“素養(yǎng)為本”的主題式教學(xué)實(shí)踐與反思
——以“Fe3+與Fe2+的檢驗(yàn)及相互轉(zhuǎn)化”為例

廣東陽江市兩陽中學(xué)（529500） 李婷妹

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》（簡稱課標(biāo)）的基本理念中提到，重視開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，倡導(dǎo)真實(shí)問題情境的創(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)方式的改變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力［1］。

化學(xué)主題式教學(xué)立足生活實(shí)際，結(jié)合前沿科學(xué)技術(shù)信息材料創(chuàng)設(shè)情境，由教師圍繞主題設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)學(xué)生思考及探究，讓學(xué)生通過查閱資料、做實(shí)驗(yàn)等多樣化的方式去學(xué)習(xí)新知識(shí)，并運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)分析解決問題，使學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到提升［2］。

筆者以人教版化學(xué)教材必修第一冊第三章第一節(jié)“鐵及其化合物”中“Fe3+與Fe2+的檢驗(yàn)及相互轉(zhuǎn)化”為例，開展“素養(yǎng)為本”的主題式教學(xué)，并進(jìn)行反思。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

課標(biāo)中提出“鐵及其化合物的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)是學(xué)生必做的實(shí)驗(yàn)，通過建立“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)知模型，外顯學(xué)生的思維過程，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)。

本節(jié)課以“Fe3+與Fe2+的檢驗(yàn)及相互轉(zhuǎn)化”為主題，創(chuàng)設(shè)檢驗(yàn)久置FeSO4溶液是否變質(zhì)的問題情境，讓學(xué)生小組合作探究，促使學(xué)生學(xué)會(huì)建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系；布置任務(wù)讓學(xué)生查閱資料了解鐵鹽在生活中的應(yīng)用，進(jìn)而深刻認(rèn)識(shí)到化學(xué)可以讓生活更美好，使學(xué)生產(chǎn)生“努力學(xué)好化學(xué)”的社會(huì)責(zé)任感。

二、教學(xué)思路

筆者結(jié)合“Fe3+與Fe2+的檢驗(yàn)及相互轉(zhuǎn)化”主題內(nèi)容創(chuàng)設(shè)“紅酒變白酒”的有趣情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案，并開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)施主題式教學(xué)旨在發(fā)揮學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，提高學(xué)生的思考能力、探究能力以及解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。具體的教學(xué)思路如圖1所示。

圖1 教學(xué)思路

三、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一 Fe3+與Fe2+的檢驗(yàn)

【情境導(dǎo)入】同學(xué)們，你們知道怎么調(diào)制“紅酒”嗎？現(xiàn)在我手上有一杯“白酒”，往里面添加試劑1就可以調(diào)制“紅酒”，再往里添加試劑2，“紅酒”顏色就會(huì)褪去變回“白酒”（如圖2）。同學(xué)們想知道其中的奧秘嗎？

圖2 調(diào)制“紅酒”和“白酒”

【過渡】同學(xué)們要想知道酒里的秘密，需要先學(xué)習(xí)Fe3+的檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有兩瓶失去標(biāo)簽的FeSO4溶液和Fe2（SO4）3溶液（溶液較稀，無法通過肉眼辨色來區(qū)分）。請用盡可能多的方法鑒別這兩種溶液。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】取樣，滴加幾滴KSCN 溶液或NaOH溶液進(jìn)行鑒別。

【小結(jié)】

①往待測液中滴加幾滴KSCN 溶液，若變血紅色，證明待測液中含有Fe3+，原理是Fe3++3SCN-＝Fe（SCN）3（血紅色）。

②往待測液中滴加幾滴NaOH 溶液，若生成紅褐色沉淀，證明待測液中含有Fe3+，原理是Fe3++3OH-＝Fe（OH）3↓（紅褐色）。

設(shè)計(jì)意圖：通過“紅酒變白酒”的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生樂學(xué)、善學(xué)，滿足課標(biāo)提出的主題內(nèi)容情境化要求；解釋溶液顏色變血紅色的本質(zhì)原因，讓學(xué)生深入理解Fe3+的檢驗(yàn)原理，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”核心素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)二 Fe3+與Fe2+之間的相互轉(zhuǎn)化

