營造有序而緊湊的高效課堂
——“鐵及其化合物”的教學與反思

田　軍

（江蘇省蘇州中學　江蘇蘇州　215007)

?

營造有序而緊湊的高效課堂
——“鐵及其化合物”的教學與反思

田軍

（江蘇省蘇州中學江蘇蘇州215007)

摘要：論文闡述了將“鐵及其化合物”的內容設計成在生活經驗和已有知識的背景下學習鐵的性質、用實驗方法鑒別亞鐵離子和鐵離子、通過鑒定補血劑中鐵的價態而學習Fe(2+)與Fe(3+)的相互轉化三部分。通過教學實施與反思，提出有序的課堂，緊湊而有效的課堂，以及有化學學科觀念指導的課堂才是高效的課堂的觀點。

關鍵詞：有序；緊湊；高效；化學學科觀念

目前有限的教學課時背景下，“高效”課堂是中學化學教學的追求。常見的課堂教學注重教授物質性質和變化的規律，以“規律總結”、“舉一反三”作為高效的目的，熱衷于人為制造出的種種習題的教學，強調解決習題的高效，這種課堂教學偏重于“是什么”、“怎么用”的問題，而對知識形成過程中“為什么”的問題往往一帶而過，甚至很少提及。因此，學生在化學學習過程中逐漸削弱化學知識形成過程中最具有想象力的思維過程，最終缺失解決實際化學問題的能力。下面以“鐵及其化合物”的教學為例，闡述教學設計思路以及教學過程，進而闡述以學科觀念為指導，營造有序而緊湊的課堂。

一、教學設計思路

江蘇省《普通高中課程標準教學要求》對“鐵及其化合物”內容的要求是：根據生產、生活中的應用實例或通過實驗探究，了解鐵及其重要化合物的主要性質。了解Fe3+的氧化性，認識Fe3+和Fe2+之間的相互轉化。Fe3+和Fe2+之間的相互轉化僅限于Fe3+分別與Fe、Cu的反應，以及Fe2+與Cl2的反應。從教材表面看，對學生的知識、能力要求并不高，但這部分內容不但應用到氧化還原反應、離子反應理論，更是讓學生體驗化學知識與生命健康、生活實際緊密聯系。教材可拓展的余地很大，教材的處理方式也多種多樣。作為人體必需的微量元素和最常見的變價金屬，鐵在生命領域、現代社會均發揮著尤為重要的作用。本節課以鐵離子、亞鐵離子的性質及相互轉化為主要內容，介紹了鐵離子的檢驗，鐵離子、亞鐵離子的性質與相互轉化，不同價態的鐵元素之間的相互轉化在生產生活和科學研究中的廣泛應用。

二、課堂教學過程

1.在生活經驗和已有知識的背景下學習鐵的性質

以鐵及其化合物在日常生活中的應用引出課題，以學生已有知識為基礎，學習鐵的物理性質和化學性質。強調自主學習，讓學生歸納鐵的物理性質，回顧并書寫已經學習過的鐵的相關化學方程式，要求并不高。升華之處在于用氧化、還原反應思想分析上述反應，對比鐵與鹽酸和鐵與氯氣反應不同價態的生成物，找出規律——鐵遇弱氧化劑被氧化到亞鐵離子，遇強氧化劑被氧化到鐵離子。同時，復習回顧，引出常見的強、弱氧化劑，為接下去學習它們的鑒別和相互轉化埋下伏筆。教學的片段如下：

【引入課題】教師以鐵及其化合物在日常生活生產中的應用圖片引出課題，接著介紹了2014年中國鋼鐵年產量和人均產量，結合應用示例圖片拋出問題。

【問題】結合自身體驗，請說說鐵具有哪些物理性質？

【學生歸納】鐵的物理性質。

【問題】根據你已有的知識，說說鐵能與哪些物質反應，寫出反應的化學方程式。

【學生板書】學生根據已學知識，可以寫出鐵與氧氣、氯氣，鐵與鹽酸，鐵與硫酸銅溶液反應的化學方程式。

【問題探討】標出鐵分別與鹽酸、氯氣反應后的產物中鐵元素的化合價，請你分析化合價產生差異的原因。

【引導分析】化合價差異的原因是鹽酸和氯氣氧化性的強和弱。由此，得出結論：鐵可以被弱的氧化劑氧化到亞鐵離子（+2價），而被強的氧化劑氧化到鐵離子（+3價）。接著，師生共同討論出常見的弱氧化劑有：H+、Cu2+等、常見的強氧化劑有：氯水、氧氣、雙氧水等。

