基于核心素養(yǎng)的“鐵的重要化合物”教學(xué)設(shè)計研究

鐘雪蓮 何利緩

[ 作者簡介 ]

鐘雪蓮，女，廣東南海人，黔南民族師范學(xué)院，副教授，碩士，研究方向：大學(xué)教育與中學(xué)化學(xué)教育。

何利緩，女，貴州荔波人，黔南民族師范學(xué)院，本科，研究方向：中學(xué)化學(xué)教育。

[ 項目名稱 ]

2021年貴州省高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項目“師范專業(yè)認證視域下的《化學(xué)教學(xué)論》課程改革實踐研究”，編號：2021332。

2020年黔南民族師范學(xué)院教育質(zhì)量提升工程項目“師范類專業(yè)認證背景下的《化學(xué)教學(xué)論》課程改革與實踐研究”，項目編號：2020xjg0102。

2018年黔南民族師范學(xué)院創(chuàng)新基金項目“基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的中學(xué)化學(xué)課堂轉(zhuǎn)型實踐研究”，編號QNSY2018SD002。

[ 摘要 ]

文章基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，對“鐵的重要化合物”展開教學(xué)設(shè)計，從鐵的性質(zhì)到不同價態(tài)下的化合物展開研究，探索了證據(jù)推理與模型建構(gòu)、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任等素養(yǎng)的培養(yǎng)。

[ 關(guān)鍵詞 ]

核心素養(yǎng)；鐵的重要化合物；教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G42

文獻標識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.15.047

為順應(yīng)新時代需求，教育部啟動了普通高中課程標準修訂工作?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）》基于學(xué)科本質(zhì)，凝練了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。[1]化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，明確了學(xué)生通過化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)，逐步形成正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，這反映了當下立德樹人的基本要求和學(xué)生未來發(fā)展的重要價值。

“鐵的重要化合物”在高中化學(xué)教學(xué)中占據(jù)主要地位，目標是幫助學(xué)生形成研究元素化合物性質(zhì)的思路和方法[2]。運用實驗探究，可以體現(xiàn)教學(xué)中的化學(xué)思維和科學(xué)探究方法，也為實現(xiàn)科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。綜上，本文以“鐵的重要化合物”為例，展開基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計研究。

1 “鐵的重要化合物”教學(xué)設(shè)計前期分析

1.1 教材分析——凸顯核心素養(yǎng)理念

“鐵的重要化合物”位于《普通高中教科書 化學(xué)（必修）第一冊》第三章第一節(jié)。這節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)對于強化學(xué)生從物質(zhì)類別、元素價態(tài)變化角度認識物質(zhì)性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的意識和能力有著非常重要的意義[3]。除此之外，本節(jié)內(nèi)容在培養(yǎng)模型認知素養(yǎng)、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任素養(yǎng)等方面都有著豐富的內(nèi)涵。

1.2 學(xué)情分析——需培養(yǎng)的核心素養(yǎng)

在此之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過有關(guān)金屬鈉和鋁的一些性質(zhì)和相關(guān)反應(yīng)，對金屬的性質(zhì)和反應(yīng)有一定的了解。學(xué)習(xí)金屬鐵的相關(guān)性質(zhì)和重要化合物，也將為后續(xù)內(nèi)容學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。學(xué)生雖然在第一章學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)，但并沒有從該角度來學(xué)習(xí)研究相同元素不同價態(tài)的轉(zhuǎn)化關(guān)系[4]。如果在學(xué)習(xí)過程中能夠建立類別價態(tài)二維圖，幫助學(xué)生建立認知模型，并能運用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，可以培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)；在探究實驗中培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)，通過創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生認識到化學(xué)于有利社會文明發(fā)展，并且秉承科學(xué)態(tài)度和有義務(wù)學(xué)習(xí)好化學(xué)的社會責(zé)任感，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任素養(yǎng)。

