基于核心素養(yǎng)的“鐵的重要化合物”教學設計研究

鐘雪蓮 何利緩

[ 作者簡介 ]

鐘雪蓮，女，廣東南海人，黔南民族師范學院，副教授，碩士，研究方向：大學教育與中學化學教育。

何利緩，女，貴州荔波人，黔南民族師范學院，本科，研究方向：中學化學教育。

[ 項目名稱 ]

2021年貴州省高等學校教學內容和課程體系改革項目“師范專業(yè)認證視域下的《化學教學論》課程改革實踐研究”，編號：2021332。

2020年黔南民族師范學院教育質量提升工程項目“師范類專業(yè)認證背景下的《化學教學論》課程改革與實踐研究”，項目編號：2020xjg0102。

2018年黔南民族師范學院創(chuàng)新基金項目“基于化學學科核心素養(yǎng)的中學化學課堂轉型實踐研究”，編號QNSY2018SD002。

[ 摘要 ]

文章基于化學學科核心素養(yǎng)，對“鐵的重要化合物”展開教學設計，從鐵的性質到不同價態(tài)下的化合物展開研究，探索了證據推理與模型建構、科學態(tài)度與社會責任等素養(yǎng)的培養(yǎng)。

[ 關鍵詞 ]

核心素養(yǎng)；鐵的重要化合物；教學設計

中圖分類號：G42

文獻標識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.15.047

為順應新時代需求，教育部啟動了普通高中課程標準修訂工作。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》基于學科本質，凝練了化學學科核心素養(yǎng)。[1]化學學科核心素養(yǎng)是學生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，明確了學生通過化學學科的學習，逐步形成正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，這反映了當下立德樹人的基本要求和學生未來發(fā)展的重要價值。

“鐵的重要化合物”在高中化學教學中占據主要地位，目標是幫助學生形成研究元素化合物性質的思路和方法[2]。運用實驗探究，可以體現教學中的化學思維和科學探究方法，也為實現科學態(tài)度和社會責任等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)奠定基礎。綜上，本文以“鐵的重要化合物”為例，展開基于化學學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學設計研究。

1 “鐵的重要化合物”教學設計前期分析

1.1 教材分析——凸顯核心素養(yǎng)理念

“鐵的重要化合物”位于《普通高中教科書 化學（必修）第一冊》第三章第一節(jié)。這節(jié)內容的學習對于強化學生從物質類別、元素價態(tài)變化角度認識物質性質及其轉化的意識和能力有著非常重要的意義[3]。除此之外，本節(jié)內容在培養(yǎng)模型認知素養(yǎng)、科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)、科學態(tài)度與社會責任素養(yǎng)等方面都有著豐富的內涵。

1.2 學情分析——需培養(yǎng)的核心素養(yǎng)

在此之前，學生已經學習過有關金屬鈉和鋁的一些性質和相關反應，對金屬的性質和反應有一定的了解。學習金屬鐵的相關性質和重要化合物，也將為后續(xù)內容學習打好基礎。學生雖然在第一章學習了氧化還原反應，但并沒有從該角度來學習研究相同元素不同價態(tài)的轉化關系[4]。如果在學習過程中能夠建立類別價態(tài)二維圖，幫助學生建立認知模型，并能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規(guī)律，可以培養(yǎng)學生的證據推理與模型認知素養(yǎng)；在探究實驗中培養(yǎng)科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)，通過創(chuàng)設情境讓學生認識到化學于有利社會文明發(fā)展，并且秉承科學態(tài)度和有義務學習好化學的社會責任感，培養(yǎng)科學態(tài)度和社會責任素養(yǎng)。

1.3 教學目標——核心素養(yǎng)的滲透與落實

1.3.1 通過教師創(chuàng)設的真實情境了解鐵的重要性；通過化學反應的探索，收集證據去推理出化合物相應的性質，探討研究分析Fe2+、Fe3+的相互轉化。

