基于化學(xué)核心素養(yǎng)下的元素化合物教學(xué)設(shè)計

肖藝紅 賴勝榮

[摘 要]

化學(xué)核心素養(yǎng)是新課程標準對高中化學(xué)教學(xué)提出的新標準，元素化合物知識又是高中化學(xué)知識體系的重要組成部分?；诨瘜W(xué)核心素養(yǎng)的構(gòu)成要素，以“Fe2+與Fe3+轉(zhuǎn)化”為例進行教學(xué)設(shè)計，為發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)提供參考。

[關(guān)鍵詞]

高中化學(xué);化學(xué)核心素養(yǎng);元素化合物

化學(xué)作為一門實用性、創(chuàng)造性的學(xué)科，其承載著人類認識物質(zhì)、改造物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)的歷史進程，具有極其豐富的教育價值?；瘜W(xué)學(xué)科中特有的知識、方法、思想等不僅是化學(xué)教育的主要內(nèi)容，同時也是化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的核心。在《普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）》中將化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)歸納為“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”5個方面。

元素化合物知識是高中化學(xué)的必修內(nèi)容，一般來說，化學(xué)基本概念和理論的生長點都是元素化合物知識，同時化學(xué)基本概念和理論也是對元素化合物知識的高度概括。挖掘元素化合物的教學(xué)價值，研究其教學(xué)策略，提高教學(xué)效果，對發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)具有重要意義。本文以蘇教版《Fe2+與Fe3+轉(zhuǎn)化》為例，探討如何在化學(xué)課堂上落實化學(xué)核心素養(yǎng)。

一、教學(xué)背景分析

（一）課標分析

課程標準對此學(xué)習(xí)內(nèi)容提出的要求如下（表1）：

表1 課程標準對“Fe2+與Fe3+轉(zhuǎn)化”內(nèi)容的相關(guān)要求

[主題 內(nèi)容要求 教學(xué)提示 學(xué)業(yè)要求 常見的無機物及其應(yīng)用 2.4結(jié)合真實情境中的應(yīng)用實例或通過實驗探究，了解鈉、鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解它們在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。

2.6結(jié)合實例認識金屬、非金屬及其化合物的多樣性，了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在自然資源綜合利用和環(huán)境保護中的重要價值。

2.7學(xué)生必做實驗：鐵及其化合物的性質(zhì) 2.學(xué)習(xí)活動建議：鐵及其化合物的性質(zhì)實驗;溶液中Fe3+、NH43+、CO32-、Cl-、SO42-等離子的檢驗。

3.情景素材建議：補鐵劑;實驗室中硫酸亞鐵的保存與使用;印刷電路板的制作;菠菜中鐵元素的檢測 4.能利用典型代表物的性質(zhì)和反應(yīng)，設(shè)計常見物質(zhì)制備、分離、提純、檢驗等簡單任務(wù)的方案。能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑 ]

可以發(fā)現(xiàn)，新課標改變了傳統(tǒng)模式，從“教—學(xué)—評”三個方面對此內(nèi)容提出了具體要求，有利于實現(xiàn)教師的教、學(xué)生的學(xué)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)評價的一致性。加強教學(xué)評的一致性，有利于教師更好地理解和實施課程核心素養(yǎng)的目標，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

（二）教材分析

“Fe2+與Fe3+轉(zhuǎn)化”位于蘇教版高中化學(xué)（必修1）的專題三第二單元第二課時“鐵、銅及其化合物的應(yīng)用”的內(nèi)容，通過這一課時的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能初步了解鐵鹽與亞鐵鹽的主要性質(zhì)，同時強化了對氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等相關(guān)知識理解與應(yīng)用。這是學(xué)生第一次學(xué)習(xí)變價金屬元素，為后面專題四非金屬及其化合物的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

（三）學(xué)情分析

在初中學(xué)生已從金屬活動順序與金屬的通性的角度，初步認識鐵的冶煉以及單質(zhì)鐵的主要性質(zhì)等。通過對必修1的內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生此時已具有離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)理論基礎(chǔ)，也學(xué)習(xí)了鈉、鋁等物質(zhì)的性質(zhì)，了解了基本實驗儀器和實驗操作，具備了一定的認知能力，能采用一定的認知手段進行學(xué)習(xí)。

但學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力與水平參差不齊，面對相同的任務(wù)時，其解決問題的能力是不同的。因此本課時的關(guān)鍵是引導(dǎo)學(xué)生對已有知識進行系統(tǒng)化，從氧化還原反應(yīng)的角度出發(fā)，研究相同元素不同價態(tài)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，為接下去的學(xué)習(xí)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。