【提問】實(shí)驗(yàn)室有一瓶久置的FeSO4溶液，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)鑒別該溶液是否變質(zhì)。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】取1～2 mL FeSO4溶液于試管中，滴加1～2 滴KSCN 溶液。若溶液顏色變血紅色，則證明FeSO4溶液變質(zhì)，否則沒變質(zhì)。

【過渡】用什么辦法可恢復(fù)變質(zhì)的FeSO4溶液？

【提問】回顧“紅酒變白酒”魔術(shù)，請同學(xué)們從氧化還原反應(yīng)的角度去分析Fe3+與Fe2+之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。

【學(xué)生分析】Fe2+要轉(zhuǎn)化成Fe3+，須發(fā)生氧化反應(yīng)，可通過加氧化劑（如過氧化氫、氧氣或硝酸）來實(shí)現(xiàn)；Fe3+要轉(zhuǎn)化成Fe2+，須發(fā)生還原反應(yīng)，可通過加還原劑（如鐵粉、銅粉或氫硫酸）來實(shí)現(xiàn)。

【PPT 展示】總結(jié)Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe2+常用的還原劑以及Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+常用的氧化劑（如圖3）。

圖3

設(shè)計(jì)意圖：設(shè)置判斷實(shí)驗(yàn)室久置FeSO4溶液是否變質(zhì)這一問題，目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用剛學(xué)的檢驗(yàn)Fe3+的知識(shí)去解決問題，通過學(xué)以致用加深理解；通過提問“用什么辦法可恢復(fù)變質(zhì)的FeSO4溶液”，使問題深度層層遞進(jìn)，進(jìn)一步引出本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容“Fe3+與Fe2+之間的相互轉(zhuǎn)化”，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用氧化還原反應(yīng)的理論及知識(shí)分析和解決相關(guān)問題，提升學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生遷移知識(shí)的能力和“模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)。

【提問】怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明Fe3+與Fe2+發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化？請以小組為單位進(jìn)行討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，開展探究實(shí)驗(yàn)以得出結(jié)論。

［實(shí)驗(yàn)室提供的試劑有H2O2溶液（H+）、KSCN溶液、氯水、鐵粉、FeSO4溶液、Fe2（SO4）3溶液］

【教師引導(dǎo)】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)前，首先選定氧化劑和還原劑，其次思考三個(gè)問題：①驗(yàn)證Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+前要考慮Fe2+是否變質(zhì)嗎？②加什么試劑可使Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+？③如何驗(yàn)證生成了Fe3+？同樣地，驗(yàn)證Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe2+也需考慮以上三個(gè)問題。

【組1方案】Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+：取1～2 mL FeSO4溶液于試管中，先滴加2 滴氯水，再滴加2 滴KSCN 溶液，若溶液顏色變血紅色，則證明FeSO4被氧化成Fe2（SO4）3。

【組2 方案】Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+：滴加KSCN 溶液和滴加氯水的前后順序與組1 方案不同。取1～2 mL FeSO4溶液于試管中，先滴加2 滴KSCN 溶液（無明顯現(xiàn)象），后滴加2 滴氯水，若溶液顏色變血紅色，則證明FeSO4被氧化成Fe2（SO4）3。

【教師評價(jià)】組2 方案更優(yōu)，因?yàn)橄鹊渭覭SCN溶液可排除FeSO4變質(zhì)產(chǎn)生的干擾。

【提問】如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe2+？

【組3 方案】Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe2+：取1～2 mL 的Fe2（SO4）3溶液于試管中，滴加2 滴KSCN 溶液，溶液顏色變血紅色，再加入適量的鐵粉或VC，若溶液血紅色消失，則證明Fe2（SO4）3被還原成FeSO4。

【教師評價(jià)】同學(xué)們設(shè)計(jì)的方案很合理，思路清晰。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)展示并匯總（見表1）。

