电化学太难？“螺旋式课程”帮助学生一路通关 | eic
文摘
教育
2024-08-28 10:35
英国
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Education in Chemistry (eic) 杂志是英国皇家化学会的化学教育杂志，致力于为化学教师分享有用的教育教学新闻、文章以及资源。本文 Ian 老师介绍了如何通过螺旋式课程设计提升学生对电化学的理解，强调了复习、巩固旧知识的重要性，并提出了反向教学和简化实验等提高学习效果的教学策略。
作者 Ian McDaid 在 Horizon Community College 社区学院担任教职，任科学、技术和工程学院（STEM）学习的高级专业发展负责人，曾担任教务主任、化学学科主任和地方的首席顾问。电化学是中学化学学习中最难主题吗？虽然一些🔗询证研究表明确实如此🔗，但根据我的教学经验，如果课程从初中、高中乃至以后的各个学习阶段都遵循一个结构化的线索，电化学的学习就能变得没有那么难掌握。为了让学生形成牢靠的理解，我们需要采用“螺旋式课程”（spiral curriculum），这种课程设计可以定期巩固和测试他们对先前学习内容的记忆。我认为这是一条贯穿整个课程的线索，从初中第一次学习原子序数开始。接下来，他们需要学习电子排布，而在这部分课程中，你可以重新检查他们对原子序数和原子结构的理解。电解熔融化合物可以当作形成离子化合物的逆向过程来进行教学，这能帮助学生更好地理解相关概念
在我看来，螺旋式课程对于帮助学生理解电解水溶液过程中卤素和氢的生成非常重要。如果学生不能理解双原子分子气体和离子的构成，电解将难以掌握。在教学过程中，我已经深刻体会到在课程中使用检索练习（如小测验）的好处。例如，我一般会从复习此前学过的原子怎样形成离子的内容为起点，来开始电解中电极半反应方程的课程。
根据我的教学经验，如果学生对原子如何🔗失去或获得电子🔗有着扎实的理解，那么理解展示离子如何还原为原子的半反应方程式来就变得容易很多。我在本文开始引用的研究中发现，一些学生错误地认为电子通过溶液从一个电极流向另一个电极。因此，我喜欢从讲解电解过程开始，重点讲解阴离子如何在阳极失去电子，然后电子通过导线流向阴极。 同样，如果学生理解离子化合物和共价分子在溶液中都可以形成离子，那么他们就不会再有“电解过程会产生离子”这种错误理解。这个概念的一个难点在于，虽然他们学过酸溶解在水中会“解离”，但在 GCSE 阶段之前，我们都会在课上教学生只有离子化合物才能“解离”，学生有可能会混淆或感到疑惑。在 16 岁后的电化学教学中，教师常常略去展示离子如何实际向电极移动的演示实验。但我会是从一个非常简单的实验开始(https://edu.rsc.org/418.article)，让学生看到锰酸根（VII）离子从一块小晶体向阳极移动（使用浸湿硝酸钾溶液的滤纸作为盐桥）。学生可以清晰地看到这些紫色阴离子的运动方向。同样，您也可以用硫酸铜晶体来展示蓝色的铜阳离子的移动。(https://edu.rsc.org/4011983.article)我喜欢通过将电解视为离子化合物形成的逆向过程，来讲授熔融化合物的电解过程。金属和非金属一般通过金属原子失去电子，和非金属获得电子的反应形成更稳定的离子，这通常是一个放热过程。如果学生对此有理解扎实，并且回顾过这些内容，那么其余部分的学习就会变得合乎逻辑。电解过程是迫使稳定的离子还原为不太稳定的原子来逆转这一过程，我们需要通过电池中的化学能来推动逆过程。我在本文中讨论的许多问题都有助于帮助学生更好地理解电化学。当我让学生返回复习一些必要的先验知识时，我常常看到他们灵光一现，变得更容易理解电化学中的概念。
