基于發展核心素養的支架式教學在高中化學中的應用
——以鐵鹽和亞鐵鹽為例

蔡毛艷，馬雪，李文智

（寧夏大學化學化工學院化學國家級實驗教學示范中心，寧夏銀川 750021）

教學目標從雙基到三維目標再到核心素養，其變遷體現了從學科本位到以人為本的轉變，學科核心素養意味著學科教育模式和學習方式的根本變革[1]。新課程改革要求教學過程中要打破教師主宰課堂，以教為中心的教學現象，改變學生機械接受知識的學習方法，形成以學生為中心、教師為主導的教學新模式，充分體現學生在課堂中的主體性。學生要在教師的引導下，積極主動地構建知識體系，從而培養其學科核心素養，因此迫切需要探索出一種實用且易于實行的教學模式，而支架式教學模式與新課程教學理念十分契合。

該文基于發展學生化學核心素養，對支架式教學模式作了簡單概述，并將簡單的支架式教學環節中教師、學生活動以及所體現的核心素養進行細化，最后將支架式教學模式應用于具體的教學案例 “鐵鹽和亞鐵鹽”教學設計中，實現學生在教師引導下主動構建完整知識框架的目標。

1 核心素養與支架式教學模式的概述

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力[2]。化學核心素養作為學科核心素養的組成部分，是化學課程中學生自主學習、共同合作、科學創新等能力的具體體現，也是化學課程對未來培養怎樣的人才的基本要求。化學學科核心素養主要包括：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任五個方面。

支架式教學模式是基于建構主義教學理論和著名心理學家維果茨基的“最近發展區”理論逐步發展形成的。維果茨基認為“最近發展區”是學生獨立解決問題的實際發展水平與在他人的幫助或合作下達到解決問題的潛在發展水平之間的差距。支架式教學就是教師以學生的現有認知水平為基礎，靈活搭建一系列適當的學習支架、學生依附支架進行獨立探索和協作學習構建自己的知識結構，完善相關知識體系，對提高學生的科學探究、獨立思考、自主學習、團隊協作能力，以及培養學生的化學核心素養具有一定的促進作用。

2 支架式教學流程設計

在支架式教學過程中，教師首先要選擇和創設有效情境，將學生的注意力集中于學習情境中，激發獲取新知識的欲望；其次根據教學內容搭建學習支架，將比較難的知識進行分解，讓學生在支架的作用下獨立探索，協作學習，完成學習任務，最終形成自己的知識結構，培養其學科核心素養。支架式教學模式環節包括：情境創設、搭建支架、獨立探究、協作學習、效果評價五個方面[3]（如圖 1所示）。

圖1 支架式教學環節示意圖

3 支架式教學在化學教學設計中的應用

該文以人教版化學必修1第三章第二節幾種重要的金屬化合物中的《鐵鹽和亞鐵鹽》為例進行支架式教學設計。

3.1 教材分析

鐵鹽和亞鐵鹽是高中化學元素化合物中的重要教學內容，學生在實際生活和學習中對鐵及其化合物已經有了簡單的認識和了解。鐵鹽和亞鐵鹽學習之前學生已經掌握了離子反應和氧化還原反應的相關知識，而且能夠設計簡單實驗的實施方案并進行實驗操作，為鐵離子的檢驗、鐵離子與亞鐵離子轉化的學習奠定了理論和實踐基礎。通過實驗探究，學習鐵鹽和亞鐵鹽相關知識，培養學生的實驗探究分析能力，引導學生根據現有知識學習新知識，完善有關鐵的知識體系。

教學中教師要把握教材中關于鐵鹽與亞鐵鹽知識安排的邏輯性，將該內容與支架式教學環節相結合，加強前后知識的聯系與呼應，循序漸進，逐步引導學生對鐵鹽和亞鐵鹽重難點知識的學習，充分發揮學生學習的主動性和積極性，并加強對其核心素養的培養。