1.3.2 通過設計Fe2+、Fe3+相互轉化的實驗方案，初步建立“鐵三角”認知模型及思維方法。

1.3.3 通過實驗探究活動，逐步形成正確的科學態(tài)度，感受鐵的重要化合物在生活中的重要價值，增強社會責任感。

1.4 教學重點難點——核心素養(yǎng)下突出重點，突破難點

重點：科學探究實驗的方法，鐵的重要化合物具有氧化性和還原性，Fe2+、Fe3+的相互轉化，化學在社會文明發(fā)展的貢獻和價值。

難點：Fe2+、Fe3+的相互轉化模型建構。

1.5 教學方法——核心素養(yǎng)的實施途徑

本節(jié)內容主要采用實驗探究法與合作法，并結合其他教學法。化學實驗可以激發(fā)學生學習的興趣和求知欲，鍛煉學生膽識和動手能力，實現科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)的培養(yǎng)；發(fā)現和提出有探究價值的問題，從問題和假設出發(fā)，設計實驗，觀察現象，搜集證據，作出合理的分析和解釋。探究過程中實踐了對證據推理和科學探究的素養(yǎng)培養(yǎng)，進一步實踐到化學科學態(tài)度對建設美好社會的責任意識。素養(yǎng)為本的教學，提倡積極促進學生化學學習方式的轉變。實驗觀察的現象和搜集的證據會因人而異，采用合作教學法，培養(yǎng)學生形成集體團結協作的意識，激發(fā)探究科學真理的興趣。

2 核心素養(yǎng)下的“鐵的重要化合物”教學過程設計

2.1 創(chuàng)設情境，導入問題

“素養(yǎng)為本”的教學，要求創(chuàng)設真實且富有價值的問題情境。以此為出發(fā)點，創(chuàng)設情境、導入問題、引發(fā)思考、激發(fā)興趣。

2.1.1 教師活動。利用多媒體展示廣告：維生素C具有還原性，可以促進補鐵劑中鐵的吸收。提醒學生切記：補鐵劑不宜與茶同服，藥補不如食補，應科學補鐵。提問：補鐵途徑以及補鐵劑中鐵的價態(tài)。

2.1.2 學生活動。回答：鐵鍋炒菜，多吃含鐵的食物，如菠菜，以及服用補鐵劑。交流思考維：生素C具有還原性，使鐵還原為二價。

2.1.3 設計意圖。多媒體展示的廣告聯系生活實際，學生回答科學補鐵的方法，凸顯鐵的價值與作用。提出的問題引發(fā)學生思考。

2.1.4 核心素養(yǎng)體現。宣傳健康化學與迅速發(fā)展的科技時代有密切聯系，可使學生逐步樹立安全意識，傳遞健康的補鐵方法，讓學生正確認識化學的社會價值，培養(yǎng)“科學態(tài)度與社會責任”素養(yǎng)。

2.2 實驗探究，收集證據

“以人為本”的教學觀，要求用發(fā)展的眼光看待學生，體現教師主導、學生主體的地位。引導學生勤于實踐，善于合作，敢于質疑，勇于創(chuàng)新，讓學生逐步形成科學探究的化學學習方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，課堂實驗探究的具體內容如表1所示。

2.3 課堂小結，交流評價

交流評價環(huán)節(jié)描述觀察到的現象，教師分析點評，最終形成結論，體現基于化學學科核心素養(yǎng)的評價。

2.3.1 教師活動。分析解釋：鐵元素有二價、三價等不同價態(tài)，反應環(huán)境不同，可能反應產物不同。白色絮狀物的Fe（OH）2沉淀具有很強還原性，易被氧化成紅褐色的Fe（OH）3。KSCN溶液檢驗Fe3+是重要的特征反應和方法，若不含Fe2+，也有一定的局限性。需要將Fe2+和Fe3+進行相互轉化，從氧化還原反應的角度來分析。氧化劑和還原劑使Fe2+和Fe3+在一定條件下可以進行相互轉化。維生素C的還原性和二價的鐵，相互作用，促進吸收。

2.3.2 學生活動。首先，總結。實驗1：生成氫氧化亞鐵沉淀先是白色絮狀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。發(fā)生氧化還原反應，Fe2+被氧化成Fe3+。實驗2：FeCl3溶液變紅，FeCl2溶液無變化，該方法是檢驗Fe3+的特征反應。實驗3：FeCl3溶液加入鐵粉、KSCN溶液，無明顯變化。上層清液加入氯水，溶液開始出現紅色。其次，結論：補鐵劑中存在二價鐵，維生素C促進二價鐵離子的吸收。

2.3.3 設計意圖。讓學生按照探究實驗思路進行最終的交流評價，展示實驗成果，收集證據，秉承科學態(tài)度和運用正確的化學用語分析結論的成因。教師再進行原因講解：鐵的氫氧化物兩者的關系；檢驗Fe3+特征反應的重要性；維生素C促進補鐵劑中鐵的吸收，具有安全嚴謹求實的科學性態(tài)度。

