“素養為本”的主題式教學實踐與反思
——以“Fe3+與Fe2+的檢驗及相互轉化”為例

廣東陽江市兩陽中學（529500） 李婷妹

《普通高中化學課程標準（2017 年版）》（簡稱課標）的基本理念中提到，重視開展“素養為本”的教學，倡導真實問題情境的創設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內容的結構化設計，激發學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的改變，培養他們的創新精神和實踐能力［1］。

化學主題式教學立足生活實際，結合前沿科學技術信息材料創設情境，由教師圍繞主題設計問題，引導學生思考及探究，讓學生通過查閱資料、做實驗等多樣化的方式去學習新知識，并運用學到的知識分析解決問題，使學生的化學學科核心素養得到提升［2］。

筆者以人教版化學教材必修第一冊第三章第一節“鐵及其化合物”中“Fe3+與Fe2+的檢驗及相互轉化”為例，開展“素養為本”的主題式教學，并進行反思。

一、教學設計

課標中提出“鐵及其化合物的性質”實驗是學生必做的實驗，通過建立“鐵三角”轉化關系的認知模型，外顯學生的思維過程，培養學生“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”核心素養。

本節課以“Fe3+與Fe2+的檢驗及相互轉化”為主題，創設檢驗久置FeSO4溶液是否變質的問題情境，讓學生小組合作探究，促使學生學會建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系；布置任務讓學生查閱資料了解鐵鹽在生活中的應用，進而深刻認識到化學可以讓生活更美好，使學生產生“努力學好化學”的社會責任感。

二、教學思路

筆者結合“Fe3+與Fe2+的檢驗及相互轉化”主題內容創設“紅酒變白酒”的有趣情境，激發學生的學習興趣，引導學生小組合作設計實驗方案、驗證實驗方案，并開展相關實驗探究。實施主題式教學旨在發揮學生課堂學習的積極性與主動性，提高學生的思考能力、探究能力以及解決問題的能力，培養學生的化學學科核心素養。具體的教學思路如圖1所示。

圖1 教學思路

三、教學過程

環節一 Fe3+與Fe2+的檢驗

【情境導入】同學們，你們知道怎么調制“紅酒”嗎？現在我手上有一杯“白酒”，往里面添加試劑1就可以調制“紅酒”，再往里添加試劑2，“紅酒”顏色就會褪去變回“白酒”（如圖2）。同學們想知道其中的奧秘嗎？

圖2 調制“紅酒”和“白酒”

【過渡】同學們要想知道酒里的秘密，需要先學習Fe3+的檢驗。實驗臺上有兩瓶失去標簽的FeSO4溶液和Fe2（SO4）3溶液（溶液較稀，無法通過肉眼辨色來區分）。請用盡可能多的方法鑒別這兩種溶液。

【學生實驗】取樣，滴加幾滴KSCN 溶液或NaOH溶液進行鑒別。

【小結】

①往待測液中滴加幾滴KSCN 溶液，若變血紅色，證明待測液中含有Fe3+，原理是Fe3++3SCN-＝Fe（SCN）3（血紅色）。

②往待測液中滴加幾滴NaOH 溶液，若生成紅褐色沉淀，證明待測液中含有Fe3+，原理是Fe3++3OH-＝Fe（OH）3↓（紅褐色）。

設計意圖：通過“紅酒變白酒”的實驗，激發學生的學習興趣，使學生樂學、善學，滿足課標提出的主題內容情境化要求；解釋溶液顏色變血紅色的本質原因，讓學生深入理解Fe3+的檢驗原理，培養學生“宏觀辨識與微觀探析”核心素養。

環節二 Fe3+與Fe2+之間的相互轉化

【提問】實驗室有一瓶久置的FeSO4溶液，請設計實驗鑒別該溶液是否變質。

【學生實驗】取1～2 mL FeSO4溶液于試管中，滴加1～2 滴KSCN 溶液。若溶液顏色變血紅色，則證明FeSO4溶液變質，否則沒變質。

【過渡】用什么辦法可恢復變質的FeSO4溶液？

【提問】回顧“紅酒變白酒”魔術，請同學們從氧化還原反應的角度去分析Fe3+與Fe2+之間的相互轉化關系。

【學生分析】Fe2+要轉化成Fe3+，須發生氧化反應，可通過加氧化劑（如過氧化氫、氧氣或硝酸）來實現；Fe3+要轉化成Fe2+，須發生還原反應，可通過加還原劑（如鐵粉、銅粉或氫硫酸）來實現。

【PPT 展示】總結Fe3+轉化成Fe2+常用的還原劑以及Fe2+轉化成Fe3+常用的氧化劑（如圖3）。

圖3

設計意圖：設置判斷實驗室久置FeSO4溶液是否變質這一問題，目的是讓學生學會運用剛學的檢驗Fe3+的知識去解決問題，通過學以致用加深理解；通過提問“用什么辦法可恢復變質的FeSO4溶液”，使問題深度層層遞進，進一步引出本節課的重點內容“Fe3+與Fe2+之間的相互轉化”，讓學生學會用氧化還原反應的理論及知識分析和解決相關問題，提升學生運用所學知識分析和解決問題的能力，培養學生遷移知識的能力和“模型認知”核心素養。

