利用化學實驗落實“教學做合一”提升化學核心素養

葉永鑫

摘要：以“Fe2+與Fe3+的檢驗與轉化”一課中的教學片段為例，結合陶行知先生“教學做合一”的思想，通過設計教師演示實驗和學生小組合作實驗的方法讓學生參與到課堂中來，讓教師在“做中教”，學生在“做中學”，讓核心素養的提升落地到“教、學、做”的過程中來。

關鍵詞：化學實驗;教學做合一;核心素養

文章編號：1008-0546（ 2021）01-0081-02

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.022

著名教育學家陶行知先生說過：“教學做是一件事，不是三件事。我們要在做上教，在做上學。在做上教的是先生;在做上學的是學生?！薄敖虒W做合一，做是學的中心，也是教的中心?！本唧w到化學學科的課堂教學中，教師在進行教學設計時，要在課堂中積極融人化學實驗，讓學生從眼、耳、口、手、腦等多個維度行動起來[1]。在《普通高中化學課程標準（2017年版）》中，提出了化學學科核心素養的5個方面。學生核心素養的提升需要教師將教學內容與生產生活實際緊密結合起來，需要教師和學生共同開展高水平的實驗活動[2]。下面，筆者將結合自身執教的“Fe2+與Fe3+的檢驗與轉化”一課中的教學片段，談談利用化學實驗，落實“教學做合一”思想，提升學生的化學核心素養。

一、教師演示實驗，激活學生思維

教學片段一：鐵肥溶液變黃，引發學生思考

[師]植物缺少鐵元素會引起葉片發黃，此時可以使用有效成分為FeSO4的鐵肥溶液來給植物補鐵。在使用時發現，久置的鐵肥溶液由基本無色變為黃色。請大家想一想可能是什么原因？能有方法驗證嗎？

[生]含Fe2+的溶液顯淺綠色，含Fe3+的溶液顯黃色，應該是Fe2+被空氣氧化成了Fe3+。

[師]依次展示新配置的FeSO4溶液、FeCl，溶液、茶葉水、將一滴FeCl3溶液滴人5mL蒸餾水后形成的溶液，并提問：此時僅靠觀察還能說明Fe3+的存在嗎？

[生]直接觀察顏色的方法有時可靠度較低，可能受到濃度或者其他物質的干擾，可以改用滴加NaOH溶液的方法，如果有Fe3+，則會生成紅褐色沉淀。

[演示實驗1]向兩支潔凈的試管中各加入2mL的FeCl3溶液和鐵肥溶液，再依次滴人5滴NaOH溶液。盛有FeCl3溶液的試管中出現紅褐色沉淀，盛有鐵肥溶液的試管中出現灰綠色沉淀。

[師]這個對比實驗中鐵肥溶液沒有出現剛才預計的紅褐色沉淀，反而出現了灰綠色沉淀，有可能是什么原因？能證明你的猜想嗎？

[生]說明用NaOH溶液檢驗Fe3+也有局限性，鐵肥溶液中有其他離子對Fe3+的檢測產生了干擾，有可能是Fe2+遇堿生成了灰綠色沉淀?？梢杂肍eSO4溶液和NaOH溶液驗證。

[演示實驗2]向一支潔凈的試管中加入2mL的FeSO4溶液，再滴人5滴NaOH溶液，試管中出現灰綠色沉淀。

[師]從這個實驗中確實說明了Fe2+對Fe3+的檢驗產生了干擾。老師向大家介紹一個新的試劑：KSCN溶液，它可以用來特征性地檢驗Fe3+，且不受Fe2+的干擾。

[演示實驗3]向三支潔凈的試管中各加入2mL的FeCl3溶液、FeSO4溶液和鐵肥溶液，再依次滴人2-3滴KSCN溶液。盛有FeC13溶液的試管中溶液變為血紅色，盛有FeSO4溶液的試管中溶液不變色，盛有鐵肥溶液的試管中溶液變為紅色。

[生]久置的鐵肥溶液中確實有Fe3+;用KSCN溶液來檢驗Fe3+靈敏度更高，準確度也更高。

[設計意圖]在本環節中，學生雖未真正動手，但是教師通過3個演示實驗引導學生觀察、思考、表達、聆聽，充分調動了學生的眼、耳、口、腦，讓學生參與到了對鐵肥溶液中是否含有Fe3+這一問題的證明過程中。在這個教學過程中，教師唯一教給學生的是KSCN溶液對Fe3+的特征性檢驗，而且這一知識的教授是建立在學生參與到課堂中，認識到現有的檢驗方法存在缺陷時提出的。在3個演示實驗中，后一個實驗都是對前一個實驗不足之處的修正，三種檢驗方法的相互對比之間，學生不難發現KSCN溶液對Fe3+的檢驗具有靈敏度高，準確度高的優點。

從發展學生核心素養的角度上來看，學生從溶液的顏色判斷所含微粒，是從觀察宏觀表象到探析微觀原因的進步;學生對3個演示實驗的觀察、分析、對比、推理，是尋找證據證明猜測的過程，是對證據推理能力的提升;學生在此過程中經歷了“初步確定方案→實踐→未達預期→分析干擾因素并排除→新方案或優化方案……”這一螺旋上升的思維和實踐過程，初步建立了對物質檢驗方案選擇的認知模型[3]。