【過渡】鐵與強、弱氧化劑反應得到不同價態的產物，那么，如何檢驗產物中的亞鐵離子和鐵離子？

2.用實驗方法鑒別亞鐵離子和鐵離子

這部分內容是本節課的重點與難點。筆者從三個方面入手來突出重點，突破難點。

第一，引入流暢，過渡自然。在學習了鐵與不同氧化劑反應可生成亞鐵離子或鐵離子，自然而然地引出如何鑒別它們的問題，學生看到實驗桌上擺放的硫酸亞鐵和氯化鐵兩種溶液，發現可以直接觀察試劑顏色，亞鐵離子呈淺綠色，鐵離子呈棕黃色，這是簡單且直觀的方法，當然可行。但是當老師演示實驗：取一滴FeCl3溶液于試管中，加2-3mL水，也就是濃度很小時，就沒法觀察出溶液顏色，這時引出第二種方法——滴加KSCN溶液，學生也就能理解這種方法最可行，因為它可以檢出濃度很小的鐵離子，而且現象明顯。那么，還有沒有第三種鑒別方法呢？結合初中學習過氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的性質，引出NaOH溶液也可用于鑒別。

第二，問題設計層層推進，抽絲剝繭，水落石出。向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液后，發現溶液呈血紅色，學生自然會好奇：把KSCN溶液加入FeSO4溶液也會有如此現象嗎？結果發現溶液顏色沒有變化。那么怎么證明其中有Fe2+呢，學生會想到可以把Fe2+轉化成Fe3+，自然而然聯系到上一段引出的強氧化劑——氯水或雙氧水，這里實際上也就引出了Fe2+轉化成Fe3+方法。學生動手完成上述實驗后，直接寫出氯水與Fe2+反應的離子方程式。教師和學生一起分析雙氧水和Fe2+反應的離子方程式，并能從電子守恒、電荷守恒以及原子守恒角度分析、配平方程式。

再分析問題：如果加入KSCN溶液和氯水順序顛倒，還能檢驗出Fe2+嗎，進而強化正確的檢驗方法，突出重點。

第三，用動手實驗作為元素化合物學習的基本方法。元素化合物的學習不是教師強加給學生的，而是學生通過完成一系列精心設計的實驗自己去探索，去體會一種原來如此、豁然開朗的感覺。學生在FeSO4溶液中，在試管口用滴管滴加NaOH溶液，只能觀察灰綠色沉淀，沒有能發現白色沉淀，自然引起疑問——難道初中學習過氫氧化亞鐵沉淀是白色的知識是錯誤的？Fe（OH）2的制備是一個較難突破的難點，資料顯示，白色變色有很多種原因，目前主流觀點認為主要有兩個因素：在表面吸附Fe2+以及Fe（OH）2被氧氣氧化。經過試驗，筆者設計了一種能出現白色沉淀的簡單方法，在0.1mol/L的FeSO4溶液中用長滴管在液面下滴加6mol/L的NaOH溶液，能清晰地看到白色沉淀，這就是Fe（OH）2的本來面目。然后振蕩試管，再把試管內物質部分倒到墊有表面皿的濾紙上。這樣就能清楚觀察到白色→灰綠色→紅褐色的變化過程，也就形象地展示出被氧化的過程。

3.通過鑒定補血劑中鐵的價態，學習Fe2+、Fe3+的相互轉化

【資料卡片】目前我國缺鐵性貧血發生率高達15％ ～20％，患有缺鐵性貧血和鐵營養不良癥者，約2億人，婦女、兒童為高發人群。缺鐵性貧血是指人體內可用來制造血紅蛋白的儲存鐵已被用盡，紅細胞生成障礙所致的貧血。

