創設生活情境 強化生活體驗

陳艷艷

摘要：以“鋼鐵的應用，鋼鐵生銹的原因，鋼鐵除銹的方法到蒸汽發藍防銹的原理探究”為教學主線，通過創設生活化情境，對“鐵的單質及其氧化物”展開實驗探究，同時利用化學知識解決生活問題，強化生活體驗，提升了學生的化學核心素養。

關鍵詞：鐵的單質及其氧化物；生活情境；化學核心素養

文章編號：1008-0546（2021）10-0076-03中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.10.018

一、基于化學核心素養的教學內容分析

新課標強調要重視開展“素養為本”的教學：倡導真實生活情境的創設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，激發學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力[1]。鐵是人類使用最廣泛的一種金屬，與我們生活息息相關，鋼鐵生銹現象的普遍存在都有利于生活情境的創設。學生在初中化學的學習中，已經學習過單質鐵及其氧化物的一些性質，這便于學生的進一步學習與探究。本文中增設了關于鐵的氧化物的性質探究實驗，通過實物觀察、性質實驗的比較，滿足了學生的動手欲，增強了學生體驗，有利于發展學生科學探究能力。同時，通過設計鐵與水蒸氣反應的實驗裝置的活動，并對教材中鐵與水蒸氣反應的實驗裝置加以改進，培養學生優化意識和創新精神。

二、基于化學核心素養的教學思路

見圖1。

三、基于化學核心素養的教學過程設計

1.教學環節一：鐵之應用

【PPT】數據：中國鋼鐵產量及占全球比重

【教師】鋼鐵工業是國民經濟的重要基礎產業，是國民經濟發展水平和國家綜合實力的重要標志。1949年新中國剛建立時，國內鋼鐵工業產量幾乎為0，在排名靠后的情況下，我們國家從無到有，到現在的穩居全球第一，我國鋼鐵工業是在經歷了漫長曲折的歷程后發展起來的。請同學們舉例說明鐵在生產、生活中有哪些用途呢？

【學生1】鐵鍋，鐵門等常見的鐵制品。

【學生2】房屋建筑、道路、橋梁等建設離不開鐵。

【教師】這些用途體現了鐵單質的哪些性質？

【學生】延展性、導熱性、導電性等。

【設計意圖】通過數據呈現的方式讓同學們直觀地感受我國國民經濟的發展，激發學生的愛國熱情和社會責任感。鐵是人類使用最廣泛的金屬之一，從身邊熟悉的應用事例著手，激發學生學習鐵的興趣，根據這些用途得出鐵的物理性質，體會物質的性質決定物質的用途。

【教師】請同學們寫出學過的與鐵相關的化學方程式（屬于離子反應的，寫離子方程式）。

【學生活動】書寫與鐵相關的化學方程式或離子方程式。

【設問】分析鐵化合價的變化有何異同？

【學生】鐵反應后的產物有+2、+3兩種價態。

【追問】反應后的產物價態與什么因素有關？

【學生】反應后的產物價態與氧化劑的強弱有關。鐵是一種較活潑的金屬，具有還原性，鐵與弱氧化劑（如鹽酸、硫酸銅等）反應生成+2價，鐵與強氧化劑（如氯氣等）反應生成+3價。

【設計意圖】結合學生已有的知識和經驗，通過喚醒學生的已有認知展開鐵單質的性質教學，同時用化學方程式、離子方程式進行表征，培養學生宏觀辨識和微觀探析素養。從氧化還原反應的角度認識鐵是一種變價金屬，具有還原性，能概括出鐵與強弱氧化劑的反應規律，使學生氧化還原反應理論達到結構化水平。

2.教學環節二：鐵之生銹

【PPT】圖片：生活中生銹的鐵制品

【教師】在我國，每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產量的十分之一，造成嚴重的經濟損失。同學們，你知道鐵銹的主要成分是什么？鐵生銹的條件是什么？

【學生】鐵銹的主要成分是三氧化二鐵，鐵會與空氣中的氧氣和水蒸氣作用生成鐵銹。

【教師】那么鐵在氧氣中燃燒的產物呢？

【學生】四氧化三鐵。

【教師】你還知道其它鐵的氧化物嗎？

【學生】氧化亞鐵。

【教師】非常好，下面我們一起來認識鐵的這三種氧化物。

【學生活動】以小組為單位，探究鐵的三種氧化物的性質。

儀器：試管、膠頭滴管、藥匙若干

藥品與試劑：氧化亞鐵、三氧化二鐵、四氧化三鐵、蒸餾水、稀硫酸

【PPT】表1。

【教師】巡視，指導學生完成實驗，并投影展示小組實驗記錄表，學生相互糾正、補充，完善三種氧化物的性質。

【設計意圖】通過鐵制品在使用的過程中生銹的普遍性，引導學生關注社會問題，激發學生對鐵除銹、防銹的求知欲，為后面的學習能順利展開做好鋪墊。通過提供藥品試劑，學生分組展開實驗探究活動并分享成果，提高了學生的實驗操作能力和合作意識。通過列表的形式從物理性質、化學性質等方面比較鐵的氧化物，引導學生更加全面地認識鐵的化合物。

