“硫酸亞鐵銨的制備”一課的主題式教學設計

譚琪

摘要：以“硫酸亞鐵銨的制備”為例，創設主題情境，采用化學實驗與探究任務相結合的方式形成具體操作流程，建立物質制備思維模型，實現學科知識的整合、提煉和充實，讓學生形成探究式學習的基本方法，提升學生化學學科核心素養，促進學生深度學習。

關鍵詞：主題式：物質制備;硫酸亞鐵銨：學科核心素養

文章編號：1008-0546（ 2022 ）09x-0043-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.09x.011

一、教學主題內容分析

“主題式”教學（見圖1）是指在教學中確定主題后，以問題解決或項目探究形式對原有教材知識體系進行二次重組，將課本知識與現實生活、社會實際問題相連，達成學習主題的完善。先確定一個主題，該主題可以是物質、化學反應、工業流程圖甚至是習題，以主題串聯起多個知識點，并利用真實情境解決實際問題。[1]肖平認為主題教學是圍繞某主題，讓學生借助各種探究活動以及與主題相關的各種資源，使學生的認知發生遷移;[2]顧小清認為主題教學是一種新型教學模式，通過讓學生自主參與活動，促進學生多元智能的發展。[3]

“硫酸亞鐵銨的制備”是高中化學學習中重要的物質制備實驗，它是高一“鐵的重要化合物”的知識延伸，通過以化學反應原理知識為基礎，采用物質“化合價一物質類別”二維圖作為工具，學生自主設計實驗并制備物質，提升學生化學核心素養，實現學生動手能力和實驗創新能力的升華。另一方面，通過引導學生自主深度挖掘和剖析情境，依據物質及其變化的信息弄清實驗原理，通過分析流程、抓取關鍵詞和審讀問題等確定實驗操作，建立解決實驗制備問題的思維框架，通過深層次理解知識，主動建構物質制備知識體系，構建解決這類問題的模型。

二、主題教學思維框架

基于深度學習的教學目標與評價的實施及課堂活動的層層推進，結合學科核心素養的落實，本節課教學思維框架見圖2。

三、主題教學實施過程

環節一：創設情境，激發探究興趣，關注社會熱點

[情境]用KMnO4酸性溶液滴定未知濃度的H2C2O4溶液，測定其中草酸含量。

[活動I]KMnO4不穩定，應該用什么試劑來標定？

[學生]用還原劑，如硫酸亞鐵。

[教師]硫酸亞鐵不穩定，容易被氧化，我們該如何改善呢？

[活動2]黨的十九大報告提出：“把生態文明建設放在突出地位，努力建設美麗中國，實現中華民族永續發展”。大量的廢棄金屬材料，如何變廢為寶？

硫酸亞鐵銨是較穩定的標定試劑，可通過加工廢棄的金屬材料制得。介紹硫酸亞鐵銨的性質、用途。

設計意圖：將社會熱點問題融入到化學課堂中，能激發學生的學習熱情，提升社會責任感和使命感，幫助學生形成CTS（化學一技術一社會）理念，樹立綠色化學思想，建立可持續發展理念。

環節二：數形結合，剖析實驗原理

[情境]展示硫酸亞鐵銨中各組分鹽的溶解度和溫度的關系（見表1）。

[活動1]請根據復鹽的性質特點以及表1數據，分析制備硫酸亞鐵銨的原理。

[教師]利用表格數據得出的原理制取硫酸亞鐵銨晶體，讓學生寫出化學方程式。

FeSO4+ （NH4）2SO4+6 H2O=（NH4）2SO4. FeSO4.6H2O

設計意圖：借助表格數據，強化學生溶解度與溫度關系對物質制備的重要性，學會利用溶解度的差異制備物質，加強學生從材料提取信息的能力，明白實驗原理。

環節三：依據鐵“價一類”二維圖設計制備硫酸亞鐵方案，突出化學本色

[情境]展示鐵的化合價一物質類別二維圖，見圖3。讓學生從氧化還原反應或者非氧化還原的角度分析制備硫酸亞鐵的可能方案。

[活動1]以鐵單質為原料制備硫酸亞鐵。

[學生]通過鐵的“價一類”二維圖，從氧化還原角度，依據鐵轉化為硫酸亞鐵的途徑，寫出離子反應方程式。

[活動2]以氧化鐵為原料制備硫酸亞鐵。

[學生]通過鐵的“價一類”二維圖，從氧化還原反應和復分解反應原理，分析出由氧化鐵作為原料制備硫酸亞鐵的途徑，寫出離子反應方程式。

[活動3]以氫氧化鐵為原料制備硫酸亞鐵。

[學生]通過鐵的“價一類”二維圖，從氧化還原反應和復分解反應原理，依據由氫氧化鐵為原料轉化為硫酸亞鐵的途徑，寫出離子反應方程式。

[教師]通過組織學生小組討論，設計出鐵、氧化鐵、氫氧化鐵轉化為硫酸亞鐵的途徑，通過反應方程式的書寫以及相應物料的價格及性質，綜合考慮，選出鐵與硫酸反應制取硫酸亞鐵的方案。

