“物質性質實驗”認知模型建構
——以“探究鐵及其化合物的氧化性或還原性”教學為例

陜西省榆林市綏德縣第一中學 鮑巧紅

一、問題的提出

化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、變化、制備和應用的自然科學?；瘜W在人類生產和生活中有著重要的作用。為了使化學更好地為人類服務，我們需要充分地認識物質的性質。研究物質性質我們經常使用觀察法、實驗法、分類法和比較法，其中實驗法是應用其他方法的基礎。模型是以客觀事實為依據建立起來的，是對事物及其變化的簡化模擬。模型認知就是對研究的物質及其變化等問題做抽象化、簡約化、形象化的描述，再現物質及其變化的本質、內在特性和一般規律，并通過實驗驗證來完善模型?；瘜W教學中引領學生模型認知的過程就是認識物質本質知識并形成清晰的知識框架即認知模型的過程，是形成學科思維，內化為學生的學科核心素養的過程?？梢姡Ｐ褪且环N認知工具，模型認知是一種科學的認知方式。本文就結合“探究鐵及其化合物的氧化性或還原性”這一具體化學問題的教學，對“物質性質實驗”認知模型建構做一定的思考和解讀。

二、教學流程和情境設計

1.情境導入提出問題

【教師】得了缺鐵性貧血需要補鐵單質嗎？你熟悉的含鐵元素的物質還有哪些？

【學生】補充的是鐵元素。含鐵元素的物質有鐵單質、氧化鐵、氧化亞鐵、磁鐵、氫氧化亞鐵、氫氧化鐵、硫酸亞鐵、氯化鐵等。

【教師】這些含鐵元素的物質按化合價分類怎么分？

【學生】可以分為0 價Fe，+2 價FeO、Fe(OH)2、FeSO4，+3 價Fe2O3、Fe(OH)3、FeCl3。

2.實驗探究鐵及其化合物的氧化性或還原性

【教師】從化合價的角度，預測不同價態的鐵元素哪些有氧化性，哪些有還原性？

【學生】根據元素化合價預測，鐵元素最低價具有還原性，處于中間價態的Fe2+既有氧化性又有還原性，處于高價的Fe3+具有氧化性。

【教師】如何驗證你們的預測？

【學生】若預測某一物質具有氧化性，就應該選取另一具有還原性的物質，通過實驗證明二者之間能發生氧化還原反應進而驗證預測。同理，若預測某一物質具有還原性，就選取另一具有氧化性的物質，通過進行實驗驗證預測。

【教師】提供常見氧化劑和還原劑：鐵粉（鐵絲）、氯水、稀硝酸、KSCN 溶液、稀硫酸、鋅片、硫酸銅溶液、銅片、FeCl2 溶液、FeCl3 溶液。

【學生】設計實驗方案，預測現象，進行實驗，觀察現象，得出結論。

【探究實驗】學生設計探究鐵單質的還原性、FeCl3 的氧化性、FeCl2 的氧化性與還原性實驗的實驗方案，并根據方案進行實驗（步驟略）。

3.建構“物質具有氧化性還原性探究實驗”的認知模型

【教師】總結探究物質性質的一般思路?；趩栴}—提出假設—設計實驗—實施實驗—觀察現象—得出結論。

【教師】本節課通過實驗探究了鐵及其化合物的氧化性和還原性，最初由教師提出問題Fe、Fe2+、Fe3+有哪些性質？這一環節稱為“基于問題”，緊接著總結出探究物質性質的思維模型框架。下面大家總結“物質具有氧化性還原性探究實驗”的認知模型。

【學生】總結探究物質氧化性或還原性的思維模型：進行化合價預測—選擇相應的氧化劑（還原劑）和檢測試劑—預測現象—實施實驗—觀察現象—得出結論。

設計意圖：氧化還原反應的知識是在高中化學中重要概念和重要理論。氧化還原反應貫穿于中學化學教材的始終?？梢哉f在中學化學中凡涉及元素價態變化的反應都是氧化還原反應?！疤骄胯F及其化合物的氧化性或還原性”是魯科版高中化學必修一第二章第三節“氧化劑和還原劑”的第三課時的內容。學生已經掌握了氧化還原反應、氧化劑和還原劑的概念，認識了氧化還原的本質，通過探討鐵及其化合物的氧化性或還原性，不僅僅加深了氧化還原反應特征和本質的認識，而且通過引導學生構建出完整的“探究物質氧化性或還原性實驗”的認知模型，幫助學生逐步形成穩定的認知方式，為以后認識其他物質的性質提供了思維模型，提高學生學科核心素養。

三、教學反思

本文體現了教師為主導，學生為主體的教學理念，以鐵與人體健康的關系導入，主要采用啟發式，探究式的教學方法，設計了學生活動：分析問題，進行預測，設計實驗方案，動手操作實驗，總結實驗，形成思維框架，構建了探究物質性質的認知模型，為今后學習其他物質性質打下了堅實的基礎，深化了學生的學科思維，培養了學生的化學學科素養。