“硫酸亞鐵銨的制備”一課的主題式教學(xué)設(shè)計

譚琪

摘要：以“硫酸亞鐵銨的制備”為例，創(chuàng)設(shè)主題情境，采用化學(xué)實驗與探究任務(wù)相結(jié)合的方式形成具體操作流程，建立物質(zhì)制備思維模型，實現(xiàn)學(xué)科知識的整合、提煉和充實，讓學(xué)生形成探究式學(xué)習(xí)的基本方法，提升學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：主題式：物質(zhì)制備;硫酸亞鐵銨：學(xué)科核心素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（ 2022 ）09x-0043-03 中圖分類號：G632.41 文獻標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.09x.011

一、教學(xué)主題內(nèi)容分析

“主題式”教學(xué)（見圖1）是指在教學(xué)中確定主題后，以問題解決或項目探究形式對原有教材知識體系進行二次重組，將課本知識與現(xiàn)實生活、社會實際問題相連，達成學(xué)習(xí)主題的完善。先確定一個主題，該主題可以是物質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)、工業(yè)流程圖甚至是習(xí)題，以主題串聯(lián)起多個知識點，并利用真實情境解決實際問題。[1]肖平認(rèn)為主題教學(xué)是圍繞某主題，讓學(xué)生借助各種探究活動以及與主題相關(guān)的各種資源，使學(xué)生的認(rèn)知發(fā)生遷移;[2]顧小清認(rèn)為主題教學(xué)是一種新型教學(xué)模式，通過讓學(xué)生自主參與活動，促進學(xué)生多元智能的發(fā)展。[3]

“硫酸亞鐵銨的制備”是高中化學(xué)學(xué)習(xí)中重要的物質(zhì)制備實驗，它是高一“鐵的重要化合物”的知識延伸，通過以化學(xué)反應(yīng)原理知識為基礎(chǔ)，采用物質(zhì)“化合價一物質(zhì)類別”二維圖作為工具，學(xué)生自主設(shè)計實驗并制備物質(zhì)，提升學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)，實現(xiàn)學(xué)生動手能力和實驗創(chuàng)新能力的升華。另一方面，通過引導(dǎo)學(xué)生自主深度挖掘和剖析情境，依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息弄清實驗原理，通過分析流程、抓取關(guān)鍵詞和審讀問題等確定實驗操作，建立解決實驗制備問題的思維框架，通過深層次理解知識，主動建構(gòu)物質(zhì)制備知識體系，構(gòu)建解決這類問題的模型。

二、主題教學(xué)思維框架

基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)目標(biāo)與評價的實施及課堂活動的層層推進，結(jié)合學(xué)科核心素養(yǎng)的落實，本節(jié)課教學(xué)思維框架見圖2。

三、主題教學(xué)實施過程

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)探究興趣，關(guān)注社會熱點

[情境]用KMnO4酸性溶液滴定未知濃度的H2C2O4溶液，測定其中草酸含量。

[活動I]KMnO4不穩(wěn)定，應(yīng)該用什么試劑來標(biāo)定？

[學(xué)生]用還原劑，如硫酸亞鐵。

[教師]硫酸亞鐵不穩(wěn)定，容易被氧化，我們該如何改善呢？

[活動2]黨的十九大報告提出：“把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，努力建設(shè)美麗中國，實現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展”。大量的廢棄金屬材料，如何變廢為寶？

硫酸亞鐵銨是較穩(wěn)定的標(biāo)定試劑，可通過加工廢棄的金屬材料制得。介紹硫酸亞鐵銨的性質(zhì)、用途。

設(shè)計意圖：將社會熱點問題融入到化學(xué)課堂中，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升社會責(zé)任感和使命感，幫助學(xué)生形成CTS（化學(xué)一技術(shù)一社會）理念，樹立綠色化學(xué)思想，建立可持續(xù)發(fā)展理念。

