化学教学中尚美文化建设的实践与研究

2017-10-09纪露希

化学教与学 2017年10期

关键词：氧化铁颜料化学

纪露希

化学教学中尚美文化建设的实践与研究

纪露希

（苏州市第三中学江苏苏州 215001）

基于“铁及其化合物的应用——铁系物质中的多彩艺术”的教学案例，对在化学教学实践过程中关注学科素养，从审美情趣角度来培养学生核心素养进行阐述。并在实践过程后进行了反思和思考。

化学教学；审美情趣；核心素养

一、问题提出

学生发展核心素养，是指学生应具备的,能够适应终身发展和社会发展需要的必需品格和关键能力。本文主要从审美情趣方面阐述在化学教学中渗透核心素养的培养。审美情趣主要是指个体在艺术领域学习，体验，表达等方面的综合表现。重点是学习艺术知识，技能与方法；具有发现，感知，欣赏，评价美的意识和基本能力；具有健康的审美价值取向；懂得珍惜美好事物等。生活中处处存在美，在化学教学中培养学生的审美情趣，就是通过课堂教学提升学生的审美能力，提高学生发现美，感受美，创造美的能力［1］。

二、教材分析和学情分析

本节课是苏教版化学必修一专题3“从矿物到基础材料”中的一部分内容。在第1单元学习了从铝土矿到铝合金的基础上，本单元安排学习金属铁、铜及其化合物，既让学生体会到了物质的丰富多彩，也为学习元素周期表的知识提供了一定的基础。同时，铁是一种变价金属，铁及其化合物涉及的反应有不少是氧化还原反应和在水溶液中进行的反应，可以对前面学习的“氧化还原反应”和“离子反应”进行巩固。

学生在初中曾经对铁的性质有一些认识，知道铁的一些物理性质，铁能与盐酸反应，铁能与硫酸铜反应，这些对本节内容的学习有十分重要的基础作用，可以引导学生从回忆自己熟悉的知识开始，本节课尝试让学生从艺术的视角更深入地认识这些具有人文魅力的化学知识，让学生在愉悦的审美过程中懂得化学、热爱化学。

三、教学目标

了解铁及其化合物在艺术中的应用。了解氧化铁颜料的成分和使用注意事项。掌握Fe3+的检验方法,Fe2+和Fe3+的相互转化及在生产生活中的应用。

通过氧化铁颜料的研究过程,体会物质分类对物质转化的研究指导。通过Fe2+和Fe3+的相互转化的探究过程,体会运用氧化还原反应的理论指导物质性质和转化的学习。从氧化剂、还原剂的选择过程体会多角度分析问题并形成解决方案的思维方法。

通过了解铁及其化合物在艺术中的应用，使学生在获得知识的同时得到美的享受，受到美的熏陶，通过氧化铁颜料性质的研究过程,使学生初步学会从化学视角观察生活和社会中的有关问题，在充满美的化学教学中提高教学效果。通过运用所学知识和所给信息来解决陌生环境下的问题，体会科学研究的过程。