二、教學(xué)與評價目標

（一）教學(xué)目標

①應(yīng)用氧化還原反應(yīng)知識，認識Fe2+與Fe3+是如何轉(zhuǎn)化的。

②通過實驗探究，了解Fe2+、Fe3+的檢驗方法。

③通過補血劑的使用，認識到化學(xué)與人類生活密切相關(guān)，嘗試以化學(xué)的視角去關(guān)注生活、關(guān)注社會。

（二）評價目標

①通過對Fe2+與Fe3+轉(zhuǎn)化的實驗設(shè)計方案的交流和評價，判斷和提高學(xué)生實驗探究水平。

②通過對Fe2+與Fe3+轉(zhuǎn)化關(guān)系的分析，診斷和發(fā)展學(xué)生研究不同價態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的思路和方法。

③通過對實驗方案的改進，診斷和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識和環(huán)保意識。

三、教學(xué)重難點

重點：Fe3+的鑒別;Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化

難點：Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化過程

為了突破重難點，主要采用實驗探究法、情境激學(xué)法、問題解決法。通過情境，調(diào)動學(xué)生主動探究科學(xué)的奧妙的學(xué)習(xí)興趣;通過實驗探究，促使學(xué)生主動地去探索知識，感受學(xué)習(xí)化學(xué)的樂趣;通過問題導(dǎo)向，調(diào)動積極性，充分發(fā)揮學(xué)生主體作用。

四、教學(xué)設(shè)計思路

教學(xué)流程主要圍繞“補血劑”的使用展開，通過創(chuàng)設(shè)情境討論補血劑的儲存、使用效果，討論Fe2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化，從而發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)（如圖1）。

五、教學(xué)流程

[環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 創(chuàng)設(shè)情境，引入課題 展示補鐵藥物成分與硫酸亞鐵片使用說明書，引導(dǎo)學(xué)生思考藥片包裹糖衣的原因 分析思考后，得出糖衣作用——防止Fe2+接觸空氣 從真實情境出發(fā)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探究興趣，讓學(xué)生認識到化學(xué)與生活息息相關(guān)，從生活世界走進化學(xué)世界，體現(xiàn)化學(xué)的實用價值 理論分析，提出問題 提出問題1：“Fe2+如何轉(zhuǎn)化為Fe3+？”，問題2：“加入哪些物質(zhì)能使Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+？”，引導(dǎo)學(xué)生從氧化還原反應(yīng)的角度進行分析。

進而提出問題3“該如何區(qū)分Fe2+和Fe3+？”，介紹KSCN溶液。

【板書】

一、Fe3+ 的檢驗

Fe3+ + 3SCN- = Fe（SCN）3 小組討論分析化合價得出Fe2+在此過程中失電子被氧化，需要加入氧化劑，同時歸納出常見的氧化劑。

觀察Fe3+與SCN-結(jié)合的特殊現(xiàn)象——血紅色 遵循“問題啟發(fā)”的教學(xué)原則，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會利用舊知識解決新問題，發(fā)展知識遷移能力;教師利用氧化還原反應(yīng)，引導(dǎo)從“宏觀”（元素化合價）到“微觀”（電子得失），揭示Fe2+與Fe3+轉(zhuǎn)化原理 小組合作，解決問題 引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)課本所提供的素材，分小組設(shè)計實驗方案：Fe2+能否被氧化為Fe3+。

【板書】

二、Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+

2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3++ 2Cl-

引導(dǎo)學(xué)生探討KSCN的滴加順序問題。

引導(dǎo)學(xué)生從環(huán)保角度出發(fā)，對實驗藥品以及實驗儀器進行改進。

【板書】

2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++ 2H2O 學(xué)生分小組進行實驗設(shè)計，得出實驗方案：

方案1：FeSO4溶液→KSCN溶液→氯水;

方案2：FeSO4溶液→氯水→KSCN溶液。

評價兩個實驗方案后，得出結(jié)論：為了檢驗FeSO4溶液未存在Fe3+，因此得先滴加KSCN溶液。

學(xué)生進行實驗操作（如圖2），記錄實驗現(xiàn)象。

圖2? Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+的實驗操作 通過對實驗方案的討論，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力和質(zhì)疑精神。

對實驗方案進行改進，滲透綠色化學(xué)理念;通過實驗驗證猜想，發(fā)展實驗觀，培養(yǎng)嚴謹務(wù)實的科學(xué)態(tài)度 資料過渡，引出問題 觀看視頻：補鐵劑與維C（Vc）同時服用效果，引出Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+問題 分析得出這是一個還原過程，歸納常見的還原劑 此設(shè)計呼應(yīng)導(dǎo)入，銜接過渡自然，同時為下一環(huán)節(jié)的實驗改進奠定基礎(chǔ);在分析Vc作用原理的這一過程中，體驗化學(xué)的社會價值，增強學(xué)好化學(xué)的信念 自主探究，學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化 引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗探究：Fe3+能否被還原為Fe2+。

