化學(xué)美育視域下高中化學(xué)“鐵的重要化合物”教學(xué)

基金項(xiàng)目：本文系商丘師范學(xué)院 2023年度基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項(xiàng)目“促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的中學(xué)化學(xué)教學(xué)深加工實(shí)踐模式研究”“中學(xué)化學(xué)課堂的真實(shí)情境教學(xué)研究”（2023-jcjyzd-25、2023-jcjyzd-41）的階段性研究成果。

摘" 要：本文以“鐵的重要化合物”為學(xué)習(xí)主題，依托真實(shí)情境設(shè)置不同梯度的任務(wù)驅(qū)動和學(xué)生探究性活動，逐步發(fā)展學(xué)生的高階思維。在鐵鹽與亞鐵鹽的性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，采用繪畫實(shí)驗(yàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)試管實(shí)驗(yàn)，滲透化學(xué)美育，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識向核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞：化學(xué)美育；核心素養(yǎng)；高中化學(xué)；鐵及其化合物

文章編號：

1008-0546（2024）14-0046-04

中圖分類號：

G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：

B

化學(xué)作為現(xiàn)代科學(xué)的一門基礎(chǔ)學(xué)科，其目的不僅在于讓學(xué)生掌握必要的理論知識，更重要的是要在這個過程中發(fā)展學(xué)生獨(dú)立思考的能力，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)方法的意識。美育則是培育學(xué)生審美、情感和價值觀的教育體系，它可以在化學(xué)教學(xué)中起到巨大的作用，使學(xué)生感知化學(xué)的美感和創(chuàng)造力，并達(dá)到開放思維、拓展視野的效果。

一、教學(xué)主題內(nèi)容及教學(xué)現(xiàn)狀分析

1. 教材分析

本節(jié)課源自人教版高中化學(xué)必修第一冊第三章第一節(jié)“鐵及其化合物”第二課時。［1］鐵的重要化合物在教材中以鐵的不同價態(tài)的氧化物、氫氧化物以及相應(yīng)的鹽分類別呈現(xiàn)。本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，既是對離子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)的實(shí)踐應(yīng)用，又為后續(xù)學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期表等理論知識打下了基礎(chǔ)。通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，有關(guān)“鐵及其化合物”的教學(xué)大多通過依托真實(shí)情境進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)或開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，圍繞“物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化”進(jìn)行大概念教學(xué)。

2. 課標(biāo)分析

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中關(guān)于“金屬及其化合物”的內(nèi)容要求：結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。教學(xué)策略建議提到，重視開展高水平的實(shí)驗(yàn)探究活動，緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際，創(chuàng)設(shè)豐富多樣的真實(shí)情境問題。［2］

3. 學(xué)情分析

學(xué)生在初中階段已經(jīng)接觸過有關(guān)于鐵鹽與亞鐵鹽的物質(zhì)，具有一定的知識基礎(chǔ)；高一學(xué)生思維活躍，生活中的真實(shí)情境能夠激發(fā)學(xué)生的探究熱情；學(xué)生具有基本的實(shí)驗(yàn)操作能力，但缺乏將化學(xué)知識融于真實(shí)情境以及實(shí)驗(yàn)探究過程的綜合能力，不能有效建構(gòu)思維模型。通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，在已有氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)理論知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合元素化合物的知識不斷積累感性認(rèn)識，最終達(dá)到將化學(xué)理論與元素化合物的學(xué)習(xí)融會貫通的境界。

4. 素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)

（1）通過實(shí)驗(yàn)探究鐵的重要化合物的化學(xué)性質(zhì)，能從宏觀和微觀結(jié)合的視角形成物質(zhì)的分類觀，并能準(zhǔn)確進(jìn)行符號表征。

（2）通過實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理，利用鐵及其化合物的“價—類”二維圖構(gòu)建Fe3＋與Fe2＋相互轉(zhuǎn)化的思維模型，豐富研究物質(zhì)的思路和方法。

（3）借助鐵鹽、亞鐵鹽的檢驗(yàn)與相互轉(zhuǎn)化原理，強(qiáng)化物質(zhì)性質(zhì)決定用途的觀念；結(jié)合補(bǔ)鐵劑的使用，感受化學(xué)物質(zhì)及其變化的社會價值，培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力。

（4）利用繪畫實(shí)驗(yàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)試管實(shí)驗(yàn)，在發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新性思維的同時滲透化學(xué)美育，增強(qiáng)學(xué)生對中國傳統(tǒng)文化的民族自豪感。