2.3.4 核心素養(yǎng)體現。實驗是檢驗真理的唯一標準，得出補鐵劑中存在Fe2+，收集確鑿的證據，解釋緣由。探索未知、崇尚真理正是體現核心素養(yǎng)的證據推理和科學態(tài)度。

2.3.5 教師活動。點評：“鋁三角”的學習，給我們啟發(fā)；要建構Fe2+和Fe3+轉化的“鐵三角”模型，認識物質間的內在聯系。

2.3.6 學生活動。自主學習并總結鐵單質、氧化物、氫氧化物以及鹽的性質，完成“鐵的重要化合物”類別價態(tài)二維圖。建構“鐵三角”相互轉化的模型關系，完成反應物之間發(fā)生的化學反應方程式的書寫。

2.3.7 設計意圖。培養(yǎng)學生自主學習的能力，能夠利用價態(tài)和證據推理去總結，建構模型關系，注重宏觀到微觀的聯系，體會建構模型在化學研究方面的重要性。

2.3.8 核心素養(yǎng)體現。增強學生知識的概括水平，運用模型解釋化學現象，揭示其本質和規(guī)律，體現核心素養(yǎng)的模型認知。

2.4 課后鞏固提升

布置作業(yè)檢測學生對知識的掌握程度，提高學生搜集資料的能力，展示化學在各個領域的重要性。

2.4.1 教師布置作業(yè)。查詢中學生每天需要補鐵的含量；了解常用的一些補鐵方法以及我國實行的“補鐵工程”；說出鐵的重要化合物在各領域的廣泛應用。

2.4.2 設計意圖。作業(yè)和查資料使學生養(yǎng)成自覺性，提高學生的綜合能力；認識化學在促進社會進步做出的貢獻。

2.4.3 核心素養(yǎng)體現。化學在各領域中的應用價值，是為了創(chuàng)造美好生活，體現核心素養(yǎng)的“社會責任”。

3 教學反思

素養(yǎng)為本的教育理念下“鐵的重要化合物”教學，體現了化學學科在幫助學生培養(yǎng)發(fā)展所需的正確價值觀、必備品格和能力等方面所發(fā)揮的重要作用。

3.1 基于核心素養(yǎng)教學的優(yōu)勢

創(chuàng)設真實情景，導入問題，凸顯化學密切聯系社會，感受化學在各領域的價值魅力。實驗探究的重要性在于鍛煉學生動手解決分析問題的能力，并要形成合作交流的意識，體現學生在教學中的主體地位。讓學生能夠從不同層次認識物質的多樣性，并通過建構模型實現物質間的轉化，來分析與解決實際問題。

3.2 實施素養(yǎng)教學存在的不足及建議

當前實施的素養(yǎng)教學存在的不足之處在于：首先，要求學生建構從物質類別到價態(tài)的模型關系，較常規(guī)學習有一定難度；其次，教學中容易忽視學生的認知能力；最后，設計的教學過程涉及探究實驗較多，缺乏習題檢測學生對知識的掌握程度。

理論性的氧化還原反應知識比較枯燥，若掌握不好，在本節(jié)的學習也有一定難度，由于建構Fe2+和Fe3+模型的轉化沒有突破口，實驗探究中運用“證據推理”，使學生不能迅速建立觀點、證據和結論之間的邏輯關系。在實驗前應先讓學生完成導學案，溫故舊識、預習新知，形成基于證據意識推理分析問題的能力。中學生動手實驗較少，缺少實驗中敢于質疑、勇于創(chuàng)新的精神。學生在設計實驗方案上，才初步形成運用化學實驗方法進行探究的觀念，缺少發(fā)現和提出有探究價值的問題的能力和意識。

4 結語

該教學設計還存在一些不足，這也為后期素養(yǎng)為本的教學，如非金屬元素化合物、元素周期律、化學反應速率以及化學反應與能量等教學實踐研究提供一定的借鑒。

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2020年修訂［M］. 2版. 北京：人民教育出版社，2020：90-92

［2］侯麗麗，劉晶，于少華等. 基于學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的元素化合物教學研究：以“鐵及其化合物”單元整體教學為例［J］. 化學教學，2019（7）：44-46.

［3］馬佩強，孟靜. 巧用情境線索 滲透核心素養(yǎng) 創(chuàng)設生機課堂：以“鐵的重要化合物”的教學設計為例［J］. 化學教與學，2019（9）：51-55；53.

［4］肖藝紅，賴勝榮. 基于化學核心素養(yǎng)下的元素化合物教學設計：以“Fe2+與Fe3+轉化”為例［J］. 中小學教學研究，2019（8）：78-82.