基于真實(shí)情境巧用問題串

林秋婷 曾雪飛

摘要：以梔子花患黃化病需要補(bǔ)鐵作為教學(xué)情境，以“鐵肥中鐵以什么形式存在——鐵肥是否變質(zhì)——鐵肥是否完全變質(zhì)——變質(zhì)鐵肥能否重新利用”等問題串推動(dòng)教學(xué)，將鐵的價(jià)-類二維圖、相互轉(zhuǎn)化、實(shí)際應(yīng)用等內(nèi)容融合其中。通過真實(shí)的情境和完整的科學(xué)探究脈絡(luò)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任、證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：真實(shí)情境;問題串;化學(xué)核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1008-0546（2022）03x-0032-03??? 中圖分類號(hào)：G632.41??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.03x.008

教育家第斯多惠曾言：“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于激勵(lì)、喚醒、鼓舞學(xué)生，使學(xué)生樂于學(xué)習(xí)。”基于真實(shí)情境的教學(xué)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最好手段?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》要求開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，倡導(dǎo)真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變[1]。落實(shí)“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，可以結(jié)合精心設(shè)計(jì)的問題串進(jìn)行。問題串基于情境設(shè)置，通過環(huán)環(huán)相扣的問題，引領(lǐng)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)?？傊?，真實(shí)情境和問題串的結(jié)合能使課堂教學(xué)設(shè)計(jì)更加有效“鐵及其化合物間的轉(zhuǎn)化”的教學(xué)內(nèi)容可以創(chuàng)設(shè)大量與具體生產(chǎn)生活相關(guān)的真實(shí)情境[2]。通過挖掘情境價(jià)值，設(shè)置問題串厘清教學(xué)脈絡(luò)，有利于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)。

一、教材簡析

本節(jié)課內(nèi)容選自蘇教版化學(xué)必修第二冊專題九第二單元，本節(jié)課教材知識(shí)體系打破了以往元素化合物知識(shí)學(xué)習(xí)中的“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—制備—用途”的傳統(tǒng)模式，而是從提出問題、分析問題與解決問題入手，利用“反應(yīng)條件的合理選擇”，從設(shè)計(jì)制備氯化鐵人手，著重從氧化還原角度學(xué)習(xí)Fe²⁺與Fe³⁺的相互轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識(shí)的能力。鐵是日常生活中應(yīng)用最廣泛、學(xué)生最熟悉的金屬，是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的唯一一種過渡金屬元素，其化合價(jià)的可變性是金屬化合物轉(zhuǎn)化的重要基礎(chǔ)知識(shí)，也是應(yīng)用氧化還原反應(yīng)基本原理分析、解決問題的重要素材，是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程必須具備的基礎(chǔ)知識(shí)與關(guān)鍵能力。利用真實(shí)情境素材，探究鐵及其化合物的相互轉(zhuǎn)化，在途徑設(shè)計(jì)上表現(xiàn)出豐富性，為學(xué)生提供了很好的相互學(xué)習(xí)、合作探究的機(jī)會(huì)。

二、學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)學(xué)過鈉、鎂及其化合物的知識(shí)，具備了學(xué)習(xí)元素化合物的基本方法和思路。但是鐵這種過渡金屬元素學(xué)生是第一次接觸，它的可變化合價(jià)是區(qū)別于主族金屬元素的重要部分。鐵的變價(jià)延伸出的多種化合物與氧化還原反應(yīng)的結(jié)合會(huì)使學(xué)生感到思維混亂。除此之外，高一的學(xué)生雖然具備一定的實(shí)驗(yàn)技能，但是學(xué)生對(duì)如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究式的學(xué)習(xí)缺乏經(jīng)驗(yàn)，這需要教師設(shè)計(jì)好問題串幫助學(xué)生梳理思路，避免實(shí)驗(yàn)探究的盲目性，借助價(jià)-類二維圖建立起知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

三、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)分析

這部分的重點(diǎn)內(nèi)容是結(jié)合氧化還原知識(shí)分析Fe²⁺與Fe³⁺的相互轉(zhuǎn)化，能根據(jù)已有知識(shí)探究二者相互轉(zhuǎn)化方案，構(gòu)建“鐵三角”的轉(zhuǎn)化模型。這部分內(nèi)容的難點(diǎn)在于學(xué)生不能充分理解Fe²⁺與Fe³⁺相互轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，對(duì)鐵及其化合物的知識(shí)存在混亂記憶，因此對(duì)反應(yīng)條件的選擇常出現(xiàn)錯(cuò)誤。例如在制備FeCl₂時(shí)學(xué)生常誤選擇Fe和Cl₂等。