二、教學(xué)方法

1. 情境教學(xué)法

通過創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，啟迪學(xué)生思維，發(fā)展學(xué)生在真實(shí)情境中解決實(shí)際問題的能力。

2. 探究實(shí)驗(yàn)法

通過小組合作設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，加強(qiáng)思維碰撞，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識。

3. 任務(wù)驅(qū)動法

通過提供學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生完成《只此青綠》中簡筆畫的繪制，建立不同價態(tài)鐵的相互轉(zhuǎn)化模型等學(xué)習(xí)任務(wù)，驅(qū)動學(xué)生自主思考，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)不同水平的進(jìn)階。［3］

三、教學(xué)流程

本節(jié)課以“鐵的重要化合物”為主線，通過層層遞進(jìn)的任務(wù)驅(qū)動和豐富多樣的學(xué)生探究性活動，引導(dǎo)學(xué)生深入探索。在教學(xué)環(huán)節(jié)中創(chuàng)新性地引入繪畫實(shí)驗(yàn)，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還巧妙融合了化學(xué)美育，助力學(xué)生高階思維發(fā)展，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識與核心素養(yǎng)的深度融合?！拌F的重要化合物”教學(xué)流程如圖1所示。

四、教學(xué)實(shí)錄

1. 環(huán)節(jié)一" 情境導(dǎo)入，建立聯(lián)結(jié)

［情境導(dǎo)入］教師播放《只此青綠》的舞蹈視頻，并介紹這是以《千里江山圖》為背景創(chuàng)作的舞蹈。

［教師］我們能否利用鐵及其化合物的性質(zhì)，選用相應(yīng)的試劑，給空白簡筆畫涂色，繪制《只此青綠》中的千里江山。請同學(xué)們回憶不同價態(tài)的鐵有哪些物質(zhì)組成。

［學(xué)生活動］觀看視頻并回憶相關(guān)知識。

［設(shè)計(jì)意圖］從舞蹈創(chuàng)作背景《千里江山圖》出發(fā)，通過對教材內(nèi)容的二次開發(fā)，引發(fā)學(xué)生思考如何用化學(xué)方法還原圖畫，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識。

2. 環(huán)節(jié)二" 探究實(shí)驗(yàn)——鐵的兩種氫氧化物

任務(wù)：認(rèn)識鐵的兩種氫氧化物。

［教師活動］將學(xué)生分為兩組分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］鐵的氫氧化物的制備，試管①：1mL的FeCl3和1mL的NaOH溶液；試管②：1mL的FeSO4和1mL的NaOH溶液。

［教師］依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答以下問題。

（1）描述試管①中的現(xiàn)象，并解釋現(xiàn)象。

（2）描述試管②中的現(xiàn)象，并解釋現(xiàn)象。

（3）從物質(zhì)分類的角度分析鐵的氫氧化物的化學(xué)性質(zhì)，并用化學(xué)方程式表示。

（4）分析如何較長時間保存Fe（OH）2？有哪些實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法？

［學(xué)生活動］分組實(shí)驗(yàn)，記錄現(xiàn)象，匯報(bào)結(jié)果。

［教師活動］在完成任務(wù)過程中，對學(xué)生的分析過程進(jìn)行評價和完善，總結(jié)鐵的氫氧化物的制備方法。

［設(shè)計(jì)意圖］在完成任務(wù)過程中，培育學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，提升學(xué)生的合作表達(dá)能力，自主發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的綜合能力，以及透過宏觀現(xiàn)象進(jìn)行微觀探析的核心素養(yǎng)。

3. 環(huán)節(jié)三" 鐵鹽與亞鐵鹽——《千里江山圖》簡筆畫的上色

任務(wù)：認(rèn)識鐵鹽和亞鐵鹽的性質(zhì)。

［教師］展示鐵鹽和亞鐵鹽的試劑瓶并介紹它們的組成。如何檢驗(yàn)Fe2＋、Fe3＋？

［學(xué)生活動］從價態(tài)和離子顏色的視角認(rèn)識鐵鹽和亞鐵鹽。

探究活動一：Fe2＋的檢驗(yàn)。

［教師］請同學(xué)們結(jié)合已有知識討論檢驗(yàn)方法。

［學(xué)生1］觀察顏色，溶液顯淺綠色。

［學(xué)生2］加入NaOH溶液，生成白色沉淀后迅速變成灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色。