二、小組合作實驗，提升核心素養

教學片段二：復現鐵肥變黃，加強小組合作

[師]通過剛才的實驗，我們已經可以確認久置的鐵肥中含有Fe3+。剛才也有同學已經提到應該是Fe2+被空氣氧化生成了Fe3+。請大家根據提供的試劑，復現這一過程，并且確認該過程已經發生。

提供試劑：FeS04溶液、FeCl3溶液、KSCN溶液、H2O2溶液、酸性KMnO4溶液、鐵粉、銅粉。

[生]小組討論，形成方案，合作實驗，匯報結論。如圖1所示。

[師]這兩種方案中都實現了將Fe2+氧化為Fe3+，并且通過KSCN溶液證明了這個過程的發生。我們再仔細對比這兩種方案，能否從中得到啟示：如果想要證明一份未知溶液中是否含有Fe2+，應該采取哪一種操作方案？為什么？

[生]要先加入KSCN溶液，再加入氧化劑。Fe2+無法直接檢測，被氧化為Fe3+可以通過KSCN溶液檢出。先加KSCN溶液不僅是為了檢出Fe3+，更是為了保證原溶液中不含Fe3+，防止它的干擾。

[師]通過這兩組實驗，我們知道了Fe2+是非常容易被氧化的，常見的可以將其氧化的氧化劑有：氧氣、H2O2溶液、酸性KMnO4溶液等……

[板書]如圖2所示

[設計意圖]在這個教學片段中，學生通過小組合作的形式復現了鐵肥溶液變黃的過程，并通過KSCN溶液驗證了Fe3+的產生。這項任務的完成，意味著學生動用了“氧化還原反應”和“物質檢驗”的相關知識，用已有知識指導自身的實踐體驗，實現了將“學”應用于“做”。同時，教師引導學生對比兩種方案中，哪一種方案更適合檢驗未知溶液中是否含有Fe2+，從學生的“做”出發，引導學生從實踐中總結經驗，進一步用于解決實際問題。

通過這組實驗，讓學生體會到了物質的轉化是普遍存在的，轉化過程的發生是有條件的，轉化過程的圖示則是對物質世界高度概括的一種模型。對Fe2+檢驗方法的探討則幫助孩子形成化學學科的思想和方法，促進學生形成物質檢驗過程中所需的縝密思維：不僅需要選對試劑，而且在使用多種試劑時還需考慮試劑添加順序帶來的影響[4]。

三、反思與總結

無論是教師的演示實驗，還是學生的小組合作實驗，教師在進行教學設計的過程中應當對該實驗所起到的效果和最終目的有明確的認識。再小、再簡單的演示實驗也應當有它存在的目的，也應當啟發學生參與到對課堂的思考中來。例如：將1滴FeCl，溶液滴人5mL蒸餾水中，將這份溶液與原本的FeCl溶液作對比，學生即可發現：觀察顏色所得結論的可靠性并不十分準確。由此便可順理成章地引出加堿沉淀法。而對比向FeCl3溶液和鐵肥溶液中加入NaOH溶液的現象，也是為了讓學生直觀地感受到一種檢測方法在不同情況下可能準確度有差異。此時學生雖未真正動手做，但教師的操作其實都是在學生給出的方案中進行的。學生真正參與到了課堂中，與教師進行問答溝通，對知識的記憶和掌握也更加牢固。

在學生真正動手做的小組合作實驗中，教師應當對實驗的過程有所預設，但在學生操作的過程中要給他們一定的自由度。例如在重現鐵肥變黃，并驗證Fe3+生成的過程中，教師不對學生添加試劑的順序進行提示。學生使用兩種不同方案得到了相同的結果，但只要教師一提問：“如果將FeSO4溶液替換成未知的溶液，如何檢驗Fe2+？”學生就能想到試劑的添加順序有時對實驗結果有著不同的影響，也就建立了更加完善的事實證據鏈，對于物質檢驗的認知水平也得到了提升。

化學科學誕生于生產生活實踐，因此學生對化學知識的學習也離不開化學實驗。缺少化學實驗的課堂學生會覺得無趣，失去了學生注意力的課堂自然也失去了靈魂?；瘜W實驗不能只是課堂中的裝飾，應當通過實驗讓學生“動起來”，和教師進行交流。這樣才能讓學生在“做中學”，讓教師在“做中教”，學生核心素養的提升才能得到落實。

參考文獻

[1]李秀芝.教、學、做合一在高中化學實驗教學中的應用[J].中學化學教學參考，2015（24）：53

[2] 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，2018：2，72-74

[3]何建平，在“教學做合一”中優化思維品質提升創新能力——高中化學“乙烯”教學設計[J].化學教與學，2016 （10）：73-74，80

[4]任潤武.如何通過化學實驗落實核心素養[J].中學化學教學參考，2020（4）：58-59