四、問題串及素養(yǎng)目標(biāo)

“探究鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化”的問題串和蘊(yùn)含的素養(yǎng)目標(biāo)見表1。

五、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一??? 鐵肥中的鐵元素以什么形式存在？

[PPT]患病的梔子花和文獻(xiàn)資料，資料顯示梔子花患病主要由于缺鐵。

[教師]咨詢花店老板，購買了鐵肥。鐵肥的使用方法為溶解到水里，對(duì)患病植株葉面噴施。

[實(shí)物展示]花店購買的鐵肥。

[教師]觀察鐵元素在周期表中的位置，它和主族金屬元素相比在化合價(jià)上有什么不同？

[學(xué)生]鐵有變價(jià)。主族金屬元素沒有變價(jià)。

[教師]請以化合價(jià)為橫坐標(biāo)，物質(zhì)類別為縱坐標(biāo)，繪制鐵的價(jià)-類二維圖。

[學(xué)生]繪制價(jià)-類二維圖。

[PPT]展示繪制結(jié)果，討論鐵肥可能的存在形式?；仡欒F的常見氧化物。并根據(jù)鐵肥能溶于水，推測鐵肥應(yīng)該以鐵鹽的形式存在。

設(shè)計(jì)意圖：一個(gè)好的教學(xué)情境，應(yīng)該是能不斷產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力與興趣[2]。本節(jié)課以梔子花黃化病需要補(bǔ)充鐵肥，鐵肥中的鐵以什么形式存在作為引入，一下子吸引了學(xué)生的興趣，讓學(xué)生明白本節(jié)課在社會(huì)生活中的價(jià)值。此外，這一環(huán)節(jié)讓學(xué)生建構(gòu)鐵的價(jià)-類二維圖，并根據(jù)信息推測鐵肥中鐵的存在形式，目的在于診斷學(xué)生對(duì)鐵的化合物的歸納能力以及培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決生活中簡單的化學(xué)問題。

環(huán)節(jié)二??? Fe²⁺和Fe³⁺的鑒別方法

[教師]鐵肥中的鐵元素是以二價(jià)鐵還是三價(jià)鐵形式存在呢？

[學(xué)生]推測是二價(jià)鐵，因?yàn)殍F肥呈綠色。

[教師]觀察法是我們鑒別物質(zhì)最常用的一種方法，氯化亞鐵呈綠色，氯化鐵呈黃色。但如果這兩種溶液的濃度太低的話，顏色就不便觀察了。信息提示：硫氰化鉀可以用來檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子。三價(jià)鐵離子遇到硫氰化鉀呈現(xiàn)血紅色，而亞鐵離子遇硫氰化鉀無顏色變化。

[演示實(shí)驗(yàn)]在氯化亞鐵和氯化鐵溶液中分別加入硫氰化鉀溶液。

[教師]還可以怎么鑒別這兩種離子呢？

[學(xué)生]觀察價(jià)-類二維圖，可以加堿，讓其變?yōu)槌恋韥龛b別。

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]在氯化亞鐵和氯化鐵溶液中分別加入氫氧化鈉溶液。

[學(xué)生]氯化亞鐵中加入氫氧化鈉溶液呈現(xiàn)灰綠色的沉淀，氯化鐵中加氫氧化鈉是紅褐色的沉淀。

[教師]信息提示：氫氧化亞鐵是淺綠色的。之所以觀察到灰綠色是因?yàn)闅溲趸瘉嗚F很不穩(wěn)定，易被氧化。不管如何，兩支試管的顏色確實(shí)不一樣，我們可以通過滴加氫氧化鈉的方式鑒別亞鐵離子和三價(jià)鐵離子。

設(shè)計(jì)意圖：解決問題需要一定量知識(shí)和工具，給學(xué)生提供必備的檢驗(yàn)亞鐵離子和三價(jià)鐵離子的工具，是為了讓學(xué)生在接下來的問題解決中思路更加有脈絡(luò)。

環(huán)節(jié)三如何檢驗(yàn)鐵肥是否變質(zhì)？

[過渡]鐵肥的主要成分是硫酸亞鐵，是以亞鐵鹽的形式存在的?？墒俏矣昧艘欢螘r(shí)間，發(fā)現(xiàn)植物的黃化病并沒有好轉(zhuǎn)。我猜測是鐵肥變質(zhì)了，同學(xué)們能否幫我設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證？

[學(xué)生]取鐵肥溶解到水里，滴加硫氰化鉀溶液。

[學(xué)生]滴加硫氰化鉀溶液觀察到變紅，說明鐵肥變質(zhì)了。

[追問]鐵肥變質(zhì)了，從氧化還原的角度來看，從+2價(jià)轉(zhuǎn)化為+3的鐵化合價(jià)是升高的，是和哪類物質(zhì)反應(yīng)才能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化？