【板書】

三、Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+

2Fe3+ + Fe = 3Fe2+

提出問題：“是否通過實驗驗證Vc的作用？如何驗證加入過量鐵粉之后，溶液中存在的是Fe2+？”。

指導(dǎo)學(xué)生利用實驗室所提供裝置（如下圖）進行實驗。

圖3? ?Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+的實驗裝置 得出實驗方案：FeCl3溶液→KSCN溶液→過量的鐵粉。

學(xué)生對實驗方案進行改進：FeCl3溶液→KSCN溶液→Vc溶液→H2O2溶液。

小組實驗，觀察，記錄實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論 增加滴加H2O2溶液這一環(huán)節(jié)，加強了學(xué)生對Fe3+與Fe2+的相互轉(zhuǎn)化的條件的認識，同時能夠檢驗學(xué)生在第三環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)效果，將評價與課堂教學(xué)緊密聯(lián)系;用維C進行實驗，使情境的運用有始有終，同時體現(xiàn)了化學(xué)的實用價值;新的實驗裝置能夠?qū)崿F(xiàn)Fe3+與Fe2+的相互轉(zhuǎn)化，操作簡便，且可重復(fù)使用，強化“綠色化學(xué)”理念，增強學(xué)生的社會責(zé)任感 拓展延伸，學(xué)以致用 提問問題：“配制FeSO4溶液時應(yīng)注意的問題”;

展示工業(yè)印刷電路板的流程。

作業(yè)：

在FeCl3和CuCl2的混合液中逐漸加入鐵粉，溶液中Fe2+的物質(zhì)的量濃度和加入鐵粉的物質(zhì)的量之間關(guān)系如圖所示。則該溶液中FeCl3與CuCl2的物質(zhì)的量濃度之比為（? ?）

A.3∶1? ? B.1∶2

C.2∶1? ? D.1∶1

思考，回答問題 本環(huán)節(jié)主要是設(shè)置遷移性的學(xué)習(xí)情境，使學(xué)生產(chǎn)生如何運用所學(xué)知識解決問題的欲望，從而實現(xiàn)學(xué)以致用。聯(lián)系實際，將化學(xué)知識與STS問題有機結(jié)合，使學(xué)生從學(xué)科價值上體驗化學(xué)的社會價值，進而增強學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

通過習(xí)題，了解學(xué)生的掌握情況，同時讓學(xué)生對知識進行內(nèi)化吸收 ]

六、教學(xué)反思

本節(jié)課圍繞補血劑展開，讓學(xué)生體驗到化學(xué)與生活的緊密關(guān)系，深刻體驗到化學(xué)的實用價值。通過對Fe3+與Fe2+的相互轉(zhuǎn)化條件的分析，從宏觀到微觀，發(fā)展“宏觀辨識”“微觀探析”與“變化觀念”核心素養(yǎng)，讓學(xué)生再次體驗化學(xué)是一門從微觀結(jié)構(gòu)揭示宏觀性質(zhì)的學(xué)科。在實驗探究的過程中，培養(yǎng)學(xué)生提出問題和假設(shè)的能力以及進行科學(xué)觀察和科學(xué)探究的能力，讓學(xué)生體驗科學(xué)的探究方法，強化“猜想與假設(shè)——驗證——再發(fā)展”的探究過程，發(fā)展“證據(jù)推理”“模型認知”與“科學(xué)探究”核心素養(yǎng)。同時對實驗方案進行改進，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力，體驗科學(xué)探究的樂趣，同時進行環(huán)保教育，幫助學(xué)生形成綠色化學(xué)思想，發(fā)展“創(chuàng)新意識”與“社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

化學(xué)核心素養(yǎng)的形成，這是一個日積月累的過程，是隱藏于各階段化學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)中。因此教師要認真研讀新課程標準，鉆研教材所含的知識的同時，挖掘教材背后隱藏的素養(yǎng)意義，結(jié)合學(xué)生的生活實際，合理使用教學(xué)手段和方法，幫助學(xué)生自主構(gòu)建學(xué)習(xí)框架，從而使化學(xué)核心素養(yǎng)得到發(fā)展。

[參 考 文 獻]

[1]施久銘.核心素養(yǎng)：為了培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”[J].人民教育，2014（10）.

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[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2017.

[4]姜言霞，王磊，支瑤.元素化合物知識的教學(xué)價值分析及教學(xué)策略研究[J].課程·教材·教法，2016（9）.

[5]周明榮.基于化學(xué)核心素養(yǎng)的“教—學(xué)—評”一致性時間探索——以《生命的基礎(chǔ)——蛋白質(zhì)》一課教學(xué)為例[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2018（12）.

[6]鄭長龍.“素養(yǎng)為本”的化學(xué)課堂教學(xué)的設(shè)計與實施[J].課程·教材·教法，2018（4）.

（責(zé)任編輯：張華偉）