3.2 教學設計思路

在《鐵鹽和亞鐵鹽》的教學設計中，把發展化學核心素養作為教學目標，把問題探究作為知識主線，以實驗探究為基礎，通過教師的引導使學生逐步攀升各個環節中搭建的學習支架，最終完成新知識的有效構建。具體設計思路如圖2所示。

圖2 鐵鹽和亞鐵鹽的支架式教學流程圖

3.3 教學實施過程

（1）創設有效情境導入，調動學生學習主動性。

教師：【情境支架】同學們好，老師擁有一支神奇的“魔術棒”可以使手里的這個紙質白玫瑰變成紅玫瑰。接著，老師用“魔術棒”點向紙質白玫瑰，奇跡發生了，白玫瑰慢慢地變紅了。

教師：【問題支架】魔術精彩嗎？有同學可以揭開這個小魔術的謎底嗎？

學生：精彩，白玫瑰怎么就變成紅玫瑰了呢？

教師：本節課我們就一起來揭開這個謎底。

【設計意圖與素養體現】通過表演魔術創設的情境支架和問題支架，聯系生活，激發學生的好奇心，引出新課題，培養學生的科學精神和社會責任。

（2）合理搭建學習支架，組織化學課堂活動。

教師：【實驗支架】教師進行實驗演示：取2支試管，一支試管中加入5 mLFeCl2溶液，另一只加入5 mL FeCl3溶液，分別滴加幾滴KSCN溶液。同學們仔細觀察實驗現象并分析，謎底就在這里哦!

學生：仔細觀察后回答，加入FeCl3溶液的試管中溶液由黃棕色變成了血紅色；加入FeCl2溶液的試管中無明顯現象。

教師：通過這個小實驗，同學們能揭示上面小魔術背后的真相嗎？

學生：有部分同學說“魔術棒”和紙質白玫瑰花上一定蘸取了能發生變色的化學藥品。

教師：其實是涂有FeCl3溶液的紙質白玫瑰遇到小木棍上的KSCN溶液，發生變色反應產生一種血紅色的新物質Fe(SCN)3使得白玫瑰變成了紅色。這個變色反應就是常用于檢驗Fe3+的方法之一。

板書：鐵離子的檢驗：1.KSCN法 Fe3++3SCN－===Fe(SCN)3

【設計意圖與素養體現】對于新知識，通過實驗探究，引起學生注意，激發探究解決問題的欲望。利用實驗能夠透過現象看本質，提升學生宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。

（3）引導學生獨立探究，促進知識遷移。

教師：【問題支架】請同學們回憶前面學習關于鐵的相關知識和特征反應，考慮還可以用什么方法檢驗鐵離子的存在？引導學生獨立探究。

學生：獨立思考解決問題。一些同學說可以利用Fe3+和NaOH溶液反應產生紅棕色沉淀進行檢驗。

教師：【工具支架】圖片展示：Fe2+和Fe3+分別與NaOH溶液反應呈現不同顏色沉淀的紙質圖片。通過鐵的氫氧化物的制備過程中產生不同顏色的沉淀，我們還可以通過加堿液法來鑒別Fe2+和Fe3+。

板書：加堿液法 Fe3++3OH－===Fe(OH)3↓

總結：通過硫氰化鉀法或加堿法能夠檢驗Fe3+的存在。硫氰化鉀法是我們常用的也是易于操作的最佳檢驗Fe3+的方法。

【設計意圖與素養體現】對上一章節學習內容的具體應用，溫故知新，培養學生知識遷移能力。通過引導學生獨自探究思考，借助已有知識培養其科學探究與創新意識素養。

（4）積極協作學習，促進學生共同發展。

教師：【問題支架】常見鐵的化合物中鐵元素存在著+2價和+3價兩種價態，這決定了其化合物性質的復雜性和差異性。Fe3+和Fe2+在性質上有何差別？體現的是氧化性還是還原性呢？（引導學生從化合價的升降分析）