環(huán)節(jié)二：數(shù)形結(jié)合，剖析實驗原理

[情境]展示硫酸亞鐵銨中各組分鹽的溶解度和溫度的關(guān)系（見表1）。

[活動1]請根據(jù)復(fù)鹽的性質(zhì)特點以及表1數(shù)據(jù)，分析制備硫酸亞鐵銨的原理。

[教師]利用表格數(shù)據(jù)得出的原理制取硫酸亞鐵銨晶體，讓學(xué)生寫出化學(xué)方程式。

FeSO4+ （NH4）2SO4+6 H2O=（NH4）2SO4. FeSO4.6H2O

設(shè)計意圖：借助表格數(shù)據(jù)，強化學(xué)生溶解度與溫度關(guān)系對物質(zhì)制備的重要性，學(xué)會利用溶解度的差異制備物質(zhì)，加強學(xué)生從材料提取信息的能力，明白實驗原理。

環(huán)節(jié)三：依據(jù)鐵“價一類”二維圖設(shè)計制備硫酸亞鐵方案，突出化學(xué)本色

[情境]展示鐵的化合價一物質(zhì)類別二維圖，見圖3。讓學(xué)生從氧化還原反應(yīng)或者非氧化還原的角度分析制備硫酸亞鐵的可能方案。

[活動1]以鐵單質(zhì)為原料制備硫酸亞鐵。

[學(xué)生]通過鐵的“價一類”二維圖，從氧化還原角度，依據(jù)鐵轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵的途徑，寫出離子反應(yīng)方程式。

[活動2]以氧化鐵為原料制備硫酸亞鐵。

[學(xué)生]通過鐵的“價一類”二維圖，從氧化還原反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)原理，分析出由氧化鐵作為原料制備硫酸亞鐵的途徑，寫出離子反應(yīng)方程式。

[活動3]以氫氧化鐵為原料制備硫酸亞鐵。

[學(xué)生]通過鐵的“價一類”二維圖，從氧化還原反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)原理，依據(jù)由氫氧化鐵為原料轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵的途徑，寫出離子反應(yīng)方程式。

[教師]通過組織學(xué)生小組討論，設(shè)計出鐵、氧化鐵、氫氧化鐵轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵的途徑，通過反應(yīng)方程式的書寫以及相應(yīng)物料的價格及性質(zhì)，綜合考慮，選出鐵與硫酸反應(yīng)制取硫酸亞鐵的方案。

設(shè)計意圖：復(fù)習(xí)鐵及其相關(guān)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的視角得出物質(zhì)的轉(zhuǎn)化途徑，既是對鐵的相關(guān)知識的鞏固，也是對“價一類”二維圖的應(yīng)用。

環(huán)節(jié)四：設(shè)計利用指定原料制備硫酸亞鐵銨的實驗方案。

[活動1]利用廢鐵屑、H2SO4（3 mol/L）、（NH4）2SO4（s）制備硫酸亞鐵銨。

[學(xué)生]通過小組討論，設(shè)計實驗思路，見圖4。[活動2]依據(jù)廢鐵屑中可能含有的雜質(zhì)，讓學(xué)生結(jié)合化學(xué)原理提出處理方法，引出第一階段實驗步驟。

[學(xué)生]用熱堿液除去廢鐵屑表面的油污，實驗所用溶劑水均先煮沸除去O2。

[教師]結(jié)合學(xué)生的回答，小結(jié)第一階段實驗步驟。

[活動3]結(jié)合硫酸亞鐵的性質(zhì)及溶解度與溫度的關(guān)系，思考該步驟的操作溫度及操作注意事項。

[學(xué)生] Fe2+會水解，且易被氧化，溫度過低或過高時都容易析出FeSO4.nH2O。

[教師]保持鐵屑過量，控制溶液為酸性環(huán)境;反應(yīng)過程控制溫度在50-60℃左右，適當(dāng)補充蒸餾水;趁熱過濾。

[活動4]結(jié)合硫酸亞鐵銨產(chǎn)品特點，引出第三階段實驗步驟。

[教師]稱?。∟H4）2SO4晶體，用煮沸過的水配成飽和溶液，倒入制得的FeSO4溶液中，攪拌，小火加熱，在蒸發(fā)皿中蒸發(fā)濃縮至溶液表面出現(xiàn)晶膜為止。將溶液靜置，自然冷卻，即有產(chǎn)品晶體析出。過濾（抽濾），用少量酒精洗去晶體表面附著的水分和雜質(zhì)。

