浅谈基于化学核心素养的教学设计思路——以《Fe2+与Fe3+的转化》为例

随着新课程改革的逐步推进，课堂教学模式也逐步由旧的填鸭式、一味地讲授式向多形式的教学模式转化，学生由被动接受知识向主动探究学习进步。本文基于化学核心素养，以《Fe2+与Fe3+的转化》为例，谈谈教学设计的思路。

一、对常规教学设计的反思

1.常规教学设计的不足

《Fe2+与Fe3+的转化》 是以Fe2+与Fe3+之间的转化为主，兼带铁及其化合物性质的一节归纳总结课。对这节课，传统的教法是教师通过以前的知识积累，直接教授哪些物质可以实现二者之间的转化，辅以一些典型的实验帮助学生加深印象，再补充一些新的例子，拓展学生的视野，最后通过书写一些化学方程式来巩固所学知识。学生是被动接受，很多同学上课学会了这几个化学方程式的书写，过段时间就忘了，或稍微变形却又傻眼了，对于新情境下的化学方程式书写，仍然不知所措。

2.需要解决的问题

面对新一轮教学改革，以及势在必行地对学生化学核心素养培养的背景下，如何让学生提升关于知识、技能、情感、态度、价值观等多方面要求的综合能力，在传统教学中都不能得到很好地解决。笔者认为应从如下几个方面入手：

（1）激发学生的学习兴趣，让学生从被动接受化学方程式到主动探究物质变化的转化。

（2）将已学过的知识主动熟练应用于解决新知识的问题中。

（3）将宏观物质之间的转化关系，用微观的化学微粒间的变化来解释。

（4）将所学知识与实际应用联系起来。

二、基于化学核心素养《Fe2+与Fe3+的转化》的教学设计的思考

1.理论思考

以“全面发展的人”为目标的核心素养，包括文化基础、自主发展、社会参与这三大层面及人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新这六大素养。化学核心素养包含五个维度：①宏观辨识与微观探析，②变化观念与平衡思想，③证据推理与模型认知，④科学探究与创新意识，⑤科学精神与社会责任。“有人说，什么是素质?”当你把在学校学的知识都忘掉的时候，剩下的就是素质。今天孩子在课堂里学化学，不是让他成为化学家，我们关注的是，毕业以后，作为一个公民，学过化学和没学过化学有什么差异？化学能留给他终身受用的东西是什么？这就是核心素养。因此，在本教学设计上，应该考虑更多的是，学生真正能够收获什么。

鉴于《Fe2+与Fe3+的转化》是在学生掌握铁的氧化物的基本性质、Fe2+和Fe3+的检验的基础上，利用已学的氧化还原反应、离子反应的基础知识，来进一步学习Fe2+和Fe3+的转化，深入思考如何解决之前的一系列问题。

2.原因探析与方案构想

（1）创设情境，激发学生的求知欲。原有教学模式下，先以回顾Fe2+和Fe3+的转化规律作为本节课的开场白，难以激发学生的兴趣。与Fe2+和Fe3+的转化相关的生活情境有很多，如印刷电路板的制作、补血剂的作用、切开的苹果久置会变黄、利用维生素C去除布料上粘有蓝黑墨水污渍等。基于这些生活中的情景素材，创新设计魔术实验“‘茶水’变‘墨水’”，则让学生耳目一新，顿生兴趣与求知欲。其原理是：茶水中含有大量的鞣酸，遇到FeSO4中的Fe2+立即生成鞣酸亚铁，鞣酸亚铁性质不稳定，易被氧化成鞣酸铁的络合物，呈蓝黑色。加入维生素C后，Fe3+被还原成Fe2+，溶液又恢复茶水的颜色。由此说明Fe2+和Fe3+之间是可以转化的。

