关于高中化学与通用技术课程整合互促的研究

邓英环

摘 要： 本文从课程整合的角度出发，分析化学与通用技术两个学科融合教学实现互促的可能性，并提出个人见解。

关键词： 高中化学  通用技术  程整合

一、发现问题，提出疑问

高中化学是一门以实验为基础、知识点多的学科。然而，很多学生接触实验的机会少，且不善于串联知识点。相对于初中，高中化学的难度增大，广度拓展，更强调课本知识与生活生产紧密联系，对师生的要求更高。所以，部分基础薄弱的学生对化学敬而远之。

而另一边，许多学校正在推进通用技术课程。通用技术课程趣味性强，强调科学实践，能开阔视野，受广大学生喜爱。于是我们大胆提出：化学课本的知识，能否整合到通用技术课程中，这样既能提升学生学习化学的兴趣，又能推进通用技术课程开展？带着这样的疑问，我们尝试将这两门课程整合，开发出一系列整合课程，利用通用技术课的课时，进行试验。

二、思考对策，解决问题

我们认为，要做好课程整合，一要保证学生的学习兴趣，二要找到化学与通用技术课程整合的切入点。通用技术课程的一大特点，就是探究式的“玩”。学生在“玩”中学，“玩”中完成知识的“内化与提升”。所以，我们设计的整合课程，也必须保证在好玩的基础上，让学生不知不觉完成对化学知识的“内化、提升”。

以下是我们针对高一学生开发的课程整合案例。案例将部分电化学知识融入到通用技术《控制与设计》单元中进行教学，内容包括原电池的形成条件，正负极材料的差异对电池性能的影响。如下：

《盐水电池小车的设计与制作》案例

1.基本原理：盐水电池小车（如图1），是指用盐水电池驱动的小车，分两部分。一部分是车体，另一部分为盐水电池，提供电能。

接线如图1所示：盐水电池的负极为活泼金属，正极为较不活泼金属或炭片。两电极一端分别经导线连接到马达的两个接线柱，另一端浸泡在食盐水中。

电池电子流向：负极失电子——电子流经马达——再经导线流向正极。水中的NaCl电离充当导体。

2.实验用品 ：车轮、车身零件、微型马达、镁片、铝片、锌片、不锈钢片、多孔活性炭片，小塑料杯、NaCl晶体、蒸馏水、导线、万用表。

3.设计目标

探究目标1：学生用车轮、车身零件、微型马达，完成车体安装。

学生通过讨论，提出关键问题：安装小车零件顺序如何？马达接线方法如何？

学生总结的解决方法有：①先将零件粗略拼凑一次，把小车的外型大致摆玩一下，然后组装。②装盐水的杯子大致放在车后面，则小车前轻后重，建议用后驱动小车会更有力。很明显，学生“摆玩一下”的过程，也是设计与控制的过程。

探究目标2：学生完成车体安装后，探究不同电极材料对盐水电池电压的影响，最终选出最优的正负电极材料，驱车前进。

学生分组讨论，提出思考方向：在保持正负极材料之间距离不变的情况下，利用控制变量法，探究电极材料对盐水电池电压的影响。

关键问题：原电池工作的四个必备条件为：①两个活泼性不同的电极;②电极插入电解质溶液中;③构成闭合回路;④自发发生氧化还原反应。在电极材料的选择上，要考究条件①和④。那如何选择正、负极材料呢？

学生经过分析，提出以下解决方案：

一般负极材料选用活泼金属，所以选用镁片、铝片、锌片、不锈钢片作负极材料，而多孔活性炭片作正极材料，NaCl 溶液作为电解质溶液。用导线连接正负极和小车马达，测量用不同的电极材料，所产生的电压。学生所测数据大致如表1。

学生分析表1 可得出结论：

① 不同电极的盐水电池所产生的电压不尽相同，最理想的负极材料为镁片，正极材料为活性炭片。

② 按金属活动性顺序，Al 的活性比Zn高，Al做负极时，盐水电池的电压应高一些，但实际是Zn高点。原因：Al的表面极易形成氧化膜，不利于失电子。所以Al在使用前，应用砂纸摩擦，除去氧化膜，排除干扰。

探究目标3：在完成探究目标2后，尝试写出盐水电池的电极反应式及总反应式。

学生可根椐实验现象推导答案。观察到的现象大致如下：

①随着盐水电池工作时间加长，盐水由无色透明变浑浊。

②盐水中产生气泡。

③镁片溶解，碳片无明显变化。

根据上述两个现象，学生写出的答案大致分两个流派，如下：

第一流派的学生认为：Mg可与水反应生成沉淀并产生气体，根据氧化还原反应的知识，可知沉淀是Mg（OH）2，气体是H2。Mg作为负极失电子，H2O中的H+得电子产生H2。

第二流派的学生认为：Mg跟吸附在炭片上的O2反应，Mg作负极失电子变成Mg2+，正极炭片上O2得电子并与水反应生成OH-，OH-再与Mg2+反应生成沉淀。至于盐水中产生的气泡，待考究。

对于以上两种答案，老师并没有马上给出答案，而是让学生再观察实验现象，查资料，下一次课再作探讨。

一周后，第二流派的学生给出进一步说明：气泡是在Mg片（负极）上产生的，可以断定，产生的气体不是因为原电池反应产生的，而是Mg片与水直接反应（副反应）产生，且该气体是H2。而第一流派的学生也大方承认自己观察实验不够细致，有错。

第二流派是正确的。两大流派的学生通过观察、辩论、查阅资料，最终得出正确答案，获得能力与知识的提升。这不正是我们想要的结果吗？

三、效果反思，经验推广

化学老师开发的这个化学与通用技术学科融合教学案例，目的明晰：首先让学生“玩”起来，然后通过探究获得更丰富的学科知识，达成化学与通用技術两个学科的素养双提升的目的。类似的案例还有很多，如《手工皂的设计与制作》等。化学组所做的这些学科融合例子，可以证明，只要找到合适的切入点，完全可以实现“化学与通用技术课程整合并相互促进”的目的。

参考文献：

[1]李华伦.镁燃料电池[N] 中国金属通报，2012年第35期

[2]钱鸿颉.“盐水电池”点亮 LED 灯的几种方法[N] 中国金属通报，2018年8月31日