設計意圖：復習鐵及其相關物質之間的轉化關系，培養學生從物質類別和元素價態變化的視角得出物質的轉化途徑，既是對鐵的相關知識的鞏固，也是對“價一類”二維圖的應用。

環節四：設計利用指定原料制備硫酸亞鐵銨的實驗方案。

[活動1]利用廢鐵屑、H2SO4（3 mol/L）、（NH4）2SO4（s）制備硫酸亞鐵銨。

[學生]通過小組討論，設計實驗思路，見圖4。[活動2]依據廢鐵屑中可能含有的雜質，讓學生結合化學原理提出處理方法，引出第一階段實驗步驟。

[學生]用熱堿液除去廢鐵屑表面的油污，實驗所用溶劑水均先煮沸除去O2。

[教師]結合學生的回答，小結第一階段實驗步驟。

[活動3]結合硫酸亞鐵的性質及溶解度與溫度的關系，思考該步驟的操作溫度及操作注意事項。

[學生] Fe2+會水解，且易被氧化，溫度過低或過高時都容易析出FeSO4.nH2O。

[教師]保持鐵屑過量，控制溶液為酸性環境;反應過程控制溫度在50-60℃左右，適當補充蒸餾水;趁熱過濾。

[活動4]結合硫酸亞鐵銨產品特點，引出第三階段實驗步驟。

[教師]稱取（NH4）2SO4晶體，用煮沸過的水配成飽和溶液，倒入制得的FeSO4溶液中，攪拌，小火加熱，在蒸發皿中蒸發濃縮至溶液表面出現晶膜為止。將溶液靜置，自然冷卻，即有產品晶體析出。過濾（抽濾），用少量酒精洗去晶體表面附著的水分和雜質。

設計意圖：通過對已知材料的分析及所學知識的整合，加強學生從材料提取信息的能力。通過對實驗設計及裝置的認識，加強實驗探究能力。

環節五：創建模型，提升解決問題能力

本節課中，結合之前所學反應原理、元素知識的基礎上，設計硫酸亞鐵銨的制備思路。以硫酸亞鐵銨為載體，掌握常規制備物質的方法及思路，總結出物質制備模型，見圖5。

四、教學反思

本節課采取基于化學核心素養的“主題式”教學。將真實的情境轉化為學生具體的活動，用情境激發學生的學習熱情。通過“數字信息一問題一解答”，把學生的發現和思考轉化為具體的探究過程，強化對核心知識的理解。物質制備“主題式”教學具有很大的靈活性，它不一定是完整的探究過程，可以著重凸顯其中的某一個或某幾個環節。但總體要體現以下特點：

1.主題鮮明，激發學生熱情

精心選擇主題是“主題式”教學的關鍵，知識點與技能訓練、化學核心素養提升均圍繞此主題產生。[4]本節課圍繞主題，為學生提供各種圖表信息，各種實驗儀器和化學藥品等學習材料，在課堂上創設一個個問題，激發學生實驗探究熱情。在教學過程中，給學生創設自主探究的環節，使學生能依據問題去尋找所需要的信息，敢于提出自己的猜測，并利用實驗或者證據否定或驗證自己的設想，從而提升學生的科學探究意識。教師需要注意積累日常生活、生產中與化學相關的素材，學會將素材巧妙地融入到授課中，提升學生解決現實問題的能力，形成完善的個人知識體系。[5]

2.問題有梯度，加深學生理解

問題的設計如同樓梯，幫助學生“由淺人深”思考。通過提示信息，讓學生在獲取和處理信息的過程中，慢慢加深對核心知識的認識，實現分析、類比、遷移能力的提升。無論是對硫酸亞鐵制備路線的設計，還是對硫酸亞鐵銨制備環節問題的解決，始終以不同層次的問題為主線，與已掌握的知識（化學反應原理、元素化合物）關聯。另外，問題的設計要具有開放性，使得學生學習不僅僅只停留在表面，而是深入內涵，提高綜合解決問題的能力，提升學科素養。

參考文獻

[1]王冬.“主題式復習”在高三二輪復習教學中的實踐與思考——以“認識次磷酸”為例[J].中學化學教學參考，2016（ 11）：33-36.

[2] 肖平.基于主題教學的教學設計應用研究[D].上海：華東師范大學，2006.

[3]顧小清.促進IT與跨學科課程整合的主題學習模式[J].電化教育研究，2003（3）：61-65.

[4] 牟迪，“主題式復習”教學設計——家庭中針對“冠狀病毒”消毒劑的選擇與應用[J].中學化學教學參考，2020（5）：48-50.

[5]周春美，周青山，“主題式復習教學”設計：墨粉中鐵氧化物的探究[J].中學化學教學參考，2019（9）：65-68.