【實物展示】藥店買的補鐵片。

【實驗探究】請設計實驗鑒別補鐵性藥片中含有的是亞鐵鹽還是鐵鹽？

【小組討論、匯報交流】提出實驗方案，完成實驗。

【學生實驗】藥片→研碎→燒杯內加少量水溶解→取上層清液1mL加在試管中→滴加1滴管KSCN溶液→加入氯水→觀察現象→得出結論。

【分析藥片說明書】強調三點：一、藥片名：琥珀酸亞鐵（二價），二、本品為薄膜衣片（防止氧化），三、維生素C與本品同服，有利于吸收。

【問題】維生素C的作用是什么？能把Fe3+轉化為Fe2+，作還原劑。

【問題】常見哪些物質也具有還原性，也能將Fe3+轉化為Fe2+？

【學生實驗】請你從下列所給的試劑中，選擇合適試劑并設計實驗方案，將Fe3+轉化為Fe2+。

供選試劑：0.1mol·L-1FeCl3溶液、KSCN溶液、新制氯水、H2O2溶液、鐵粉、銅粉。

【實驗與匯報】方案1：①FeCl3、②KSCN、③鐵粉，

方案2：①FeCl3、②KSCN、③銅粉。

【練一練】寫出Fe3+和Fe、Cu反應的離子方程式。

【課堂小結】讓學生小結本節課所學內容。

實際上，在學習Fe2+檢驗時，已經引出了Fe2+轉化為Fe3+的思路——加入強氧化劑。這部分內容以生活中的補鐵劑作為背景知識來學習Fe2+、Fe3+的相互轉化，強調化學知識來源于生活，服務于生活，突出學以致用，學習有用的化學、真實的化學。在完成實驗把補鐵劑研碎、溶解后加入大量的KSCN溶液（為了防止KSCN被氯水氧化），沒有發現變色，加入氯水后溶液變紅色，探究出補鐵劑中是亞鐵的結論。分析說明書中的維生素C的作用，引出用還原劑可以把Fe3+轉化成Fe2+，再讓學生設計實驗選擇其它還原劑證明這個結論。本節設計了兩個探究性實驗，兩組實驗都讓學生自行設計實驗方案，選擇實驗試劑，動手實驗，得出結論，對學生的要求較高。

三、對教學的反思

在化學教學中，問題的呈現順序、知識的邏輯順序、學生的認知順序緊密結合，所學知識才能易懂久記。只有注重問題的由淺入深，知識的前后聯系，才能讓學生對知識有更好的理解和辨析。首先必須讓學生感受到化學學科是有趣的、實用的，從日常生活中鐵及其化合物的應用著手，以學生已經學習過的鐵的性質為立腳點，在輕松愉悅的氣氛下學習新的內容，掌握相關知識與技能。實驗設計由易到難，由簡單到復雜。從簡單的觀察溶液顏色，到選用新的試劑，再到選擇加入試劑的先后順序；從正常操作引起的反常現象，到為了防氧氣用長滴管伸入液面以下的特殊操作，再到為了快速被氧化，把試液部分倒到墊有表面皿的濾紙上；從驗證性實驗到自己選擇試劑、設計方案的探究性實驗，體現了循序漸進的原則，引領學生在實驗中思考，營造高效的課堂氛圍。

緊湊而有效的課堂才是高效的。化學是以實驗為基礎的一門學科，其知識的形成與實驗過程中的感性觀察與想象，理性分析與歸納、演繹，嚴密的邏輯推理是密不可分的。化學來自于生活，服務于社會，本節課的知識貼近學生的生活實際，補鐵劑和VC是生活中常見的兩種藥物，選擇常用的補鐵劑琥珀酸亞鐵片，通過引出問題→提出猜想→設計實驗→探索研究→解決問題的實驗探究，讓學生體驗了科學探究的一般方法，在一系列活動中掌握鐵離子的檢驗，鐵離子、亞鐵離子的性質與相互轉化條件，前后呼應。通過補血劑等常見物質學會從化學視角觀察生活、生產和社會中的有關問題。

在學習元素化合物知識的同時要培養學生的化學學科觀念。用理論指導的課堂教學才能讓學生認識透徹，能讓學生形成有效解決新問題的能力，遷移應用，觸類旁通。本節課中鐵單質的性質、鐵離子與亞鐵離子的相互轉化也是氧化還原反應理論以及離子反應概念一個典型實例。在學習反應方程式時要能應用電子守恒、電荷守恒、原子守恒的觀點分析和理解，從而把元素性質的認識以及方程式學習落到實處。因此，學會用粒子變化的觀念和守恒的觀念都是應該被關注的，希望化學學科觀念的種子能在學生的腦海中發芽，而不僅僅是所謂的化學知識。有效地激發了同學們的學習激情并養成從化學視角看現實問題的科學素養。

參考文獻

［1］江蘇省教育科學研究院課程教材研究中心.普通高中課程標準教學要求［M］.南京：江蘇教育出版社，2007：35

［2］江敏.在體驗中學習［J］.中學化學教學參考，2012，（6)：16-19

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.04.016

文章編號：1008-0546（2016）04-0043-03

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B