設(shè)計意圖：通過對已知材料的分析及所學(xué)知識的整合，加強學(xué)生從材料提取信息的能力。通過對實驗設(shè)計及裝置的認(rèn)識，加強實驗探究能力。

環(huán)節(jié)五：創(chuàng)建模型，提升解決問題能力

本節(jié)課中，結(jié)合之前所學(xué)反應(yīng)原理、元素知識的基礎(chǔ)上，設(shè)計硫酸亞鐵銨的制備思路。以硫酸亞鐵銨為載體，掌握常規(guī)制備物質(zhì)的方法及思路，總結(jié)出物質(zhì)制備模型，見圖5。

四、教學(xué)反思

本節(jié)課采取基于化學(xué)核心素養(yǎng)的“主題式”教學(xué)。將真實的情境轉(zhuǎn)化為學(xué)生具體的活動，用情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。通過“數(shù)字信息一問題一解答”，把學(xué)生的發(fā)現(xiàn)和思考轉(zhuǎn)化為具體的探究過程，強化對核心知識的理解。物質(zhì)制備“主題式”教學(xué)具有很大的靈活性，它不一定是完整的探究過程，可以著重凸顯其中的某一個或某幾個環(huán)節(jié)。但總體要體現(xiàn)以下特點：

1.主題鮮明，激發(fā)學(xué)生熱情

精心選擇主題是“主題式”教學(xué)的關(guān)鍵，知識點與技能訓(xùn)練、化學(xué)核心素養(yǎng)提升均圍繞此主題產(chǎn)生。[4]本節(jié)課圍繞主題，為學(xué)生提供各種圖表信息，各種實驗儀器和化學(xué)藥品等學(xué)習(xí)材料，在課堂上創(chuàng)設(shè)一個個問題，激發(fā)學(xué)生實驗探究熱情。在教學(xué)過程中，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)自主探究的環(huán)節(jié)，使學(xué)生能依據(jù)問題去尋找所需要的信息，敢于提出自己的猜測，并利用實驗或者證據(jù)否定或驗證自己的設(shè)想，從而提升學(xué)生的科學(xué)探究意識。教師需要注意積累日常生活、生產(chǎn)中與化學(xué)相關(guān)的素材，學(xué)會將素材巧妙地融入到授課中，提升學(xué)生解決現(xiàn)實問題的能力，形成完善的個人知識體系。[5]

2.問題有梯度，加深學(xué)生理解

問題的設(shè)計如同樓梯，幫助學(xué)生“由淺人深”思考。通過提示信息，讓學(xué)生在獲取和處理信息的過程中，慢慢加深對核心知識的認(rèn)識，實現(xiàn)分析、類比、遷移能力的提升。無論是對硫酸亞鐵制備路線的設(shè)計，還是對硫酸亞鐵銨制備環(huán)節(jié)問題的解決，始終以不同層次的問題為主線，與已掌握的知識（化學(xué)反應(yīng)原理、元素化合物）關(guān)聯(lián)。另外，問題的設(shè)計要具有開放性，使得學(xué)生學(xué)習(xí)不僅僅只停留在表面，而是深入內(nèi)涵，提高綜合解決問題的能力，提升學(xué)科素養(yǎng)。

參考文獻

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[2] 肖平.基于主題教學(xué)的教學(xué)設(shè)計應(yīng)用研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2006.

[3]顧小清.促進IT與跨學(xué)科課程整合的主題學(xué)習(xí)模式[J].電化教育研究，2003（3）：61-65.

[4] 牟迪，“主題式復(fù)習(xí)”教學(xué)設(shè)計——家庭中針對“冠狀病毒”消毒劑的選擇與應(yīng)用[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2020（5）：48-50.

[5]周春美，周青山，“主題式復(fù)習(xí)教學(xué)”設(shè)計：墨粉中鐵氧化物的探究[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2019（9）：65-68.