突出“科学探究与创新意识”的设计思路

（2）以氧化还原反应知识储备解决学习中的新问题。引导学生用氧化还原反应原理的模型认知，从化合价的角度分析，Fe3+向Fe2+转化，需要加入的试剂是还原剂；Fe2+向Fe3+转化，需要加入的试剂是氧化剂。学生很自然地就会往下思考：符合条件的还原剂及氧化剂究竟有哪些呢？列举出的还原剂与Fe3+反应确实可以发生吗？如何去证明呢？在氧化剂与Fe2+反应中存在同样的疑问。为了便于观察，老师建议选择现象变化明显的实验进行验证。在Fe3+向 Fe2+转化， 加入的还原剂可以是 Cu、Fe、KI、SO2等。选择用I-与Fe3+反应，同时又出现了新的问题：如何验证氧化产物及还原产物。借以巩固前面所学Fe3+及Fe2+的检验。选取先将无色的KI溶液加入到浅黄色的FeCl3溶液中，溶液变成黄褐色。将此溶液分成两份，分别加入淀粉溶液、铁氰化钾溶液。前者得到蓝色溶液，说明反应后有I2生成，后者得到蓝色沉淀，说明反应后有Fe2+生成。从而实现了Fe3+向Fe2+转化。实现Fe2+向Fe3+转化，加入的氧化剂可以是 Cl2、H2O2溶液、酸性 KMnO4溶液、HNO3溶液等。现以选择酸性KMnO4溶液为例，实验过程中将FeSO4溶液滴加到酸性KMnO4溶液中，溶液的紫红色褪去。已知在酸性溶液中，MnO-4被还原成Mn2+，验证氧化产物同样是利用已学知识。如何设计实验中还有没有其他微粒参加反应，为下一步探究预设伏笔。

（3）从宏观现象的变化到微观本质的分析深入学习新知识。通过学习并掌握这种分析方法，寻求陌生环境下氧化还原反应方程式的书写技巧，有助于继续深入学习氧化还原反应知识。为能更加直观地研究反应本质，采用了手持技术，即pH传感器测定反应前后H+的浓度变化，以确定H+是否参加反应。实验前需要控制实验条件：酸性KMnO4溶液和FeSO4溶液的pH相同，避免因溶液混合引起的pH变化。实验开始时，将pH传感器浸泡在酸性KMnO4溶液中，连接好电脑、数据采集器、pH传感器，设置好需要采集的数据及图像的横纵坐标参数，再逐滴滴加FeSO4溶液至溶液红色褪去，同时引导学生观察pH数据及图像中pH的变化。通过实验，我们会发现pH数据变大了，反映pH数据的线的走势呈上升状态。据此分析得出H+参与反应的结论，而且生成了H2O。确定好反应物及生成物之后，再利用已学的氧化还原反应中的得失电子守恒、电荷守恒、原子个数守恒，学生不难写出反应的离子方程式与化学方程式。上述设计既是对前面所学知识的巩固，又让学生克服恐惧心理，提升了陌生情境下的化学方程式的书写技能。

突出“变化观念与平衡思想”的设计思路

突出“宏观辨识与微观探析”的设计思路

（4）理论联系实际、学以致用。学习完以上知识，学生便不难解释生活情境：印刷电路板的制作、补血剂的作用、切开的苹果久置会变黄等现象，知晓其实质就是Fe2+与Fe3+的转化，呼应本节课开头的情境，此外还可以解决一些实际问题。如在实验室，FeSO4溶液需不需要特殊的保存方法？为什么？

三、对以上设计的评价

本教学设计，是在前一章氧化还原反应、离子反应的基本原理和规律之后的新课，将既抽象又有深度和难度的两块内容的学习贯穿整个高中，实现难度螺旋式上升，符合学生认知特点和规律，具有适切性。

本教学设计中的实验探究，选取的都是现象非常明显的案例，引导学生从宏观现象的变化，探析微观粒子变化的本质，体现了化学核心素养中“宏观辨识与微观探析”“科学探究与创新意识”“变化观念与平衡思想”几个维度，具有一定的深入性。

笔者认为以上两个探究任务的方案构想，现象明显、直观，操作简单，且可重复，具有一定的有效性。