［教師］是否還有其他檢驗(yàn)方法？

［學(xué)生］可以加入K3［Fe（CN）6］溶液，會生成藍(lán)色沉淀。

［教師活動］說明Fe2＋與［Fe（CN）6］3－反應(yīng)會生成藍(lán)色沉淀，并介紹檢驗(yàn)Fe2＋的特征反應(yīng)。

［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］用毛筆分別在表面皿中蘸取FeCl2溶液和K3［Fe（CN）6］溶液繪制“青綠襦裙”［4］，其他同學(xué)在試管中用K3［Fe（CN）6］溶液來驗(yàn)證Fe2＋。

探究活動二：Fe3＋的檢驗(yàn)。

［教師］學(xué)完了Fe2＋的檢驗(yàn)，我們來思考Fe3＋的檢驗(yàn)方法有哪些？

［學(xué)生1］觀察顏色，溶液顯黃色。

［學(xué)生2］加入NaOH溶液，生成紅褐色沉淀。

［教師］如果溶液中只有極微量的Fe3＋，還能否用上述方法檢驗(yàn)？

［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］分組實(shí)驗(yàn)，選取試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由小組代表匯報(bào)選擇的試劑，觀察到的現(xiàn)象，得到的結(jié)論。

［學(xué)生1］滴加NaOH溶液無明顯現(xiàn)象。

［學(xué)生2］滴加KSCN溶液，溶液變紅色。

［教師］對比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論：KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3＋更靈敏，涉及的反應(yīng)是檢驗(yàn)Fe3＋的特征反應(yīng)。

探究活動三：Fe3＋和Fe2＋的相互轉(zhuǎn)化。

［教師活動］展示丹霞山地貌圖片，介紹其顯紅色的原因，引導(dǎo)學(xué)生用現(xiàn)有的試劑繪制一座紅色的丹霞山。

［學(xué)生活動］用毛筆分別在表面皿中蘸取FeCl3溶液和KSCN溶液繪制丹霞山。

［教師］實(shí)際上的丹霞山深淺不一，如何從顏色上得到更真實(shí)的丹霞山？（提示從化合價變化的角度，利用氧化還原原理引導(dǎo)學(xué)生將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋）

［學(xué)生］可以加入還原劑將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋。

［學(xué)生活動］用毛筆在表面皿上蘸取VC溶液涂在上面的圖畫上進(jìn)行驗(yàn)證。

［教師活動］展示《千里江山圖》創(chuàng)作原型廬山，引導(dǎo)學(xué)生利用鐵鹽與亞鐵鹽的性質(zhì)，得到廬山的藍(lán)色。

［學(xué)生1］直接利用亞鐵鹽的反應(yīng)：

2［Fe（CN）6］3－＋3Fe2＋Fe3［Fe（CN）6］2↓。

［學(xué)生2］先在簡筆畫上鋪滿鐵粉，再用毛筆蘸取FeCl3溶液涂色，最后再蘸取K3［Fe（CN）6］溶液涂色。反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋Fe3Fe2＋，2［Fe（CN）6］3－＋3Fe2＋Fe3［Fe（CN）6］2↓。

［教師］從化合價的角度，通過加入H2O2、KMnO4等氧化劑的方式可將Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋（見圖2）。

［教師］如何證明未知溶液中含有Fe2＋，而不含有Fe3＋？

［學(xué)生活動］以小組為單位，交流討論得出方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，并匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

［學(xué)生1］待測液中加入KMnO4溶液，紫色褪去。

［學(xué)生2］待測液中加入KSCN溶液，不變色，再加入H2O2溶液，變?yōu)榧t色。

［教師活動］分析評價學(xué)生方案，指出學(xué)生1提出的方案不能證明溶液中不含有Fe3＋，引導(dǎo)學(xué)生可加入氧化劑將Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋進(jìn)行檢驗(yàn)，并用此方案繪制出一輪紅日。

［設(shè)計(jì)意圖］在本環(huán)節(jié)中，我們結(jié)合《只此青綠》舞蹈中襦裙的靈感與丹霞山的自然美景，首先探究了鐵離子與亞鐵離子的檢驗(yàn)原理。隨后，引導(dǎo)學(xué)生從價態(tài)和物質(zhì)類別兩個維度出發(fā)，基于氧化還原原理，建構(gòu)了鐵離子與亞鐵離子的轉(zhuǎn)化模型。此過程不僅融合了理性認(rèn)識與視覺感知，還旨在提升學(xué)生的創(chuàng)造能力，促進(jìn)他們對化學(xué)之美的深刻理解。

