高中学生化学反应原理问题解决路径探究

摘 要：高中化学是一种集理论与实践相结合的学科，它不像数学那样具有逻辑性和抽象性，又不像历史和政治那样死记硬背。它需要学生在理解化学反应原理的基础上掌握化学知识，是一门锻炼学生解决问题能力的科目。随着社会的发展，化学与生活息息相关，并指导人们的生活，因此，为了适应社会的进步，教师在教学化学课程时要改进自身的教学理念，从解决问题路径这一教学目标出发，提升学生的解决问题的能力，为接下来的学习和成长奠定基础。鉴于此，本文以电化学教学为例，对化学反应原理问题解决路径的研究进行了详细的论述，从而帮助高中化学教师解决教学中的难题。

关键词：高中化学；反应原理；问题解决

一、 反应原理问题解决路径的研究意义

在高中化学中，电化学作为教学的重点和难点存在于课堂教学，是高考中必考的内容之一。电化学不仅涉及氧化还原反应，同时还涉及到能量转化等内容，通过学习电化学可以巩固学生的基础知识，并锻炼学生的化学技能，电化学教学应该引起教师的重视。笔者结合自身的教学经验，对电化学反应原理的问题解决路径进行了探讨，使学生在课堂中发挥主体地位对电化学涉及的概念、能量转化以及其他内容联系了起来，从而在大脑中形成了系统的知识网络，对反应原理进行了整合，以此提高了学生解决实际问题的能力，为将来的发展提供了便利的条件和保障。

二、 反应原理问题解决路径的案例分析

随着课程改革的推进，对化学课堂教学提出了更高的要求，让学生通过化学课堂不仅要掌握基础知识，同时还要提高自身解决问题的能力，让学生在明确反应原理的基础上，解决实际问题。那么这时教师可以首先创设问题情境，引起学生的关注，并激发学生的兴趣。之后，教师进行知识铺垫，引导学生发现问题，增加学生的互动。随后，学生通过小组讨论，分析问题，提出假设，制定方案实施过程。在这个过程中，教师要对学生提出的方案中的问题进行指导，之后加以改进，这样让学生重新认识和理解这一知识点，让学生在不断地反思中拓展化学思维，并解决生活中的化学问题，为创造美好的生活而铺平道路。为了达到以上的教学目标，实现预期的教学效果，下文以电化学中的原电池和电解池这两部分内容为例，详细阐述了反应原理中问题解决路径的教学过程。

（一） 电化学中原电池的反应原理探究

1. 创设情境

在讲述本节课原电池的主要内容时，笔者秉持着这样的教学思路进行了讲授：创设情境——提出问题——小组探讨——解决问题——纠正问题——加以改进——实施教学。首先笔者给学生创设情境：今天我们请来了一个特殊的西红柿，据说插入铜片和锌片连接的音乐贺卡后，贺卡将会响起音乐来。大家思考这样的现象可以实现吗？笔者通过创设这样的问题情境，激发学生的好奇心，活跃课堂氛围，使学生对接下来的学习内容充满期待。

2. 提出问题

笔者在创设了问题情境之后，并及时引出学生思考情境中涉及到的化学问题，让学生在思考后，提出问题：这一现象是应用了化学的什么原理，贺卡为什么会响起音乐来，为什么会达到这种效果？贺卡想起来的电能是从哪里来的？鼓励学生小组探究，并用实验来证明这一原理。

3. 解决问题

经过小组讨论之后，学生们提出了两种不同的方案：方案一：将西红柿切成两半，之后将锌片插在其中一半内，将铜片插在另一半内，观察发现没有电流的产生。方案二：将锌片和铜片插入完整的一个西红柿内，观察发现有电流的产生。但是笔者发现一个问题就是学生在设计这一个原电池时分不清哪个金属做负极，总认为较不活泼的金属做正极，活泼的金属做负极这一错误的做法。没有考虑到原电池是自发的氧化还原反应，忽略电解质与电极之间的关系。但是，在原电池中做负极的不一定比正极的金属强，它需要考虑到电解质溶液。所以这时，学生们一直认为，在这个西红柿的溶液中，因为锌片金属性比铜片金属性活泼，所以锌片是负极，铜片是正极。为了证明这一错误的做法，笔者又采用了另外一种电解质溶液，让学生继续做实验，将镁与铝做电极，放入氢氧化钠溶液中，由于铝在氢氧化钠溶液中容易失电子，所以铝作负极，镁作正极。经过这样的纠正后，学生们明白了这一电极设计的原理，从而对原电池掌握得更加透彻。

4. 总结反思

经过实验操作后，笔者带领学生进行了回顾和总结，思考这一原电池装置的反应原理，在选好材料之后，首先看电解质溶液中，哪个金属容易失电子那么就是负极，而容易得电子的就是正极，与金属活泼性无关。所以在西红柿这个实验中，锌做了负极，发生了氧化反应：Zn-2eZn2+；而铜片是正极，发生了还原反应：Cu2++2eCu。正因为负极和正极提供了电子和接受电子的物质，两者存在了电势差，所以有了电子定向移动的趋势，所以形成了电流。

总之，在本次课堂中，笔者首先运用西红柿实验，让学生进行了探究，之后对原电池原理的问题解决路径进行了探讨，在不断地分析中进行实验，理解其中的原理，在掌握规律之后，进行了总结，促进了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，从而完成了问题解决路径这一教学目标。

