基于真实情境巧用问题串

林秋婷 曾雪飞

摘要：以栀子花患黄化病需要补铁作为教学情境，以“铁肥中铁以什么形式存在——铁肥是否变质——铁肥是否完全变质——变质铁肥能否重新利用”等问题串推动教学，将铁的价-类二维图、相互转化、实际应用等内容融合其中。通过真实的情境和完整的科学探究脉络，培养学生科学态度与社会责任、证据推理与模型认知的化学核心素养。

关键词：真实情境;问题串;化学核心素养

文章编号：1008-0546（2022）03x-0032-03    中图分类号：G632.41    文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.03x.008

教育家第斯多惠曾言：“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞学生，使学生乐于学习。”基于真实情境的教学是激发学生学习兴趣的最好手段。《普通高中化学课程标准（2017年版）》要求开展“素养为本”的教学，倡导真实情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变[1]。落实“素养为本”的教学，可以结合精心设计的问题串进行。问题串基于情境设置，通过环环相扣的问题，引领学生构建知识，实现学习目标。总之，真实情境和问题串的结合能使课堂教学设计更加有效“铁及其化合物间的转化”的教学内容可以创设大量与具体生产生活相关的真实情境[2]。通过挖掘情境价值，设置问题串厘清教学脉络，有利于培养学生化学核心素养。

一、教材简析

本节课内容选自苏教版化学必修第二册专题九第二单元，本节课教材知识体系打破了以往元素化合物知识学习中的“结构—性质—制备—用途”的传统模式，而是从提出问题、分析问题与解决问题入手，利用“反应条件的合理选择”，从设计制备氯化铁人手，着重从氧化还原角度学习Fe²⁺与Fe³⁺的相互转化，培养学生应用化学知识的能力。铁是日常生活中应用最广泛、学生最熟悉的金属，是学生在学习过程中遇到的唯一一种过渡金属元素，其化合价的可变性是金属化合物转化的重要基础知识，也是应用氧化还原反应基本原理分析、解决问题的重要素材，是学生在学习过程必须具备的基础知识与关键能力。利用真实情境素材，探究铁及其化合物的相互转化，在途径设计上表现出丰富性，为学生提供了很好的相互学习、合作探究的机会。

二、学情分析

学生已经学过钠、镁及其化合物的知识，具备了学习元素化合物的基本方法和思路。但是铁这种过渡金属元素学生是第一次接触，它的可变化合价是区别于主族金属元素的重要部分。铁的变价延伸出的多种化合物与氧化还原反应的结合会使学生感到思维混乱。除此之外，高一的学生虽然具备一定的实验技能，但是学生对如何进行实验探究式的学习缺乏经验，这需要教师设计好问题串帮助学生梳理思路，避免实验探究的盲目性，借助价-类二维图建立起知识网络。

三、教学重点及难点分析

这部分的重点内容是结合氧化还原知识分析Fe²⁺与Fe³⁺的相互转化，能根据已有知识探究二者相互转化方案，构建“铁三角”的转化模型。这部分内容的难点在于学生不能充分理解Fe²⁺与Fe³⁺相互转化的本质，对铁及其化合物的知识存在混乱记忆，因此对反应条件的选择常出现错误。例如在制备FeCl₂时学生常误选择Fe和Cl₂等。

四、问题串及素养目标

“探究铁及其化合物的转化”的问题串和蕴含的素养目标见表1。

五、教学过程

环节一    铁肥中的铁元素以什么形式存在？

[PPT]患病的栀子花和文献资料，资料显示栀子花患病主要由于缺铁。

[教师]咨询花店老板，购买了铁肥。铁肥的使用方法为溶解到水里，对患病植株叶面喷施。

[实物展示]花店购买的铁肥。

[教师]观察铁元素在周期表中的位置，它和主族金属元素相比在化合价上有什么不同？

[学生]铁有变价。主族金属元素没有变价。

[教师]请以化合价为横坐标，物质类别为纵坐标，绘制铁的价-类二维图。

[学生]绘制价-类二维图。

[PPT]展示绘制结果，讨论铁肥可能的存在形式。回顾铁的常见氧化物。并根据铁肥能溶于水，推测铁肥应该以铁盐的形式存在。

设计意图：一个好的教学情境，应该是能不断产生驱动问题，激发学生学习动力与兴趣[2]。本节课以栀子花黄化病需要补充铁肥，铁肥中的铁以什么形式存在作为引入，一下子吸引了学生的兴趣，让学生明白本节课在社会生活中的价值。此外，这一环节让学生建构铁的价-类二維图，并根据信息推测铁肥中铁的存在形式，目的在于诊断学生对铁的化合物的归纳能力以及培养学生运用所学知识解决生活中简单的化学问题。

环节二    Fe²⁺和Fe³⁺的鉴别方法

[教师]铁肥中的铁元素是以二价铁还是三价铁形式存在呢？

[学生]推测是二价铁，因为铁肥呈绿色。

[教师]观察法是我们鉴别物质最常用的一种方法，氯化亚铁呈绿色，氯化铁呈黄色。但如果这两种溶液的浓度太低的话，颜色就不便观察了。信息提示：硫氰化钾可以用来检验三价铁离子。三价铁离子遇到硫氰化钾呈现血红色，而亚铁离子遇硫氰化钾无颜色变化。