學生：Fe3+化合價可降低具有氧化性，Fe2+的化合價可升高也可降低，既具有氧化性也具有還原性。

教師：【實驗支架】如果Fe2+表現為還原性，是否能與Fe3+發生氧化還原反應實現相互轉化呢？接下來請同學們小組合作進行實驗探究。

合作探究：①在上述反應生成的Fe(SCN)3混合溶液中，加入少量鐵粉，振蕩試管；②取上層清液于另一支試管，滴加幾滴溴水，觀察實驗現象。

學生：加入鐵粉后的溶液，血紅色褪去；滴加溴水的上層清液又變回紅色。

板書：2Fe3++Fe===3Fe2+2Fe2++Br2===2Fe3++2Br－

教師：上述實驗成功地證明Fe3+和Fe2+可以相互轉化：Fe3+具有氧化性，Fe2+具有還原性。那通過哪些方法能夠實現它們之間的轉化呢？

交流與討論：【任務支架】請同學們按照之前的分組進行討論Fe3+與Fe2+轉化的方法并進行交流。第一組討論交流Fe3+轉化為Fe2+的方法；第二組討論交流Fe2+轉化為Fe3+的方法。

學生1：Fe3+轉化為Fe2+，化合價降低，被還原，發生還原反應，需要與鐵或銅單質等還原性物質反應。

板書：Fe3++還原性物質→Fe2+

學生2：Fe2+轉化為Fe3+，化合價升高，被氧化，發生氧化反應，需要與氯氣或酸性高錳酸鉀等氧化性物質反應。

板書：Fe2++氧化性物質→Fe3+

總結：我們通過實驗探究證明了Fe3+具有氧化性，Fe2+具有還原性，并探討出Fe3+和Fe2+之間通過發生氧化還原反應實現相互轉化。

【設計意圖與素養體現】引導學生分組討論交流并進行實驗探索，活躍學生的創造性思維和培養學生的合作交流能力，以此體現學生的科學探究與創新意識和科學精神與社會責任的化學核心素養。

（5）實施效果評價，構建高效課堂。

總結：【元認知支架】一起回顧總結本節課主要內容，首先學習了檢驗Fe3+的兩種方法：KSCN法和加堿液法，接著探究了Fe3+與Fe2+相互轉化的條件。

教師：【任務支架】蘋果汁中含有對人體有益的淺綠色Fe2+，因此成為一種深受人們喜愛的補鐵飲料，但是久置于空氣中的新鮮蘋果汁會慢慢由淺綠色變成棕黃色，怎么會出現這種現象呢？同學們有什么預防措施嗎？

學生：蘋果汁中的Fe2+被空氣氧化成了Fe3+，要防止Fe2+被氧化，需要加還原性的物質。但學生想不到蘋果汁里添加的還原性物質是什么。

教師：我們只需給蘋果汁里添加維生素C就能可以了，因為維生素C具有還原性，能把Fe3+還原為Fe2+，避免新鮮的果汁被氧化變成棕黃色。

【設計意圖與素養體現】通過對該節知識的系統化、理性化學習，聯系生活實際解決問題，培養學生的知識遷移能力，充分體現科學精神和社會責任。

4 結語

支架式教學是一種符合開展“素養為本”的教學模式。該文基于支架式教學設計了教學環節流程圖，細化了各個環節中教師和學生活動以及所體現的核心素養，促使學生明確各個環節的學習目標。在此基礎上，對“鐵鹽和亞鐵鹽”的知識進行了針對性的教學案例設計。案例基于學生的現有認知水平搭建適當的學習支架，注重引導，組織獨立思考和合作探究，幫助學生依附支架逐步攀升，通過創設恰當的教學情境，調動了學生獲取新知識的主動性，有效完成了新知識體系的構建并體現了學生的化學核心素養。建議教師在教學中要注重以學生為主體，根據教學內容靈活搭建不同學習支架，積極引導學生完成新知識的構建。