基于化学核心素养下的元素化合物教学设计
2019-09-27肖艺红赖胜荣
肖艺红 赖胜荣
[摘 要]
化学核心素养是新课程标准对高中化学教学提出的新标准，元素化合物知识又是高中化学知识体系的重要组成部分。基于化学核心素养的构成要素，以“Fe2+与Fe3+转化”为例进行教学设计，为发展学生化学核心素养提供参考。
[关键词]
高中化学;化学核心素养;元素化合物
化学作为一门实用性、创造性的学科，其承载着人类认识物质、改造物质和创造物质的历史进程，具有极其丰富的教育价值。化学学科中特有的知识、方法、思想等不仅是化学教育的主要内容，同时也是化学学科素养的核心。在《普通高中化学课程标准（2017年版）》中将化学学科核心素养归纳为“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”5个方面。
元素化合物知识是高中化学的必修内容，一般来说，化学基本概念和理论的生长点都是元素化合物知识，同时化学基本概念和理论也是对元素化合物知识的高度概括。挖掘元素化合物的教学价值，研究其教学策略，提高教学效果，对发展学生的核心素养具有重要意义。本文以苏教版《Fe2+与Fe3+转化》为例，探讨如何在化学课堂上落实化学核心素养。
一、教学背景分析
（一）课标分析
课程标准对此学习内容提出的要求如下（表1）：
表1 课程标准对“Fe2+与Fe3+转化”内容的相关要求
[主题 内容要求 教学提示 学业要求 常见的无机物及其应用 2.4结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解钠、铁及其重要化合物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。
2.6结合实例认识金属、非金属及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
2.7学生必做实验：铁及其化合物的性质 2.学习活动建议：铁及其化合物的性质实验;溶液中Fe3+、NH43+、CO32-、Cl-、SO42-等离子的检验。
3.情景素材建议：补铁剂;实验室中硫酸亚铁的保存与使用;印刷电路板的制作;菠菜中铁元素的检测 4.能利用典型代表物的性质和反应，设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径 ]
可以发现，新课标改变了传统模式，从“教—学—评”三个方面对此内容提出了具体要求，有利于实现教师的教、学生的学以及学生的学习评价的一致性。加强教学评的一致性，有利于教师更好地理解和实施课程核心素养的目标，发展学生的化学核心素养。
（二）教材分析
“Fe2+与Fe3+转化”位于苏教版高中化学（必修1）的专题三第二单元第二课时“铁、铜及其化合物的应用”的内容，通过这一课时的学习，学生不仅能初步了解铁盐与亚铁盐的主要性质，同时强化了对氧化还原反应、離子反应等相关知识理解与应用。这是学生第一次学习变价金属元素，为后面专题四非金属及其化合物的学习奠定基础。
（三）学情分析
在初中学生已从金属活动顺序与金属的通性的角度，初步认识铁的冶炼以及单质铁的主要性质等。通过对必修1的内容的学习，学生此时已具有离子反应、氧化还原反应理论基础，也学习了钠、铝等物质的性质，了解了基本实验仪器和实验操作，具备了一定的认知能力，能采用一定的认知手段进行学习。
但学习者的学习能力与水平参差不齐，面对相同的任务时，其解决问题的能力是不同的。因此本课时的关键是引导学生对已有知识进行系统化，从氧化还原反应的角度出发，研究相同元素不同价态的转化关系，为接下去的学习内容奠定基础。
二、教学与评价目标
（一）教学目标
①应用氧化还原反应知识，认识Fe2+与Fe3+是如何转化的。
②通过实验探究，了解Fe2+、Fe3+的检验方法。
③通过补血剂的使用，认识到化学与人类生活密切相关，尝试以化学的视角去关注生活、关注社会。
（二）评价目标
①通过对Fe2+与Fe3+转化的实验设计方案的交流和评价，判断和提高学生实验探究水平。
②通过对Fe2+与Fe3+转化关系的分析，诊断和发展学生研究不同价态物质转化的思路和方法。
③通过对实验方案的改进，诊断和发展学生的创新意识和环保意识。
三、教学重难点
重点：Fe3+的鉴别;Fe2+与Fe3+的转化
难点：Fe2+与Fe3+的转化过程
为了突破重难点，主要采用实验探究法、情境激学法、问题解决法。通过情境，调动学生主动探究科学的奥妙的学习兴趣;通过实验探究，促使学生主动地去探索知识，感受学习化学的乐趣;通过问题导向，调动积极性，充分发挥学生主体作用。
四、教学设计思路
教学流程主要围绕“补血剂”的使用展开，通过创设情境讨论补血剂的储存、使用效果，讨论Fe2+与Fe3+的相互转化，从而发展学生的化学核心素养（如图1）。
五、教学流程
[环节 教师活动 学生活动 设计意图 创设情境，引入课题 展示补铁药物成分与硫酸亚铁片使用说明书，引导学生思考药片包裹糖衣的原因 分析思考后，得出糖衣作用——防止Fe2+接触空气 从真实情境出发，激发学生学习探究兴趣，让学生认识到化学与生活息息相关，从生活世界走进化学世界，体现化学的实用价值 理论分析，提出问题 提出问题1：“Fe2+如何转化为Fe3+？”，问题2：“加入哪些物质能使Fe2+转化为Fe3+？”，引导学生从氧化还原反应的角度进行分析。