[演示实验]在氯化亚铁和氯化铁溶液中分别加入硫氰化钾溶液。

[教师]还可以怎么鉴别这两种离子呢？

[学生]观察价-类二维图，可以加碱，让其变为沉淀来鉴别。

[学生实验]在氯化亚铁和氯化铁溶液中分别加入氢氧化钠溶液。

[学生]氯化亚铁中加入氢氧化钠溶液呈现灰绿色的沉淀，氯化铁中加氢氧化钠是红褐色的沉淀。

[教师]信息提示：氢氧化亚铁是浅绿色的。之所以观察到灰绿色是因为氢氧化亚铁很不稳定，易被氧化。不管如何，两支试管的颜色确实不一样，我们可以通过滴加氢氧化钠的方式鉴别亚铁离子和三价铁离子。

设计意图：解决问题需要一定量知识和工具，给学生提供必备的检验亚铁离子和三价铁离子的工具，是为了让学生在接下来的问题解决中思路更加有脉络。

环节三如何检验铁肥是否变质？

[过渡]铁肥的主要成分是硫酸亚铁，是以亚铁盐的形式存在的。可是我用了一段时间，发现植物的黄化病并没有好转。我猜测是铁肥变质了，同学们能否帮我设计方案验证？

[学生]取铁肥溶解到水里，滴加硫氰化钾溶液。

[学生]滴加硫氰化钾溶液观察到变红，说明铁肥变质了。

[追问]铁肥变质了，从氧化还原的角度来看，从+2价转化为+3的铁化合价是升高的，是和哪类物质反应才能实现转化？

[学生]氧化剂氧气

环节四    铁肥是否完全变质？

[学生]这个问题的关键是检验二价铁离子。如果完全变质就没有二价铁离子了。它具有还原性，因此可以加入酸性高锰酸钾溶液，观察紫色是否褪去。

[学生实验]向溶解的铁肥中滴加酸性高锰酸钾溶液。

[学生]紫色褪去，说明铁肥没有完全变质。

环节五变质铁肥能否重新利用？

[教师]三价铁植物不能吸收，从氧化还原的角度考虑，该如何做才能变为能够被植物吸收的二价铁？

[学生]加还原剂铁粉。

[教师]请大家往滴加了硫氰化钾的铁肥中加入少量铁粉，观察现象。

[学生实验]

[结论]血红色褪去，说明三价铁离子已经被还原成亚铁离子。

[教师]铁粉可以还原三价铁离子，其他金属单质行不行呢？

[学生实验]用玻璃棒蘸取少量的30%FeCl₃溶液，在铜片上画一个你喜欢的图形，放置片刻后，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中，记录实验现象，并分析原因。

[学生]铜片被腐蚀，2Fe³⁺+Cu===2Fe²⁺+Cu²⁺

[教师]亚铁离子和三价铁离子之间可以相互转化，当然他们都可以从铁单质变化过去。不妨再结合价-类二维图，可以帮助我们把零散的知识网络化。

请同学们思考，如果要制备氯化铁，可以有哪些途径呢？

[学生]结合价-类二维图讨论可能途径。

[过渡]栀子花患黄化病需要的是亚铁盐，通过刚才的学习我们已经知道可以利用铁粉的还原性将变质的铁肥重新利用。但是家里一般不会备有铁粉，提示大家维生素C有还原性，能将三价铁还原成二价铁。我将维生素C溶解在铁肥中，使用后栀子花果然好转了。

[学以致用]请同学们讨论为何补铁剂和维生素C同服效果更好？为何饭后不宜引用浓茶？

[總结]今天的研究课题来源于生活中的真实情境，通过小组讨论、设计方案、动手实验，从而得出结论，再将所学知识应用到生产、生活中，可以归纳为起源于生活、形成于课本、应用于生活，这是完整的科学探究脉络。

设计意图：本环节运用角色模拟法让学生综合应用Fe²⁺和Fe³⁺相互转化、Fe²⁺和Fe³⁺鉴别与检验等内容讨论变质铁肥的重新利用，综合评价并巩固提升学生的化学核心素养。使学生今后能对与化学有关的问题进行理性思考，从而做出正确的价值判断，提升“科学态度与社会责任”这一核心素养。

六、教学反思

本节课以栀子花患黄化病真实情境为导入，以“铁肥中铁以什么形式存在——铁肥是否变质——铁肥是否完全变质——变质铁肥能否重新利用”等问题串推动教学，突出了学生的主体地位，激发了学生学习的积极性和主动性。在教学过程中设置了丰富的学生实验，既探究了问题又培养了动手能力。课堂上真实情境和问题串相互渗透，师生互动良好，在课堂小结后及时进行知识应用，趁热打铁巩固学生学习成果，课堂首尾呼应，脉络清晰。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]赵毅.创设情境培育素养——以“含铁化合物间的转化”课堂教学情境设置为例[J].化学教与学，2020（07）：68- 70.