1.3 教學(xué)目標——核心素養(yǎng)的滲透與落實

1.3.1 通過教師創(chuàng)設(shè)的真實情境了解鐵的重要性；通過化學(xué)反應(yīng)的探索，收集證據(jù)去推理出化合物相應(yīng)的性質(zhì)，探討研究分析Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化。

1.3.2 通過設(shè)計Fe2+、Fe3+相互轉(zhuǎn)化的實驗方案，初步建立“鐵三角”認知模型及思維方法。

1.3.3 通過實驗探究活動，逐步形成正確的科學(xué)態(tài)度，感受鐵的重要化合物在生活中的重要價值，增強社會責(zé)任感。

1.4 教學(xué)重點難點——核心素養(yǎng)下突出重點，突破難點

重點：科學(xué)探究實驗的方法，鐵的重要化合物具有氧化性和還原性，F(xiàn)e2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化，化學(xué)在社會文明發(fā)展的貢獻和價值。

難點：Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化模型建構(gòu)。

1.5 教學(xué)方法——核心素養(yǎng)的實施途徑

本節(jié)內(nèi)容主要采用實驗探究法與合作法，并結(jié)合其他教學(xué)法?；瘜W(xué)實驗可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和求知欲，鍛煉學(xué)生膽識和動手能力，實現(xiàn)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)的培養(yǎng)；發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題，從問題和假設(shè)出發(fā)，設(shè)計實驗，觀察現(xiàn)象，搜集證據(jù)，作出合理的分析和解釋。探究過程中實踐了對證據(jù)推理和科學(xué)探究的素養(yǎng)培養(yǎng)，進一步實踐到化學(xué)科學(xué)態(tài)度對建設(shè)美好社會的責(zé)任意識。素養(yǎng)為本的教學(xué)，提倡積極促進學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。實驗觀察的現(xiàn)象和搜集的證據(jù)會因人而異，采用合作教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生形成集體團結(jié)協(xié)作的意識，激發(fā)探究科學(xué)真理的興趣。

2 核心素養(yǎng)下的“鐵的重要化合物”教學(xué)過程設(shè)計

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入問題

“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，要求創(chuàng)設(shè)真實且富有價值的問題情境。以此為出發(fā)點，創(chuàng)設(shè)情境、導(dǎo)入問題、引發(fā)思考、激發(fā)興趣。

2.1.1 教師活動。利用多媒體展示廣告：維生素C具有還原性，可以促進補鐵劑中鐵的吸收。提醒學(xué)生切記：補鐵劑不宜與茶同服，藥補不如食補，應(yīng)科學(xué)補鐵。提問：補鐵途徑以及補鐵劑中鐵的價態(tài)。

2.1.2 學(xué)生活動?；卮穑鸿F鍋炒菜，多吃含鐵的食物，如菠菜，以及服用補鐵劑。交流思考維：生素C具有還原性，使鐵還原為二價。

2.1.3 設(shè)計意圖。多媒體展示的廣告聯(lián)系生活實際，學(xué)生回答科學(xué)補鐵的方法，凸顯鐵的價值與作用。提出的問題引發(fā)學(xué)生思考。

2.1.4 核心素養(yǎng)體現(xiàn)。宣傳健康化學(xué)與迅速發(fā)展的科技時代有密切聯(lián)系，可使學(xué)生逐步樹立安全意識，傳遞健康的補鐵方法，讓學(xué)生正確認識化學(xué)的社會價值，培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”素養(yǎng)。

2.2 實驗探究，收集證據(jù)

“以人為本”的教學(xué)觀，要求用發(fā)展的眼光看待學(xué)生，體現(xiàn)教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的地位。引導(dǎo)學(xué)生勤于實踐，善于合作，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新，讓學(xué)生逐步形成科學(xué)探究的化學(xué)學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，課堂實驗探究的具體內(nèi)容如表1所示。

