問題鏈在高中化學教學中的應用研究
——以“鐵的重要化合物”教學為例

江蘇常州市第一中學（226001） 顧曉懌

隨著國家迅速發展，社會對創新型人才的需求已上升至戰略層面，如何培養創新型人才成為教育教學工作的重要目標。我國著名教育家陶行知認為“問題”可以培養人的創造性，這說明在創新型人才的培養中“問題”具有重要作用。在高中化學教學中，高質量的問題可以引發學生的好奇心，促使學生主動地學習、觀察、思考，踴躍參與到課堂中來，從而提高課堂教學效率。在此情況下，問題鏈教學模式應運而生［1］。

一、問題鏈設計的原則

（一）情境性原則

問題鏈中的問題需要通過創設情境來引出。真實情境的創設，有助于學生在真實的情境中思考、討論和解決問題［2］。化學與生活緊密相連，創設貼近生活的情境，既可以幫助學生快速掌握理論知識，又可以促進學生在日常生活中學以致用。

（二）基礎性原則

基礎性原則是指要基于學生的學習基礎來設計問題鏈。在教學中，如果不基于學生的學習基礎設計問題鏈，就會使問題失去它原有的意義。因此，問題鏈的設計要貼合學生的實際情況，要基于學生的學習基礎且要循序漸進，使不同基礎的學生都能得到發展。

（三）適度性原則

適度性原則是指問題鏈中問題的數量和難度均要適度。每節課的時間是有限的，教師不應在問題上花費過多的時間，而且大量的提問會使得學生的精神一直處于緊繃狀態，會使學生感到疲累，所以問題不宜過多，否則達不到預期的教學效果。問題不宜過難，否則不僅會耽誤教學進程，還會打擊學生的學習熱情，但也不宜過于簡單，因為過于簡單的問題沒有提出的必要。可見，在設計問題鏈時教師對問題的數量和難度應有一個準確的把握。

（四）梯度性原則

班級中的學生人數眾多，且學生之間存在著差異性，如果教師要保證全班學生都能得到不同程度的發展，就要在設計問題鏈時遵循梯度性原則。

教師應依據化學學科的知識邏輯和學生的認知邏輯設計具有一定梯度的由淺入深、由已知到未知的一連串問題，做到前一個問題是后一個問題的基礎和鋪墊，后一個問題是前一個問題的延伸和拓展，以使不同層次的學生都得到全面的發展。

除了這幾項基本原則，問題鏈的設計還需要遵循開放性原則、目標性原則及整體性原則。即教學中設置的問題應源于課本知識，但又不能局限于課本知識，須有一定的創新性，同時一切問題的提出都要服務于教學目標的實現。

二、問題鏈的類型

（一）導入型問題鏈

導入型問題鏈是指在正式進入課堂前，基于問題鏈設計原則所設置的一連串的引導性問題，其目的是使新舊知識順利銜接，吸引學生進入課堂［3］。

如在教學氧化還原反應前，教師可以提出如下問題：初中學習的氧化還原反應的基本原理是什么？CuO 與CO 的反應中，各元素有無化合價的變化？它屬不屬于氧化還原反應？這樣，既能引導學生回顧有關知識和思考有關問題，又能為后續的知識講解做好鋪墊。

（二）探究性問題鏈

探究性問題鏈多用于探究性實驗教學中，以引導和鼓勵學生積極探索，逐步提高學生的創新思維。

如在鈉與水的反應實驗中，教師可以就鈉發生著火這一現象提出問題：為什么不能利用水來滅火？鈉與水在反應過程中有哪些明顯現象？根據這些現象，可以推導出鈉有哪些特點？反應產生的氣體是氧氣還是氫氣？如何書寫化學方程式？這樣的問題鏈，可讓學生在探究過程中培養問題意識和創新思維。

