基于真實情景的項目式學習
——菠菜補鐵是真的嗎？

廣東 劉漢國

一、項目主題

新課標非常重視情景化的設計和核心素養的落實，而學生也存在知識與應用之間嚴重脫節的問題，該問題如何解決呢？本節課通過“張老師缺鐵性貧血，菠菜補鐵”的真實情景，以“菠菜補鐵是真的嗎？”作為研究項目，把實際問題轉化為化學問題中的定性檢驗和定量檢測，并通過設計層進式的問題，把復雜問題轉化為簡單問題，重點落實證據推理與模型認知的學科核心素養。通過“價—類—性”模型的構建，幫助學生形成知識框架，培養學生系統化思維；通過“價—類—性”模型的應用，滲透核心知識的重要性。

二、項目目標

鐵及其化合物是高考的重點內容，尤其是Fe2+、Fe3+的檢驗及其測定，但考查的重點歸根結底都是鐵及其化合物的性質。創設真實情景，以復習知識為基礎，以應用知識為目的，以培養素養為核心，制定的教學目標如下：

1.創設真實情景，引導學生將生活問題轉化為化學問題，培養學生用化學思維解決實際問題的能力。

2.通過真實情景的實驗探究，引導學生構建“價—類—性”模型并用此模型解決“菠菜補鐵是真的嗎？”的問題，實現鐵及其化合物之間相互轉化的復習目的，培養科學探究與創新意識和證據推理與模型認知的學科核心素養。

3.以Fe2+、Fe3+的相互轉化為例，理解變價金屬元素的氧化還原反應，培養宏觀辨識與微觀探析的學科核心素養。

三、項目任務

根據項目活動設計的一般步驟，首先確立項目總任務為探究“菠菜補鐵是真的嗎？”，然后綜合解決該問題的過程和涉及的知識，對該項目問題逐步預設分析思路和子任務，其預設任務流程見圖1。

圖1 預設任務流程

四、項目實施

【導入項目】我們學校的張老師體檢發現血紅蛋白的指標遠低于正常值，醫生建議張老師飲用“補鐵劑”治療。但是張老師想通過吃菠菜補鐵，他詢問我的意見。作為化學教師，如何從化學的角度解答張老師的問題呢？

【分解項目】解答“菠菜補鐵是真的嗎？”應從幾個維度回答呢？

【學生活動】

問題1：菠菜中是否含有鐵元素？

問題2：每天吃多少質量的菠菜？

【提出問題】那么這兩個問題，轉化為化學問題分別是什么呢？

【學生活動】定性檢驗和定量測定。

【必備知識】問題的解決，需要一定的知識基礎。首先請大家完成“價—類—性”模型(圖2)。下面請一位同學來匯報。請思考預測物質具有氧化還原性的依據是什么呢？預測物質酸堿性的依據是什么呢？

【子項目一】定性檢驗——菠菜中是否含有鐵元素？

【定性檢驗】要進行檢驗，那么檢驗需要哪些步驟呢？

圖3 “定性檢驗”模型

【提出問題】閱讀資料卡片，提取重要信息。

資料卡片：

1.由于草酸的存在，菠菜中鐵元素以FeC2O4等形式存在，FeC2O4等易被氧化，難溶于水，易溶于酸，100 g菠 菜中含鐵約2.4 mg。

2.有機色素易溶于乙醇、四氯化碳等。

問題1：菠菜用什么溶劑溶解呢？

A.水 B.硝酸 C.硫酸

問題2：如何排除有機色素的干擾呢？請回答你的依據。

【學生活動】

問題1：菠菜用硫酸溶解，原因是FeC2O4易被氧化，難溶于水，易溶于酸；

問題2：用四氯化碳萃取排除有機色素的干擾，原因是有機色素易溶于乙醇、四氯化碳等。

【提出問題】檢驗試劑的選擇。

明確對象：菠菜中若含有鐵元素，則鐵元素的價態是多少？檢驗Fe2+、Fe3+分別選擇的試劑是什么？

【學生活動】完成表1。

表1

【提出問題】檢驗方案的評價。

圖4

【學生活動】完成表2。

表2

【提出問題】通過檢驗菠菜中Fe元素選擇試劑的分析過程，大家認為在試劑的選擇時應注意什么樣的問題呢？

圖5 “檢驗試劑選擇”模型

【檢驗結論】菠菜中含有鐵元素。

【子項目二】定量測定——每天吃多少質量的菠菜？

【定量測定】滴定。

滴定的原理是什么？滴定實驗設計的關鍵問題是什么？檢驗Fe2+和Fe3+選擇的滴定劑和指示劑分別是什么？

表3

菠菜中含有Fe2+和Fe3+，二者如何轉化為一種離子呢？

【提出問題】測定方案的評價。

圖6

問題1：鋅粉的作用是什么？判斷Fe3+完全反應的現象是什么？

問題2：菠菜中有哪些物質與酸性KMnO4反應呢？這些物質是否有固定的定量關系呢？

問題3：請你評價該方案能否測定出鐵元素的質量。

【定量測定】吸光度。

圖7

圖8

【實驗步驟】

1.樣品處理

圖9

2.標準液的測定數據如圖10。

圖10

3.待測液的測定數據如圖11：取25 mL樣品，測其吸光度。

圖11

【問題鏈條】

問題1：菠菜中鐵的價態是多少？

問題2：鄰二氮菲與幾價鐵顯色呢？

問題3：鹽酸羥胺溶液的作用是什么？

問題4：吸光度(A)與被測物質濃度(c)具體關系是？

問題5：25 mL樣品中含鐵多少微克？

【提出問題】測定結果：100 g菠菜中含鐵2.4 mg。已知：成人每天需要10～15 mg鐵，人體對菠菜中鐵的吸收率大約為5%。每天需要菠菜多少克？用菠菜代替補鐵劑是否可取呢？

【實驗結論】用菠菜代替補鐵劑不可取。

【能力提升】醫生建議：為了提升治療效果，補鐵劑與維生素C搭配使用。請推測維生素C起到什么作用呢？你推測的依據是什么？

【交流分享】選擇鐵元素檢驗試劑的依據是什么？測定鐵元素滴定劑選擇依據是什么？

【歸納總結】

圖12

五、項目成果與評價

(一)項目成果展示

項目研究完成后，讓學生撰寫小論文外顯本項目研究的成果，作為終結性評價。小論文以成文的形式反映學生的思維過程，幫助教師反思教學行為。以小組為單位，交流、分享“生活問題轉化為化學問題”的感悟、方法及其價值。

(二)項目成果評價

美國國家研究理事會將學習進階定義為“在較大時間跨度內，學生學習和研究某一主題時，對學生連貫且逐漸深入的思維方式的描述”。表4中給出了本項目學習路徑的描述、評價及相應的學科核心素養發展。

表4 項目學習路徑的描述、評價及相應的學科核心素養發展

六、項目反思

項目式學習是以學生為中心的學習方式，通過參與真實情景的項目，學生在收獲知識的同時，學會批判地思考問題、分析信息的可靠性、創造性地解決問題。而如何借助項目式引導學生進行深度學習是項目設計的重點，如何設計項目教學的流程是項目實施的關鍵，如何注重學生高階思維的培養是項目設計的核心。

以“項目式教學”為引領，建立課堂文化，關注學生成長，落實學科核心素養，積極探索基于情境、問題導向的互動式、啟發式、探究式、體驗式等課堂教學模式。