2.3 課堂小結(jié)，交流評價

交流評價環(huán)節(jié)描述觀察到的現(xiàn)象，教師分析點評，最終形成結(jié)論，體現(xiàn)基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的評價。

2.3.1 教師活動。分析解釋：鐵元素有二價、三價等不同價態(tài)，反應(yīng)環(huán)境不同，可能反應(yīng)產(chǎn)物不同。白色絮狀物的Fe（OH）2沉淀具有很強還原性，易被氧化成紅褐色的Fe（OH）3。KSCN溶液檢驗Fe3+是重要的特征反應(yīng)和方法，若不含F(xiàn)e2+，也有一定的局限性。需要將Fe2+和Fe3+進行相互轉(zhuǎn)化，從氧化還原反應(yīng)的角度來分析。氧化劑和還原劑使Fe2+和Fe3+在一定條件下可以進行相互轉(zhuǎn)化。維生素C的還原性和二價的鐵，相互作用，促進吸收。

2.3.2 學(xué)生活動。首先，總結(jié)。實驗1：生成氫氧化亞鐵沉淀先是白色絮狀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e2+被氧化成Fe3+。實驗2：FeCl3溶液變紅，F(xiàn)eCl2溶液無變化，該方法是檢驗Fe3+的特征反應(yīng)。實驗3：FeCl3溶液加入鐵粉、KSCN溶液，無明顯變化。上層清液加入氯水，溶液開始出現(xiàn)紅色。其次，結(jié)論：補鐵劑中存在二價鐵，維生素C促進二價鐵離子的吸收。

2.3.3 設(shè)計意圖。讓學(xué)生按照探究實驗思路進行最終的交流評價，展示實驗成果，收集證據(jù)，秉承科學(xué)態(tài)度和運用正確的化學(xué)用語分析結(jié)論的成因。教師再進行原因講解：鐵的氫氧化物兩者的關(guān)系；檢驗Fe3+特征反應(yīng)的重要性；維生素C促進補鐵劑中鐵的吸收，具有安全嚴謹求實的科學(xué)性態(tài)度。

2.3.4 核心素養(yǎng)體現(xiàn)。實驗是檢驗真理的唯一標準，得出補鐵劑中存在Fe2+，收集確鑿的證據(jù)，解釋緣由。探索未知、崇尚真理正是體現(xiàn)核心素養(yǎng)的證據(jù)推理和科學(xué)態(tài)度。

2.3.5 教師活動。點評：“鋁三角”的學(xué)習(xí)，給我們啟發(fā)；要建構(gòu)Fe2+和Fe3+轉(zhuǎn)化的“鐵三角”模型，認識物質(zhì)間的內(nèi)在聯(lián)系。

2.3.6 學(xué)生活動。自主學(xué)習(xí)并總結(jié)鐵單質(zhì)、氧化物、氫氧化物以及鹽的性質(zhì)，完成“鐵的重要化合物”類別價態(tài)二維圖。建構(gòu)“鐵三角”相互轉(zhuǎn)化的模型關(guān)系，完成反應(yīng)物之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫。

2.3.7 設(shè)計意圖。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，能夠利用價態(tài)和證據(jù)推理去總結(jié)，建構(gòu)模型關(guān)系，注重宏觀到微觀的聯(lián)系，體會建構(gòu)模型在化學(xué)研究方面的重要性。

2.3.8 核心素養(yǎng)體現(xiàn)。增強學(xué)生知識的概括水平，運用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示其本質(zhì)和規(guī)律，體現(xiàn)核心素養(yǎng)的模型認知。

2.4 課后鞏固提升

布置作業(yè)檢測學(xué)生對知識的掌握程度，提高學(xué)生搜集資料的能力，展示化學(xué)在各個領(lǐng)域的重要性。

2.4.1 教師布置作業(yè)。查詢中學(xué)生每天需要補鐵的含量；了解常用的一些補鐵方法以及我國實行的“補鐵工程”；說出鐵的重要化合物在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