3.教學環節三：鐵之除銹

【教師】鐵銹表面疏松多孔，不能阻礙內部的鐵與氧氣、水蒸氣等接觸，如不及時處理，最終會導致鋼鐵全部被腐蝕。請同學們想想有什么方法可以除去鐵制品表面的鐵銹？

【學生1】利用打磨的方式除去鐵銹，例如用砂紙、鋼絲球等進行打磨。

【學生2】氧化鐵是一種堿性氧化物，能與酸反應，可以用稀硫酸除去鐵制品表面的鐵銹。

【教師】利用打磨的方式除去鐵銹屬于物理方法，利用酸與鐵銹發生化學反應從而達到除銹的目的屬于化學方法。若用稀硫酸、鹽酸除去銹鐵時需要注意什么？

【學生】稀硫酸、鹽酸不僅能與氧化鐵反應，還能與鐵反應，操作時應控制反應進程，避免鐵被反應。另外反應會產生氫氣，遇明火會發生爆炸，所以，除銹操作時需要禁止煙火。

【設計意圖】運用所學的知識，利用物理方法與化學方法除去鐵銹，解決了實際問題，增強了學生學習化學的成就感。通過討論用酸除去鐵銹時需考慮的注意事項培養學生的安全意識。

4.教學環節四：鐵之防銹

【教師】請同學們根據鐵生銹的原理，思考應采取什么措施去防止鐵的生銹？

【學生】最簡單的方法是不讓鐵與空氣、水等接觸，因此可以采用在鐵表面覆蓋保護層的方法防止鐵的生銹，如塑料包裹、噴油漆等。

【教師】很棒，除了這些方法以外，還有一種特別的防銹方法——蒸汽發藍。

【PPT】資料卡：蒸汽發藍是指在較高溫度下通過水蒸氣在鋼鐵表面生成一層致密的氧化膜，經過發藍處理后的鋼鐵的耐腐蝕有很大提高。

【設問】從理論上分析，鐵是否具備與水反應的可能性？鐵若能與水蒸氣反應，產物可能是什么？

【學生1】從金屬活動性順序看，鐵是一種較活潑的金屬，排在氫的前面，能置換出水中的氫。

【學生2】從氧化還原反應原理看，鐵的化合價升高，必然有一種元素化合價降低，結合反應物推斷只能是氫元素降低，因此有氫氣生成。

【追問】如果有氫氣生成，如何驗證？

【學生】通過收集產物氣體，靠近點燃的酒精燈，若聽到爆鳴聲，則說明有氫氣生成。

【教師】很好，從理論上分析，鐵能與水蒸氣反應生成氫氣。現在請同學們利用提供的實驗器材設計一套鐵與水蒸氣反應的裝置。

【學生活動】設計實驗裝置探究鐵與水蒸汽的反應

儀器：鐵架臺、干燥管、酒精燈、酒精燈罩、大試管、玻璃導管、膠塞、蒸發皿、火柴

藥品：還原鐵粉、棉花、水、肥皂液

【學生】小組討論和設計實驗裝置，小組代表分享設計好的實驗裝置。

【教師】同學們能根據實驗目的從水蒸氣發生裝置、鐵與水蒸氣反應裝置、氫氣收集檢驗裝置三個部分設計出不同的裝置，做的特別好。下面我們來對比一下教材中的反應裝置。

【PPT】鐵與水蒸氣反應裝置圖

【設問】請同學們思考：教材裝置中的濕棉花的作用，肥皂液的作用，加熱的順序分別是什么？

【學生1】濕棉花的作用是提供水蒸氣。

【學生2】肥皂液的作用是為了產生氣泡，便于驗證氫氣的生成。

【學生3】先加熱濕棉花，再加熱鐵粉。

【教師】實際上我們采用教材中的裝置進行實驗，不難會發現若棉花吸水量少，實驗現象不明顯，吸水量大，容易造成試管炸裂，而且加熱棉花容易焦化等問題，通過查閱文獻和實踐，發現硅酸鋁棉代替棉花，增加氫氣的干燥裝置，能大大提高了實驗的成功率[2]。

【演示實驗】鐵與水蒸氣的反應

【學生】肥皂液中有氣泡產生，經檢驗產生的氣體為氫氣，反應后的固體仍為黑色。

【教師】經進一步驗證黑色的氧化物是四氧化三鐵，請同學們寫出鐵與水蒸氣反應的化學方程式。

【教師】通過蒸汽發藍使鐵表面形成致密的四氧化三鐵薄膜而達到防止生銹的目的。

【總結】鐵的應用非常廣泛，鐵生銹的現象也非常普遍，因此如何除銹和做好防銹等問題急需解決，通過本節課“鐵的單質及其氧化物”的性質學習，我們很好地解決了這些問題。我們的生活離不開化學，同時化學又服務于生活，讓我們的生活更加美好。

【設計意圖】聯系生活，從原理出發解決鋼鐵生銹的問題。通過資料卡介紹蒸汽發藍激發了學生探究鐵與水蒸氣的反應的欲望。從金屬活動性順序和氧化還原反應化合價變化兩個角度分析鐵與水蒸氣反應的可能性和氫氣的生成，增強了證據推理意識。通過小組合作設計鐵與水蒸氣的反應裝置，學會依據實驗目的設計實驗裝置的基本方法。通過對教材反應裝置的改進，培養學生優化意識和創新精神。最后的結語，將生活中的問題與化學知識、化學方法緊密相連，運用化學知識解決生活中的問題，凸顯化學學科價值。

四、教學反思

創設真實的生活情境并提出問題，讓學生圍繞問題開展一系列探究活動，強化生活體驗，是發展學生化學學科核心素養的方式之一。貼近生活的問題情境會讓學生感到熟悉，激發他們學習和探究的興趣，從而讓學生更好地將生活與化學結合。本節課依據預設的教學目標，以“鋼鐵的應用，鋼鐵生銹的原因，鋼鐵除銹的方法到蒸汽發藍防銹的原理探究”為教學主線，學生通過小組討論和實驗探究，利用化學知識解決生活問題，強化生活體驗，提升了學生的化學核心素養。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018

[2]任鑫雨，廖鈁.鐵與水蒸氣反應實驗的改進及評價[J].化學教學，2018（12）：71-72