（三）總結性問題鏈

一般來說，總結性問題鏈用于課堂總結階段或復習階段，是為了喚醒學生對課堂重點內容的記憶，引導學生進行歸納總結而設計的一系列問題。對于學生在學習過程中遇到的孤立、分散的知識點，教師也可以采用總結性問題鏈，幫助學生將其串聯起來形成結構化的知識網絡。

如在烴的結構與性質的復習教學中，教師可以依照“通式—結構—性質—鑒別”的順序設計“結構簡式為C6H6的烴可能有哪些？它們有哪些結構特點，又有哪些不同的性質？如何加以區分？”等總結性問題鏈，幫助學生梳理、歸納出各種烴的共性與特性，提高復習效率。

三、問題鏈在“鐵的重要化合物”教學中的應用分析

（一）課前分析

學情分析：通過前期的學習，學生已基本掌握了金屬及其氧化物的性質，這為學習鐵鹽的相關知識打下了基礎。但是，學生對部分知識并未達到靈活運用的程度，預計在“鐵的重要化合物”的學習中對離子方程式的書寫、鐵鹽性質的預測等會產生困難。

教學目標：

（1）理解Fe2+和Fe3+的化學性質，掌握其檢測方法；

（2）掌握“鐵三角”變換關系，明確Fe2+和Fe3+之間的相互轉化條件及反應；

（3）掌握鐵的重要化合物的基本性質及日常應用。

［其中（1）、（2）既是教學重點，又是教學難點］

目標分析：具體如圖1所示。

圖1

（二）教學流程設計

1.新課導入

教師利用PPT展示剛配制好的FeSO4溶液和因長時間放置而顏色變黃的FeSO4溶液。

問題1：之前我們講解過4 種常見的有色離子，其中Fe2+和Fe3+分別是什么顏色？

生1：淺綠色和黃色。

問題2：FeSO4溶液變為黃色說明其中包含了什么離子？

生2：Fe3+。

師：回答正確。當FeSO4溶液中存在Fe3+時，就會逐步變為黃色。

問題3：既然我們知道Fe2+可以轉化為Fe3+，那么該怎么檢驗Fe2+有沒有發生改變呢？

生3：檢測有沒有Fe3+。

師：下面我們就來學習一下Fe3+的檢測方法。

2.探究Fe3+的檢測方法

師：閱讀書本內容，找出檢測Fe3+常用的方法。

問題4：常用的檢測Fe3+的方法是什么？

生4：用KSCN 溶液來檢測。

師：沒錯。下面我們就進行實驗并觀察其現象。

進行實驗：取兩支試管，分別加入1 mL FeSO4溶液和1 mL FeCL3溶液，而后往兩支試管中加入1滴KSCN溶液，觀察現象。

問題5：通過實驗，你能夠得到哪些結論？

生5：Fe3+遇到KSCN 變為血紅色，而Fe2+遇到KSCN沒有明顯現象，因此可以利用KSCN溶液來檢測溶液中是否含有Fe3+。

問題6：既然Fe2+和Fe3+的顏色不同，為什么還要用KSCN溶液來檢測呢？

生6：當溶液中Fe3+的含量較低時，并不會產生明顯的顏色，而引入KSCN可使現象變得明顯。

師：回答得很好。KSCN不受其他離子的干擾，能準確檢驗出是否含有Fe3+，其反應原理為：Fe3++3SCN-＝Fe（SCN）（3紅色）。

3.分析Fe3+轉化為Fe2+的條件

問題7：我們在配制硫酸亞鐵溶液時，通常會加入少量的鐵粉，這是為什么？

生7：防止硫酸亞鐵溶液中的Fe2+轉化為Fe3+。

問題8：相關反應的離子方程式是怎樣的？

生8：2Fe3++Fe＝3Fe2+。

問題9：鐵粉在這個反應中起到什么作用？有沒有其他化學物質可以替代鐵粉？

生9：鐵粉在整個反應中作還原劑，可以用KI來替代。

本次試驗結果表明，復方丁香開胃貼治療1～2周，即可顯示出減少腹痛頻率、緩解腹痛程度、改善脾胃虛寒證證候的效果。停藥后隨訪4周，其腹痛復發率，試驗組也低于安慰劑對照組，只限于樣本量的原因，組間比較差異無統計學意義，建議設計和實施新試驗，以評價其減少復發的有效性。試驗中，兩組均發現皮膚刺激反應，組間比較差異無統計學意義，提示可能與敷料貼或基質有關。