四、教学过程

1.引入：铁及其化合物在艺术中的应用

［教师］播放几张铁画的照片和有关铁画的视频介绍，提问：铁画主要利用了铁的什么物理性质？

［学生］在已学习的铁的物理性质中，通过铁画介绍来回答主要利用了铁的延展性好。

设计意图：从全新视角介绍铁在工艺品中的一种应用，铁画被誉为“中华一绝”,它既有国画的神韵,又有雕塑的立体美，通过观看视频了解铁画，并由此复习铁的物理性质。

［教师］向学生介绍铁的化合物在绘画中的一个应用：氧化铁颜料。通过展示不同颜色氧化铁颜料样品和阅读材料1提问：不同颜色的氧化铁颜料组成相同吗？

［学生］阅读有关氧化铁颜料的介绍，了解不同颜色的氧化铁颜料的化学组成。

阅读材料1：绚丽多彩的氧化铁颜料［2］

氧化铁红又称铁红,主要成分化学式：Fe2O3，它是氧化铁系颜料中产量和用量最大的产品。

氧化铁黄主要成分化学式：Fe2O3·xH2O，外观为黄色粉末，加热时脱水易变成氧化铁红。

氧化铁黑主要成分化学式:Fe3O4，具有磁性，遇高温受热易被氧化，变成红色氧化铁。

氧化铁绿主要成分化学式：Fe2O3·H2O，化学性质稳定,具有耐光性好等良好性能。

氧化铁蓝：主要成分由磁铁矿组成，深蓝色粉末，着色力强，遮盖力略差。

设计意图：通过阅读材料，了解不同颜色氧化铁颜料化学组成。并由此为载体作为本节课实验的原料，通过性质的探究来学习铁的化合物的性质。

2.环节一：氧化铁颜料的性质分析

【活动一】氧化铁颜料的耐受性实验

步骤：任选一种氧化铁颜料，根据阅读材料选择合适的化学试剂和方法溶解。

［教师］提问:根据阅读材料2，回答氧化铁颜料可以用什么化学试剂,什么化学方法溶解？

阅读材料2：氧化铁颜料特性的介绍

耐碱：无论是碱还是其他种类碱性物质对氧化铁颜料的性能都是很稳定的。

耐酸：对一般弱酸和稀酸类具有一定的抗耐性能，但在加热时，也能逐渐溶解于强酸中。

耐光：防紫外线，无论是多强的阳光日照下都不会发生明显变色的情况。

耐热：氧化铁颜料通常在一定的温度内是稳定的，只有超过限定的温度才会发生变色。

耐水、耐油、耐溶剂：不溶解于水、其他有机溶剂中。

［学生］阅读氧化铁颜料特性介绍，通过在已知信息中，找出关键句来解决问题。完成活动一，观察现象，得到氧化铁颜料性质稳定的结论。

［教师］指导学生完成氧化铁颜料溶解实验。并通过真实的实验现象来解释考古上的一个实例——荒帷。荒帷：是指古人用来殉葬的一种丝织品，很多年之后，人们从挖出来的土中发现，因为时间久远，丝织品已经腐烂，但与丝织品接触的泥土上还能清晰地看到丝织品上的颜料画出的图案。这个颜料就是氧化铁颜料。

设计意图：通过阅读材料，学生了解到氧化铁颜料性质稳定，但在一定条件下也可以逐渐溶解，训练学生通过阅读信息，分析并解决实际问题的能力。通过学生活动一，练习实验的基本操作，并通过观察实验现象来得到有价值的信息。用学生陌生又感兴趣的考古上的“荒帷”来再一次证明氧化铁颜料的稳定。

【活动二】氧化铁颜料中铁离子的检验

步骤：用胶头滴管取活动一溶解后的液体2滴于另一支试管中，加水3mL,加入合适的试剂检验。

［教师］利用颜料溶解后的溶液，指导学生完成活动二，根据学生实验现象进行点评。

［学生］完成活动二，通过比较三种检验方法进行实验方案评价。

读一读:常用Fe3+检验的理论方法

表1 常用Fe3+检验方法

设计意图：使用现代教育信息技术，课堂采用多元化的学习活动，学生将实验结果拍照上传，用PAD交互，现象清晰，当堂点评，让学生通过三种方法对比，得出用KSCN溶液是检验Fe3+较灵敏的方法。