表1 “Fe3+與Fe2+的相互轉(zhuǎn)化”實(shí)驗(yàn)匯總

【提問】用什么辦法可恢復(fù)變質(zhì)的FeSO4溶液？怎樣驗(yàn)證FeSO4溶液是否完全變質(zhì)？

【學(xué)生回答】可以加鐵粉恢復(fù)變質(zhì)的FeSO4溶液；可以滴加幾滴酸性高錳酸鉀溶液，若溶液褪色，則說明FeSO4溶液部分變質(zhì)，否則完全變質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及探究，并開展組內(nèi)討論和組間交流，從而使學(xué)生碰撞出思維的火花，突破難點(diǎn)獲得最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作的精神和嚴(yán)謹(jǐn)求知的科學(xué)態(tài)度；使用希沃授課助手進(jìn)行手機(jī)投屏，展示小組探究實(shí)驗(yàn)的過程，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的興趣；讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察、討論、分析現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，提升學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等核心素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)三 Fe元素在生活中的應(yīng)用

【過渡】同學(xué)們通過查閱資料了解了鐵元素在生活中的應(yīng)用，那么鐵元素在生活中扮演什么角色呢？鐵元素是組成血紅蛋白、肌紅蛋白和腦紅蛋白的重要元素。鐵元素會(huì)影響人體的免疫系統(tǒng)，它參與人體內(nèi)氧的運(yùn)輸與儲(chǔ)存以及能量代謝，與我們的健康息息相關(guān)。

【PPT展示】血紅蛋白相關(guān)圖片（如圖4）。

圖4 血紅蛋白相關(guān)圖片

【生活情境1】人貧血時(shí)需要吃補(bǔ)鐵劑——硫酸亞鐵片。

藥品名稱：補(bǔ)鐵片成分：本品每片含亞鐵0.1克性狀：本品為薄膜衣片，除去薄膜衣后顯暗黃色藥物相互作用：與維生素C 同服，有助于本品的吸收

【信息提示】人體能吸收的離子是亞鐵離子。

【提問】為什么與維生素C 同服有助于本品吸收？

【學(xué)生回答】因?yàn)榱蛩醽嗚F容易被氧化，而維生素C可以抗氧化。

【小結(jié)】亞鐵離子具有還原性，容易被氧化成三價(jià)鐵，三價(jià)鐵不易被吸收，而同時(shí)服用維生素C 有助于亞鐵離子抗氧化，提高鐵元素的吸收率。此外，食物中的鐵一般以三價(jià)鐵的形式存在，食用維生素C還可以提高食物中鐵元素的吸收率。

【生活情境2】健康飲食，通過食療補(bǔ)鐵。

【過渡】我們平時(shí)如何補(bǔ)充鐵元素？

【PPT展示】吃富含鐵元素的食物。

【提問】飯后吃水果更健康，為什么？

【學(xué)生回答】水果富含維生素C，有利于鐵元素的吸收。富含維生素C 的水果有獼猴桃、草莓、柑橘、柚子、蘋果等。

設(shè)計(jì)意圖：介紹鐵元素在生活中的應(yīng)用，拓展學(xué)生視野，讓學(xué)生了解鐵元素是構(gòu)成血紅蛋白的重要元素，與我們的健康息息相關(guān)；讓學(xué)生了解常見的富含鐵元素的水果蔬菜，使學(xué)生學(xué)會(huì)用已學(xué)的知識(shí)來解決生活中的問題，同時(shí)深刻體會(huì)到化學(xué)對滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求有重大貢獻(xiàn)。

四、教學(xué)反思

本節(jié)課以“Fe3+與Fe2+的檢驗(yàn)及相互轉(zhuǎn)化”為主題展開教學(xué)，打破了傳統(tǒng)的“滿堂灌”教學(xué)模式，先引入主題，而后圍繞主題設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣的問題，使知識(shí)問題化，問題情境化，情境生活化?！癋e3+與Fe2+的相互轉(zhuǎn)化”的教學(xué)采用探究實(shí)驗(yàn)的方式，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論，得出最優(yōu)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣、善于合作的能力、敢于批評與質(zhì)疑的精神、證據(jù)推理的能力以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。主題式教學(xué)對教師來說充滿了挑戰(zhàn)，需要教師充分備課，查找資料，把握好問題的設(shè)計(jì)技巧，使問題間既有聯(lián)系又有遞進(jìn)，構(gòu)架清晰的知識(shí)脈絡(luò)。學(xué)生很喜歡這種有情境有主題的課堂，它能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。