（二） 电化学中电解池的反应原理探究

1. 创设情境

在学习电解池反应原理时，笔者同样采用了：创设情境——提出问题——小组探讨——解决问题——纠正问题——加以改进——实施教学，这一思路进行了讲述。首先让学生回顾了原电池的内容，回忆了原电池的构成条件以及原电池的正负极判断，并且让学生说明原电池是怎样将能量进行的转化，为化学原理的问题解决路径打好了基础。

2. 提出问题

为了让学生理解电解池的实验原理，笔者给学生用多媒体演示了实验现象：将两根碳棒分别插进电解槽（CuCl2溶液）中，浸一会儿后取出，发现没有现象。之后，将导线连接两根碳棒后再浸入CuCl2溶液中，取出后，也没有发现新物质的产生。最后，将进入CuCl2溶液的一根碳棒连接电源的正极，一个碳棒连接电源的负极，接通电源后，发现一个碳棒上覆盖了一层紫红色物质，另一个碳棒表面有小气泡生产，用湿润的碘化钾淀粉试纸检验后产生了刺激性气体，试纸变蓝色，说明该气体是氯气。通过这一实验，笔者提出了问题，请学生思考这是什么过程，这个过程中为什么溶液会在電流中分解成铜和氯气呢？

3. 解决问题

经过学生的小组探讨，认为碳棒中有小气泡产生是因为碳棒连接电源和CuCl2溶液形成了闭合回路，但是在分析闭合回路时的阴阳极这个环节出现了问题，学生们分析出有小气泡出现那么是氯气，所以是CuCl2溶液中的2Cl--2eCl2↑，而另一个碳棒上覆盖的紫红色物质是铜，也就是Cu2++2eCu，但是学生在阴阳极的区分上有些困难。这时笔者将教学设计做出了调整，并进行了板书：与电源正极相连的就是电解池的阳极，而与电源负极相连的就是电解池的阴极。通电后进行了验证：阳极发生了氧化反应：2Cl--2eCl2↑，而阴极发生了还原反应：Cu2++2eCu。因此在这个实验中，通过电流将氯化铜溶液电解，之后离子进行移动后发生氧化还原反应，最后形成新的物质，这就将电能转化成了化学能。所以，电解池的原理就是使电流通过电解质溶液在阴阳两极上引起氧化还原反应的过程，而电解池是将电能转化成化学能力的装置。而电解池的构成条件首先要具备两个电极，再加上电解质，外加直流电源形成闭合回路之后，促使离子的移动，当然在这个过程中要根据氧化性和还原性的强弱来确定离子的放电和得电顺序。

4. 总结反思

经过这一节课的讲解，发现学生们对原电池和电解池的正负极区分不清楚，所以笔者带领学生进行了总结：形成条件不同，原电池是将两个活泼性不同的电极插入到电解质中之后形成闭合回路，但是正负极的确定与金属性无关，而是与在该电解质溶液中的活泼性有关。而电解池是两个电极直接连通电源之后插入电解质溶液中形成闭合回路，连接电源正极的就是电解池的阳极，连接电源负极的就是电解池的阴极。并且它们的电子流向和能量转化不同，原电池的电子方向是负极——导线——正极，而电解池的电子方向是电源负极——阴极，阳极——电源正极。原电池是将化学能转化成电能的过程，而电解池是将电能转化成化学能的过程。总之，经过对比，让学生在化学课堂中不断地反思和总结，鼓励学生表达自己的观点和见解，从而提高学生的自我认知和自我理解能力。

可见，在教学过程中，养成学生的自我反思和自我总结是必不可少的教学环节，也是实现学生自我探究和自我解决问题的重要步骤。因此，教师要引导学生通过实验和课堂教学发现知识，体会化学原理的重要性，从而更加深入地理解化学内容，调整和优化知识结构，系统地构建自身的知识体系，以此来提升自身解决问题的能力，从而提高自身的化学技能，为今后的学习铺平道路。

三、 研究总结

化学是学生成长过程中的必备知识，且在学生生活中发挥着不容忽视的作用。而化学原理是学习化学的基础，只有掌握了化学原理，学生在学习起化学实验来才变得更加清晰和条理。但是化学原理又是教学中的难点，尤其是电化学原理在教学中占有举足轻重的地位，学生只有掌握了其内涵之后，才能将其涉及到的实验和题目进行深入地理解，并解决实际问题，从而将其应用。所以教师在教学这部分内容时，要根据学生的认知规律和基本学情，设计有效的教学方案和教学设计，激发学生的主动性和积极性，自主设计实验，对问题进行探讨，找到解决问题的路径，以此掌握电化学这一重点知识，促进高中化学的学习。

除此之外，教师在教学策略上还要注重培养学生的学习能力和解决问题的思维，让学生结合实验和生活实际问题进行自主学习，在不断地鼓励中提高学生的创新能力和自身的综合素质，让学生结合化学理论与实践，解决生活中的问题，增强学生的自信心和综合技能。这样一来，既完成了高中化学的教学目标，又促进了化学教学的发展。二来，又响应了课程改革的需求，為社会的建设和发展培养出优秀的人才。

参考文献：

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[2]姜齐永，张珠，姜倩倩.激发学生对普通化学原理课程的兴趣[J].科技信息，2014（3）.

[3]王安康.“问题解决”教学模式及其在高中化学教学中的应用[J].教育教学论坛，2014（34）.

[4]唐作钦.高中化学新课程教学中问题情境创设策略研究[J].课程教育研究，2018（38）.

作者简介：

许王媛，浙江省台州市，天台平桥二中。