
2.2.6 课堂交流讨论的设计
(1)播放图片、录像，创设教学情景，提出课题。
(2)根据学生查找资料的情况，选择一些小组从不同的角度对金属的腐蚀情况进行阐述。引导学生学会从各种途径获取所需的信息，并对信息进行整理分析。学习关注社会问题，发表自己的见解。从中了解以下几点：金属腐蚀的危害、金属腐蚀的应用等。
(3)选择一些小组展示他们的实验研究，并组织学生对每一组实验进行讨论或参与，从而得出一些初步的结论。在问题的讨论过程中，引导学生充分利用网络资源。
2.2.7 预计学生可能提出的实验小课题
(1)比较干燥空气和潮湿空气中铁生锈的速度。
(2)比较纯水环境和盐水环境铁生锈的速度。
(3)比较盐水环境和食醋环境铁生锈的速度。
(4)比较单独铁和铁铜接触铁生锈的速度。 (5)制作番茄电池。
(6)了解普通干电池、纽扣电池等的结构及工作原理。
(7)利用TI探头测量原电池中的能量转化。
(8)利用万用表测量不同电池的电动势。
(以上活动中，课堂交流讨论需两个课时，其余活动均在课外完成。)
3 教学过程及效果
按计划将学生进行了分组后，各小组开始了以下活动。
3.1 资料的查询和小课题的确立
当学生到网上查找有关资料时，才发现有关金属腐蚀和保护的资料非常之多，其中绝大部分都是企业的网页，可供利用的资料却并不多。学生马上面临着如何在纷繁的资料中寻找到自己所需要的东西，而这正是网络时代必须学习的能力。所以需要教师给予必要的指导，更应提醒他们其实书籍包括教科书也是资料的一种。同时，也发现由于语言的限制，使教师和学生在利用英特网资源上都受到了制约。
学生提出的课题基本上在预计的范围之内。但课题的确立一开始是模糊的。这一方面是由于学生对课题所涉及的知识很陌生，缺乏认识，随着他们通过资料的查询和学习，逐渐明朗起来。另一方面是由于对研究过程缺乏了解，使得他们提出的课题设计过于抽象或简单。教师的及时指导非常重要。
3.2 学习、研究过程
学习、研究过程的实施充分体现了研究性学习所强调的实践性、操作性、探索性。学生在其中获得了多种的经历和体验，他们在实践中不断改进自己的设计，不仅仅是学科能力的提高，更重要的还有身心的锻炼。
有一个小组的课题是制作番茄电池，他们原先的设计是利用番茄电池使收音机响起来，但实际情况并不是他们想的那么简单，因为他们发现一只番茄制作的电池并不能使哪怕一只最小的二极管发亮。他们因此对问题有了感性的认识，重新进行了设计，经过了反复多次，在损失了不少番茄后，他们的课题研究已经相当的科学了：首先用灵敏电压计测量出同一组电极、不同的水果时的电压，挑选出最好的水果，结果还是番茄，但意义已经不同。接着又测量了不同的电极组合，比较哪一种效果最好，结果他们选择了镁和铜。他们对实验有了进一步的认识，甚至注意到每次测量时电极之间的距离及插入的深度对结果的影响。最后他们用了15只番茄串联起来终于使最小的二极管发出了亮光，小组成员兴奋地欢呼起来。这种最真实的体验和快乐对学生的发展是至关重要的。课堂展示时，全班同学倾听了他们的制作过程，然后关上灯，所有的人都看到了那微弱的光亮，教室里响起了热烈的掌声。
另一个小组的课题是观察比较铁片在不同环境中生锈的情况，他们选择了盐酸和盐水。据他们对腐蚀的认识，预计铁片应该在盐酸这样的酸性环境中更容易腐蚀。他们每天去观察铁片生锈的情况，两天后，发现食盐水中的铁片已经锈蚀的相当严重时，盐酸中的铁片似乎还没有太大的变化。这一现象让他们感到非常诧异，一时无法解释。但这更加激发了学生求知的欲望，再一次去研究查阅的材料，试图对实验的现象做出合理的解释。教师提醒他们继续观察铁片，就在他们还没有找到答案之前，第三天，铁片又发生了变化，盐酸中的铁片开始了严重的锈蚀，程度一点也不亚于盐水中。同学们用相机如实地记录了这些变化，并编辑到小组的电子演讲稿中，同时还有他们的疑惑。自主的实践活动充分调动了学生学习的主动性。