3.环节二：氧化铁颜料的再利用

【活动三】氧化铁颜料中铁离子转化为亚铁离子

提供下列试剂：KSCN溶液，新制氯水，酸性KMnO4溶液，铁粉，铜片，淀粉KI试纸，H2O2溶液。

步骤：设计Fe3+转化为Fe2+的实验方案，进行实验并记录实验现象。

［教师］氯化亚铁有很广泛的用途。提问:怎样利用提供的化学试剂，将活动二氧化铁颜料溶解后得到的氯化铁转化为氯化亚铁？

［学生］小组讨论：利用氧化还原知识，选出合适的试剂进行活动三，将实验结果拍照上传。根据实验现象得到结论。

［教师］展示几幅钢笔素描作品，通过介绍蓝黑墨水书写的原理，引出Fe2+易被空气氧化成Fe3+,提问怎样利用提供的化学试剂，将氯化亚铁转化为氯化铁？

【活动四】氧化铁颜料中亚铁离子转化为铁离子

步骤：设计Fe2+转化为Fe3+的实验方案，进行实验并记录实验现象。

［学生］通过阅读材料3，了解蓝黑墨水的原理。小组讨论：选出合适的试剂进行活动四，将实验结果拍照上传。能根据实验现象得到结论。

阅读资料 3［3］

表2 蓝黑墨水配方表

设计意图：由于氧化铁颜料廉价，可以利用它生产其他物质，由此引出三价铁离子和二价铁离子的转化。通过设问为什么钢笔素描不用蓝黑墨水而要用碳素墨水，介绍蓝黑墨水的原理是：亚铁离子被氧化成三价铁而使笔迹呈现由蓝变黑，而为了让二价铁稳定存在于墨水中，常要加酸作稳定剂，而加酸会对纸张造成损害。学生在非常实用的情景中掌握亚铁离子极易被氧化成三价铁离子，从而引出活动三和活动四，训练学生能从多角度解决问题的能力，并能对实验中出现的异常现象给予合理的分析。

4.环节三：含铁物质转化归纳

图1 含铁物质的相互转化

【活动五】写出本节课实验涉及反应的化学方程式并改成离子方程式

设计意图：把本节课的实验内容以流程的形式再次呈现，帮助学生形成知识网络，加深学生的印象。

［教师］播放《爸爸去哪儿》中游戏环节：打铁花视频

［学生］观看打铁花视频

设计意图：本节课从艺术角度研究铁及其化合物的性质，让学生感受美，通过世界文化遗产——打铁花的介绍，培养学生不仅能从化学中发现美，更能用化学创造美的意识。

五、教学反思

本节课是从艺术应用角度来研究铁及其化合物的性质，在设计时主要突出艺术性和科学性。

艺术性方面：选择了铁画，荒帏，钢笔素描，打铁花这几个例子，一方面这几个例子涉及了铁及其化合物的很多物理化学性质，另一方面它们在艺术上成就比较高，学生陌生又感兴趣，在浓郁的兴趣中展开学习，效果很好。确定以氧化铁颜料作为载体进行实验研究，一是因为原料廉价易得，另外，颜色丰富，观赏性好，紧扣艺术主题。之前，都是以补血剂，脱氧剂为载体研究铁及其化合物的性质，以氧化铁颜料为载体属于比较新颖的视角。实践证明，学生在这样轻松愉悦的课堂气氛中，学习兴趣大大提高，创造力也得到了激发。在化学教学中培养学生的审美情趣，在追求教学形式的丰富性的同时，也要兼顾教学目的，创设有感染性的教学情境始终要围绕教学目的展开。

在科学性方面：由于设计的4个实验是连续的，为了避免前面试剂对后面实验的影响，每个实验都严格规定了试剂的用量。由于原料是氧化铁颜料，不是化学纯的化学试剂，杂质含量比较高，所以，实验过程中也出现了一些实验现象不理想的情况。另外，实验做了一些改进，比如：Fe3+检验通过将待测液稀释到无色，强化用KSCN溶液更灵敏。FeCl3溶液与Cu反应，原来用的铜片，面积小，现象不明显。换成大的铜板后，效果更好。总之，我们应将科学性与艺术性高度地统一起来，既要培养学生的科学素养，也要提高他们的审美情趣，在让学生体验化学的神奇美的同时，也要帮助学生弄清其中蕴含的科学知识。

［1］梅新娅.中学化学教学中美育教育的研究［D］.武汉:华中师范大学，2004

［2］林治华.氧化铁颜料在着色应用方面的特性介绍［J］.上海涂料,2001（3）:22-23

［3］董川，温建辉，张俊.笔墨材料化学［M］.北京：科学出版社,2005：44-45

［4］王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书.化学1［M］.南京:江苏教育出版社，2009