4. 環(huán)節(jié)四" 建立不同價態(tài)鐵的相互轉(zhuǎn)化模型

任務(wù)：建立不同價態(tài)鐵的相互轉(zhuǎn)化模型。

［教師］Fe、FeSO4和Fe2（SO4）3三種物質(zhì)中，哪種物質(zhì)可作氧化劑，哪種可作還原劑，哪種既可作氧化劑又可作還原劑？

［學(xué)生活動］通過對不同價態(tài)鐵元素的思考并寫出相關(guān)方程式。

［資料卡片］Fe3＋氧化性的應(yīng)用——刻蝕銅電路板。［5］

［學(xué)生活動］閱讀資料，提取關(guān)鍵信息，了解Fe3＋氧化性的應(yīng)用。

［教師］如何用“價—類”二維圖歸納Fe、Fe2＋和Fe3＋之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系？請交流討論。

［學(xué)生活動］思考交流后，繪制出鐵及其化合物的“價—類”二維圖（見圖3）。

［設(shè)計(jì)意圖］通過邏輯演繹推導(dǎo)出發(fā)生的反應(yīng)，初步培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、加工信息、深化推理的能力。

5. 環(huán)節(jié)五" 實(shí)踐探究，遷移應(yīng)用，科學(xué)補(bǔ)鐵

［教師］根據(jù)常用補(bǔ)鐵藥的硫酸亞鐵緩釋片相關(guān)資料，“亞鐵鹽可以用來治療缺鐵性貧血，其主要成分是硫酸亞鐵。亞鐵離子不穩(wěn)定，容易被氧化成鐵離子，從而影響藥效。”思考以下三個問題：①如何檢驗(yàn)補(bǔ)鐵藥是否過期？②如何科學(xué)服用補(bǔ)鐵藥物？③除了服用補(bǔ)鐵藥物，生活中還有哪些補(bǔ)鐵的方法？

［學(xué)生活動］提出假設(shè)，設(shè)計(jì)并完成檢驗(yàn)方案；根據(jù)亞鐵離子易被氧化的性質(zhì)，得出科學(xué)服藥的方法，養(yǎng)成科學(xué)補(bǔ)鐵的好習(xí)慣。

［設(shè)計(jì)意圖］學(xué)以致用，讓學(xué)生感受化學(xué)物質(zhì)及其變化的社會價值，增強(qiáng)合理使用化學(xué)藥品的意識，培養(yǎng)用化學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)不同水平的進(jìn)階。

五、教學(xué)反思

通過整合教學(xué)資源，將舞蹈《只此青綠》與鐵鹽、亞鐵鹽化學(xué)性質(zhì)巧妙融合，使用繪畫實(shí)驗(yàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)試管實(shí)驗(yàn)，展現(xiàn)了化學(xué)教育的美學(xué)追求。這一創(chuàng)新實(shí)踐不僅提升了學(xué)生的課堂參與度，還巧妙突破了教學(xué)難點(diǎn)，同時培育了“綠色化學(xué)”理念及終身學(xué)習(xí)能力。通過創(chuàng)設(shè)問題情境，鼓勵學(xué)生自主建構(gòu)知識，促進(jìn)了其核心素養(yǎng)的發(fā)展。［6，7］探究性實(shí)驗(yàn)活動激發(fā)了學(xué)生高階思維，暴露出認(rèn)知障礙，生成了寶貴教學(xué)資源，并在過程中強(qiáng)化了創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。最終，在繪畫創(chuàng)作中，學(xué)生既展現(xiàn)了創(chuàng)造力，又實(shí)現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的美學(xué)價值與素養(yǎng)教育目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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

［3］胡久華.深度學(xué)習(xí)：走向核心素養(yǎng)（學(xué)科教學(xué)指南·初中化學(xué)）［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2019.

［4］黃怡婷，錢揚(yáng)義，王敏琪.三價鐵離子和二價鐵離子的鑒別與轉(zhuǎn)化的繪畫實(shí)驗(yàn)［J］.化學(xué)教育（中英文），2022（23）：84-92.

［5］上官慶景，阮雪丹.基于元素化合物認(rèn)識模型的單元教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐探索——以“鐵及其化合物”單元教學(xué)為例［J］.化學(xué)教育（中英文），2021（19）：69-74.

［6］蔡玲玲，林海斌.生活境脈促體驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新助探究——指向核心素養(yǎng)發(fā)展的“鐵及其化合物的應(yīng)用”教學(xué)實(shí)踐［J］.化學(xué)教育（中英文），2021（21）：47-51.

［7］張麗華.“素養(yǎng)為本”的元素化合物知識教學(xué)——以“鐵及其重要化合物”為例［J］.化學(xué)教學(xué)，2019（8）：57-61.