進行實驗驗證：

實驗1：取一支裝有1 mL FeCl3溶液的試管，加入少量維生素C并振蕩。

實驗2：取一支裝有1 mL FeCl3溶液的試管，滴入KI 溶液。

問題10：通過這兩個實驗我們可以得到哪些結論？

生10：維生素C 和KI 均能使溶液中的Fe3+轉化為Fe2+。

師：可見，在鐵粉、維生素C 以及KI 溶液等還原劑的作用下，Fe3+可以轉化為Fe2+。

創設情境：現有一溶液，顏色為淺綠色，當往其中加入溶液A 時，溶液變為黃色，再加入溶液B，溶液又轉為紅色。

問題11：若無色試劑為KSCN 溶液，那淺綠色溶液和黃色溶液中存在什么離子？

生11：存在Fe2+和Fe3+。

問題12：溶液A具有什么性質？在整個反應中起到什么作用？

生12：具有氧化性，可將Fe2+轉化為Fe3+。

師：沒錯。實際上溶液A 是氯水，具有氧化性，能把Fe2+氧化為Fe3+。

問題13：除了氯水，還有哪些氧化劑可以將Fe2+氧化為Fe3+？

生13：高錳酸鉀。

問題14：除了高錳酸鉀，過氧化氫、硝酸這些試劑是否也可以呢？

而后學生通過實驗進行驗證，得到“過氧化氫、硝酸可以將Fe2+氧化為Fe3+”的結論。

問題15：我們已經學習了Fe3+的檢驗方法，那如何檢驗Fe2+呢？

生14：加入氧化劑，再加入KSCN 溶液，看溶液是否變色。

師：方法是正確的，不過需要調整一下思路，應該先加入KSCN 溶液，判斷溶液中是否一開始就含有Fe3+。如果顏色沒有變化，再加入氧化劑，若溶液變紅，就說明溶液中含有Fe2+。

5.構建“鐵三角”關系模型

問題16：Fe2+處在中間價態，它具有哪些性質？

生15：既有氧化性，又有還原性。

師：也就是說，Fe2+既能轉化為Fe，又能轉化為Fe3+，Fe2+和Fe3+之間也可以互相轉化，加上之前我們學過Fe 能和稀鹽酸反應生成Fe2+以及Fe2O3能和CO 反應生成Fe，由此可見Fe、Fe2+和Fe3+之間存在“鐵三角”關系（如圖2）。

圖2

（三）總結歸納

問題17：根據“鐵三角”關系模型，若想除去FeCl3溶液中少量的FeCl2，應該怎樣做？

生16：通入少量氯氣，將Fe2+轉化為Fe3+。

問題18：那反過來呢？

生17：加入鐵粉。

師：Fe2+與Fe3+的相互轉化原理在生產生活中具有較大的應用價值，比如補鐵劑和維生素C 一起服用效果更好、印刷電路板的制作等。

該教學設計中，問題和實驗貫穿整節課，內容銜接緊湊，問題鏈引領學生主動思考，讓學生在課堂中有事可做、有問可思，最終幫助學生逐步掌握知識點。

綜上所述，在高中化學課堂教學中設置一連串層次分明、難度適宜、具有開放性和拓展性的問題，可以吸引學生積極參與課堂，加深學生對知識的理解。由淺入深的問題鏈可以降低知識的學習難度，增強學生的問題意識，培養學生的思維能力。

要設置高效問題鏈，需要教師潛心研究教材內容，了解學生的認知水平及思維障礙，制訂適宜的教學目標，這對教師而言也是一個不斷自我提升的過程。