[學(xué)生]氧化劑氧氣

環(huán)節(jié)四??? 鐵肥是否完全變質(zhì)？

[學(xué)生]這個(gè)問題的關(guān)鍵是檢驗(yàn)二價(jià)鐵離子。如果完全變質(zhì)就沒有二價(jià)鐵離子了。它具有還原性，因此可以加入酸性高錳酸鉀溶液，觀察紫色是否褪去。

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]向溶解的鐵肥中滴加酸性高錳酸鉀溶液。

[學(xué)生]紫色褪去，說明鐵肥沒有完全變質(zhì)。

環(huán)節(jié)五變質(zhì)鐵肥能否重新利用？

[教師]三價(jià)鐵植物不能吸收，從氧化還原的角度考慮，該如何做才能變?yōu)槟軌虮恢参镂盏亩r(jià)鐵？

[學(xué)生]加還原劑鐵粉。

[教師]請大家往滴加了硫氰化鉀的鐵肥中加入少量鐵粉，觀察現(xiàn)象。

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]

[結(jié)論]血紅色褪去，說明三價(jià)鐵離子已經(jīng)被還原成亞鐵離子。

[教師]鐵粉可以還原三價(jià)鐵離子，其他金屬單質(zhì)行不行呢？

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]用玻璃棒蘸取少量的30%FeCl₃溶液，在銅片上畫一個(gè)你喜歡的圖形，放置片刻后，用少量水將銅片上的溶液沖到小燒杯中，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并分析原因。

[學(xué)生]銅片被腐蝕，2Fe³⁺+Cu===2Fe²⁺+Cu²⁺

[教師]亞鐵離子和三價(jià)鐵離子之間可以相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)然他們都可以從鐵單質(zhì)變化過去。不妨再結(jié)合價(jià)-類二維圖，可以幫助我們把零散的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化。

請同學(xué)們思考，如果要制備氯化鐵，可以有哪些途徑呢？

[學(xué)生]結(jié)合價(jià)-類二維圖討論可能途徑。

[過渡]梔子花患黃化病需要的是亞鐵鹽，通過剛才的學(xué)習(xí)我們已經(jīng)知道可以利用鐵粉的還原性將變質(zhì)的鐵肥重新利用。但是家里一般不會(huì)備有鐵粉，提示大家維生素C有還原性，能將三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵。我將維生素C溶解在鐵肥中，使用后梔子花果然好轉(zhuǎn)了。

[學(xué)以致用]請同學(xué)們討論為何補(bǔ)鐵劑和維生素C同服效果更好？為何飯后不宜引用濃茶？

[總結(jié)]今天的研究課題來源于生活中的真實(shí)情境，通過小組討論、設(shè)計(jì)方案、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，從而得出結(jié)論，再將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到生產(chǎn)、生活中，可以歸納為起源于生活、形成于課本、應(yīng)用于生活，這是完整的科學(xué)探究脈絡(luò)。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)運(yùn)用角色模擬法讓學(xué)生綜合應(yīng)用Fe²⁺和Fe³⁺相互轉(zhuǎn)化、Fe²⁺和Fe³⁺鑒別與檢驗(yàn)等內(nèi)容討論變質(zhì)鐵肥的重新利用，綜合評(píng)價(jià)并鞏固提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。使學(xué)生今后能對(duì)與化學(xué)有關(guān)的問題進(jìn)行理性思考，從而做出正確的價(jià)值判斷，提升“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”這一核心素養(yǎng)。

六、教學(xué)反思

本節(jié)課以梔子花患黃化病真實(shí)情境為導(dǎo)入，以“鐵肥中鐵以什么形式存在——鐵肥是否變質(zhì)——鐵肥是否完全變質(zhì)——變質(zhì)鐵肥能否重新利用”等問題串推動(dòng)教學(xué)，突出了學(xué)生的主體地位，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。在教學(xué)過程中設(shè)置了豐富的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，既探究了問題又培養(yǎng)了動(dòng)手能力。課堂上真實(shí)情境和問題串相互滲透，師生互動(dòng)良好，在課堂小結(jié)后及時(shí)進(jìn)行知識(shí)應(yīng)用，趁熱打鐵鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)成果，課堂首尾呼應(yīng)，脈絡(luò)清晰。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙毅.創(chuàng)設(shè)情境培育素養(yǎng)——以“含鐵化合物間的轉(zhuǎn)化”課堂教學(xué)情境設(shè)置為例[J].化學(xué)教與學(xué)，2020（07）：68- 70.