进而提出问题3“该如何区分Fe2+和Fe3+？”，介绍KSCN溶液。
【板书】
一、Fe3+ 的检验
Fe3+ + 3SCN- = Fe（SCN）3 小组讨论分析化合价得出Fe2+在此过程中失电子被氧化，需要加入氧化剂，同时归纳出常见的氧化剂。
观察Fe3+与SCN-结合的特殊现象——血红色 遵循“问题启发”的教学原则，引导学生学会利用旧知识解决新问题，发展知识迁移能力;教师利用氧化还原反应，引导从“宏观”（元素化合价）到“微观”（电子得失），揭示Fe2+与Fe3+转化原理 小组合作，解决问题 引导学生根据课本所提供的素材，分小组设计实验方案：Fe2+能否被氧化为Fe3+。
【板书】
二、Fe2+转化为Fe3+
2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3++ 2Cl-
引导学生探讨KSCN的滴加顺序问题。
引导学生从环保角度出发，对实验药品以及实验仪器进行改进。
【板书】
2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++ 2H2O 学生分小组进行实验设计，得出实验方案：
方案1：FeSO4溶液→KSCN溶液→氯水;
方案2：FeSO4溶液→氯水→KSCN溶液。
评价两个实验方案后，得出结论：为了检验FeSO4溶液未存在Fe3+，因此得先滴加KSCN溶液。
学生进行实验操作（如图2），记录实验现象。
图2 Fe2+转化为Fe3+的实验操作 通过对实验方案的讨论，培养学生合作学习能力和质疑精神。
对实验方案进行改进，渗透绿色化学理念;通过实验验证猜想，发展实验观，培养严谨务实的科学态度 资料过渡，引出问题 观看视频：补铁剂与维C（Vc）同时服用效果，引出Fe3+转化为Fe2+问题 分析得出这是一个还原过程，归纳常见的还原剂 此设计呼应导入，衔接过渡自然，同时为下一环节的实验改进奠定基础;在分析Vc作用原理的这一过程中，体验化学的社会价值，增强学好化学的信念 自主探究，学习转化 引导学生自主设计实验探究：Fe3+能否被还原为Fe2+。
【板书】
三、Fe3+转化为Fe2+
2Fe3+ + Fe = 3Fe2+
提出问题：“是否通过实验验证Vc的作用？如何验证加入过量铁粉之后，溶液中存在的是Fe2+？”。
指导学生利用实验室所提供装置（如下图）进行实验。
图3 Fe3+转化为Fe2+的实验装置 得出实验方案：FeCl3溶液→KSCN溶液→过量的铁粉。
学生对实验方案进行改进：FeCl3溶液→KSCN溶液→Vc溶液→H2O2溶液。
小组实验，观察，记录实验现象，得出结论 增加滴加H2O2溶液这一环节，加强了学生对Fe3+与Fe2+的相互转化的条件的认识，同时能够检验学生在第三环节的学习效果，将评价与课堂教学紧密联系;用维C进行实验，使情境的運用有始有终，同时体现了化学的实用价值;新的实验装置能够实现Fe3+与Fe2+的相互转化，操作简便，且可重复使用，强化“绿色化学”理念，增强学生的社会责任感 拓展延伸，学以致用 提问问题：“配制FeSO4溶液时应注意的问题”;
展示工业印刷电路板的流程。
作业：
在FeCl3和CuCl2的混合液中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2+的物质的量浓度和加入铁粉的物质的量之间关系如图所示。则该溶液中FeCl3与CuCl2的物质的量浓度之比为（ ）
A.3∶1 B.1∶2
C.2∶1 D.1∶1
通过习题，了解学生的掌握情况，同时让学生对知识进行内化吸收 ]
六、教学反思
本节课围绕补血剂展开，让学生体验到化学与生活的紧密关系，深刻体验到化学的实用价值。通过对Fe3+与Fe2+的相互转化条件的分析，从宏观到微观，发展“宏观辨识”“微观探析”与“变化观念”核心素养，让学生再次体验化学是一门从微观结构揭示宏观性质的学科。在实验探究的过程中，培养学生提出问题和假设的能力以及进行科学观察和科学探究的能力，让学生体验科学的探究方法，强化“猜想与假设——验证——再发展”的探究过程，发展“证据推理”“模型认知”与“科学探究”核心素养。同时对实验方案进行改进，激发学生的创新意识，培养实践创新能力，体验科学探究的乐趣，同时进行环保教育，帮助学生形成绿色化学思想，发展“创新意识”与“社会责任”的核心素养。
化学核心素养的形成，这是一个日积月累的过程，是隐藏于各阶段化学学习任务中。因此教师要认真研读新课程标准，钻研教材所含的知识的同时，挖掘教材背后隐藏的素养意义，结合学生的生活实际，合理使用教学手段和方法，帮助学生自主构建学习框架，从而使化学核心素养得到发展。
[参 考 文 献]
[1]施久铭.核心素养：为了培养“全面发展的人”[J].人民教育，2014（10）.
[2]房宏.中学化学核心素养的构成体系与培养策略[J].中小学教师培训，2016（06）.
[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2017.
[4]姜言霞，王磊，支瑶.元素化合物知识的教学价值分析及教学策略研究[J].课程·教材·教法，2016（9）.
[5]周明荣.基于化学核心素养的“教—学—评”一致性时间探索——以《生命的基础——蛋白质》一课教学为例[J].中国现代教育装备，2018（12）.
[6]郑长龙.“素养为本”的化学课堂教学的设计与实施[J].课程·教材·教法，2018（4）.
（责任编辑：张华伟）