学生在研究过程中最容易暴露的问题，就是他们的研究常常停留在表面，难以深入。如“金属的保护方法”课题组的研究是这样设计的：取三块同样的纯铁片，一块缠上铜丝，一块缠上铝丝，还有一块做对照。将以上材料都浸在盐水中观察现象。他们很快发现第一块铁最先生锈，第二块一直没有明显改变。他们认为实验已经完成，准备拆除装置了。这时教师提醒他们再耐心等待下一步还可能有什么变化，果然过了几天，第二块铁片上缠绕的铝丝完全变成了一堆白色的粉末，而铁片在以后慢慢也出现了锈迹。这一现象的出现使他们对问题又有了更加感性和深入的认识。
教师还鼓励一些学生运用手持技术对原电池的能量转化作更加深入的研究。
课题设计之后，小组的成员将面临一系列的实际问题：实验材料的准备，有些设备，比如灵敏电流、电压计必须自己去借，番茄、二极管必须自己去买，请老师或别班的同学帮助拍照作为多媒体制作的材料。在这些问题的处理过程中他们培养了相互之间的合作精神，提高了解决实际问题的能力。
3.3 课堂讨论的组织
课堂的活动不仅仅局限于各小组展示电子演讲稿，更重要的是组织学生对同一个问题从不同的角度进行讨论和探究。所以学生的演讲稿不必追求是完美的、正确的，可以存在缺陷甚至是错误，或是发现的问题尚未解决。
如在对金属腐蚀现状的认识中，大多学生谈到的都是腐蚀的危害，但却有学生提出了腐蚀其实也可以被人们利用。
对盐酸和食盐水中铁片腐蚀情况的比较，这一小组的实验结果和解释引起了学生们的争论，从而引发了什么是析氢腐蚀和吸氧腐蚀?铁片腐蚀是否一定表现为生锈呢?生锈的可能反应有哪些?而这些问题正是有关金属腐蚀的较为深入的问题，也是我们教学目标中必须解决的。
在铁片生锈情况的观察、水果电池的制作、电动势的测定、金属保护的方法等课题的研究和讨论中，学生发现他们的研究结果相互得到了验证，如“电动势的测定”小组通过不同的曲线反映了不同电极材料、不同电解质溶液对电池电动势的影响，得出了与“水果电池的制作”小组极为相近的结论。这就使学生对问题有了更深刻的理解。
课堂讨论要让学生的思维碰撞出火花，使学生对自己的学习经历产生更深的理解和感悟，同时从别人身上获取生动的间接经验，这也应是合作学习的一种方式。
4 几点思考
(1)在开展研究性学习的过程中教师的指导非常重要。由于学生长期以来接受的是应试教育，解决实际问题的能力普遍较差。因此开展研究性课题的学习，教师必须有充分的准备和适时的引导。
(2)相信并鼓励学生的创造力。教师在指导中所要把握的是学生研究方向或方法的科学性，而应给予学生充分的时间，让他们自己得出结论。
(3)信息技术与课堂教学的整合。信息技术不应仅仅是指多媒体技术，而还应包括研究过程中所使用的获得信息的其他手段，如万用表、手持技术等。信息技术也不应只是教师使用多媒体课件辅助教学，而应是教师学生都可以使用，并与教学过程有机结合。利用网络获取信息，再将学习、研究的成果编成网页，充分利用了网络的快速、高效的特点和共享性。使学生体验在信息社会如何利用网络进行有效的合作学习。
参考文献：
[1]人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心 编著.普通高中课程标准实验教科书·化学与生活(选修)[M].北京：人民教育出版社，2008：49～53.
[2]王升主编.研究性学习的理论与实践[M].北京：教育科学出版社，2002：68～75.
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