2.4.2 設(shè)計意圖。作業(yè)和查資料使學(xué)生養(yǎng)成自覺性，提高學(xué)生的綜合能力；認識化學(xué)在促進社會進步做出的貢獻。

2.4.3 核心素養(yǎng)體現(xiàn)?；瘜W(xué)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用價值，是為了創(chuàng)造美好生活，體現(xiàn)核心素養(yǎng)的“社會責(zé)任”。

3 教學(xué)反思

素養(yǎng)為本的教育理念下“鐵的重要化合物”教學(xué)，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科在幫助學(xué)生培養(yǎng)發(fā)展所需的正確價值觀、必備品格和能力等方面所發(fā)揮的重要作用。

3.1 基于核心素養(yǎng)教學(xué)的優(yōu)勢

創(chuàng)設(shè)真實情景，導(dǎo)入問題，凸顯化學(xué)密切聯(lián)系社會，感受化學(xué)在各領(lǐng)域的價值魅力。實驗探究的重要性在于鍛煉學(xué)生動手解決分析問題的能力，并要形成合作交流的意識，體現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)中的主體地位。讓學(xué)生能夠從不同層次認識物質(zhì)的多樣性，并通過建構(gòu)模型實現(xiàn)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，來分析與解決實際問題。

3.2 實施素養(yǎng)教學(xué)存在的不足及建議

當前實施的素養(yǎng)教學(xué)存在的不足之處在于：首先，要求學(xué)生建構(gòu)從物質(zhì)類別到價態(tài)的模型關(guān)系，較常規(guī)學(xué)習(xí)有一定難度；其次，教學(xué)中容易忽視學(xué)生的認知能力；最后，設(shè)計的教學(xué)過程涉及探究實驗較多，缺乏習(xí)題檢測學(xué)生對知識的掌握程度。

理論性的氧化還原反應(yīng)知識比較枯燥，若掌握不好，在本節(jié)的學(xué)習(xí)也有一定難度，由于建構(gòu)Fe2+和Fe3+模型的轉(zhuǎn)化沒有突破口，實驗探究中運用“證據(jù)推理”，使學(xué)生不能迅速建立觀點、證據(jù)和結(jié)論之間的邏輯關(guān)系。在實驗前應(yīng)先讓學(xué)生完成導(dǎo)學(xué)案，溫故舊識、預(yù)習(xí)新知，形成基于證據(jù)意識推理分析問題的能力。中學(xué)生動手實驗較少，缺少實驗中敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神。學(xué)生在設(shè)計實驗方案上，才初步形成運用化學(xué)實驗方法進行探究的觀念，缺少發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題的能力和意識。

4 結(jié)語

該教學(xué)設(shè)計還存在一些不足，這也為后期素養(yǎng)為本的教學(xué)，如非金屬元素化合物、元素周期律、化學(xué)反應(yīng)速率以及化學(xué)反應(yīng)與能量等教學(xué)實踐研究提供一定的借鑒。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部. 普通高中化學(xué)課程標準：2017年版2020年修訂［M］. 2版. 北京：人民教育出版社，2020：90-92

［2］侯麗麗，劉晶，于少華等. 基于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的元素化合物教學(xué)研究：以“鐵及其化合物”單元整體教學(xué)為例［J］. 化學(xué)教學(xué)，2019（7）：44-46.

［3］馬佩強，孟靜. 巧用情境線索 滲透核心素養(yǎng) 創(chuàng)設(shè)生機課堂：以“鐵的重要化合物”的教學(xué)設(shè)計為例［J］. 化學(xué)教與學(xué)，2019（9）：51-55；53.

［4］肖藝紅，賴勝榮. 基于化學(xué)核心素養(yǎng)下的元素化合物教學(xué)設(shè)計：以“Fe2+與Fe3+轉(zhuǎn)化”為例［J］. 中小學(xué)教學(xué)研究，2019（8）：78-82.