【提問】怎么設計實驗證明Fe3+與Fe2+發生了相互轉化？請以小組為單位進行討論，設計實驗方案，開展探究實驗以得出結論。

［實驗室提供的試劑有H2O2溶液（H+）、KSCN溶液、氯水、鐵粉、FeSO4溶液、Fe2（SO4）3溶液］

【教師引導】設計實驗前，首先選定氧化劑和還原劑，其次思考三個問題：①驗證Fe2+轉化成Fe3+前要考慮Fe2+是否變質嗎？②加什么試劑可使Fe2+轉化成Fe3+？③如何驗證生成了Fe3+？同樣地，驗證Fe3+轉化成Fe2+也需考慮以上三個問題。

【組1方案】Fe2+轉化成Fe3+：取1～2 mL FeSO4溶液于試管中，先滴加2 滴氯水，再滴加2 滴KSCN 溶液，若溶液顏色變血紅色，則證明FeSO4被氧化成Fe2（SO4）3。

【組2 方案】Fe2+轉化成Fe3+：滴加KSCN 溶液和滴加氯水的前后順序與組1 方案不同。取1～2 mL FeSO4溶液于試管中，先滴加2 滴KSCN 溶液（無明顯現象），后滴加2 滴氯水，若溶液顏色變血紅色，則證明FeSO4被氧化成Fe2（SO4）3。

【教師評價】組2 方案更優，因為先滴加KSCN溶液可排除FeSO4變質產生的干擾。

【提問】如何設計實驗證明Fe3+轉化成Fe2+？

【組3 方案】Fe3+轉化成Fe2+：取1～2 mL 的Fe2（SO4）3溶液于試管中，滴加2 滴KSCN 溶液，溶液顏色變血紅色，再加入適量的鐵粉或VC，若溶液血紅色消失，則證明Fe2（SO4）3被還原成FeSO4。

【教師評價】同學們設計的方案很合理，思路清晰。

【學生實驗】學生小組實驗展示并匯總（見表1）。

表1 “Fe3+與Fe2+的相互轉化”實驗匯總

【提問】用什么辦法可恢復變質的FeSO4溶液？怎樣驗證FeSO4溶液是否完全變質？

【學生回答】可以加鐵粉恢復變質的FeSO4溶液；可以滴加幾滴酸性高錳酸鉀溶液，若溶液褪色，則說明FeSO4溶液部分變質，否則完全變質。

設計意圖：讓學生以小組為單位進行實驗設計及探究，并開展組內討論和組間交流，從而使學生碰撞出思維的火花，突破難點獲得最優實驗方案，提高學生的自主學習能力，培養學生團結合作的精神和嚴謹求知的科學態度；使用希沃授課助手進行手機投屏，展示小組探究實驗的過程，激發學生實驗探究的興趣；讓學生在實驗中觀察、討論、分析現象，培養學生獨立思考的能力，提升學生“科學探究與創新意識”“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”等核心素養。

環節三 Fe元素在生活中的應用

【過渡】同學們通過查閱資料了解了鐵元素在生活中的應用，那么鐵元素在生活中扮演什么角色呢？鐵元素是組成血紅蛋白、肌紅蛋白和腦紅蛋白的重要元素。鐵元素會影響人體的免疫系統，它參與人體內氧的運輸與儲存以及能量代謝，與我們的健康息息相關。

【PPT展示】血紅蛋白相關圖片（如圖4）。

圖4 血紅蛋白相關圖片

【生活情境1】人貧血時需要吃補鐵劑——硫酸亞鐵片。

藥品名稱：補鐵片成分：本品每片含亞鐵0.1克性狀：本品為薄膜衣片，除去薄膜衣后顯暗黃色藥物相互作用：與維生素C 同服，有助于本品的吸收

【信息提示】人體能吸收的離子是亞鐵離子。

【提問】為什么與維生素C 同服有助于本品吸收？

【學生回答】因為硫酸亞鐵容易被氧化，而維生素C可以抗氧化。

【小結】亞鐵離子具有還原性，容易被氧化成三價鐵，三價鐵不易被吸收，而同時服用維生素C 有助于亞鐵離子抗氧化，提高鐵元素的吸收率。此外，食物中的鐵一般以三價鐵的形式存在，食用維生素C還可以提高食物中鐵元素的吸收率。

【生活情境2】健康飲食，通過食療補鐵。

【過渡】我們平時如何補充鐵元素？

【PPT展示】吃富含鐵元素的食物。

【提問】飯后吃水果更健康，為什么？

【學生回答】水果富含維生素C，有利于鐵元素的吸收。富含維生素C 的水果有獼猴桃、草莓、柑橘、柚子、蘋果等。

設計意圖：介紹鐵元素在生活中的應用，拓展學生視野，讓學生了解鐵元素是構成血紅蛋白的重要元素，與我們的健康息息相關；讓學生了解常見的富含鐵元素的水果蔬菜，使學生學會用已學的知識來解決生活中的問題，同時深刻體會到化學對滿足人們日益增長的生活需求有重大貢獻。

四、教學反思

本節課以“Fe3+與Fe2+的檢驗及相互轉化”為主題展開教學，打破了傳統的“滿堂灌”教學模式，先引入主題，而后圍繞主題設計層層遞進、環環相扣的問題，使知識問題化，問題情境化，情境生活化。“Fe3+與Fe2+的相互轉化”的教學采用探究實驗的方式，讓學生以小組為單位進行討論，得出最優方案并進行實驗操作，培養學生自主學習的習慣、善于合作的能力、敢于批評與質疑的精神、證據推理的能力以及嚴謹求實的科學態度。主題式教學對教師來說充滿了挑戰，需要教師充分備課，查找資料，把握好問題的設計技巧，使問題間既有聯系又有遞進，構架清晰的知識脈絡。學生很喜歡這種有情境有主題的課堂，它能夠激發學生的學習興趣和動力，培養學生的學科核心素養。