创设真实情境驱动问题解决

吴娟

摘要：以“硫酸亚铁溶液的配制”为主线，通过尝试配制、发现问题、推理分析、方案设计、实验验证、学以致用等环节，让学生在复杂真实的情境中运用学科综合视角解决生产生活中的实际问题，并在解决问题的过程中逐步发展化学学科核心素养。

关键词：硫酸亚铁溶液;真实情境;化学核心素养

文章编号：1008-0546（2022）03x-0060-03    中图分类号：G632.41    文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.03x.014

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》指出：真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台，也为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会[1]。学科核心素养的发展需要精选学科知识并置于真实的学习情境中，通过学生的自主学习活动（兼具实践性和思维性），在持续建构和螺旋上升中形成和发展[2]。因此，我们在设计和实施化学教学时，可以将核心知识与情境、问题解决及课堂教学活動融为一体，让学生自主建构解决问题，使学生在解决问题的过程中逐步发展化学学科核心素养。

波普尔认为，所有的生活都是问题的解决，生活中充满了学习机会，终身学习是十分重要的。而就化学而言，问题解决又经常和探究性实验密不可分，没有真实的探究性实验经历，学生只会纸上谈兵，培养目标就会成为空中楼阁。只有学生经历真实的探究性实验，学会查阅资料，设计实验方案，调控实验过程，最终解决问题，汇报结论与反思，才能提高学生的综合能力[3]。

2018年11月笔者有幸参加了江苏省优秀课评比活动，开设了一节“铁及其化合物”的公开课，并获得壹等奖。这节课设计的主要思路是：创设真实情境，驱动问题解决。

一、创设情境，引入生活中的铁及其化合物

【引入】最新的调查研究表明：我国缺铁性贫血的发生率达到15%～20%，儿童中这一比例更是高达25%以上。富马酸亚铁是一种治疗缺铁性贫血安全有效的铁制剂，它是由富马酸、碳酸钠和硫酸亚铁溶液在一定条件下反应而制得的。随着研究的进一步深入，一些制药厂家又生产出了富马酸亚铁维生素C片。

设计意图：以补血剂富马酸亚铁为情境，设计两个贯穿全课的主问题。1.硫酸亚铁溶液如何配制？2.富马酸亚铁中添加维生素C的目的是什么？希望让学生在真实情境中分析问题，从生活世界走进化学世界，为课堂教学的后续推进打下基础。

二、实验探究，尝试配制FeSO溶液引发认知冲突

课上给每个小组都提供了一小包硫酸亚铁固体，让学生根据已有经验自己动手配制溶液，发现配出的溶液呈淡黄色。这时，教师取出自己事先配好的呈浅绿色的硫酸亚铁溶液，与学生配出的溶液对比，生成一系列新的问题：为什么大家配制出的溶液呈淡黄色？可能的原因是什么？如何通过实验来验证你的猜想？

Fe的水溶液是黄色的同学们都很清楚，所以学生很快联想到Fe的存在。

教师继续追问，这仅仅是我们的推测，是不是真的含有Fe，还需要通过实验来进行检验。那怎么检验Fe呢？教师提供信息：向含有Fe的溶液中滴加硫氰化钾（KSCN），溶液会变成血红色[Fe+3SCN=Fe（SCN）]。这是Fe的特征反应，也是我们检验Fe最常用的方法。

经过动手实验，学生发现所配溶液中确实存在Fe。教师也取了少量自己事先配好的溶液样品，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液并未变红，引出下一个问题：你们的溶液是用FeSO固体配制的呀，怎么会出现Fe呢？

设计意图：课堂教学实施过程中，通过新问题的不断生成，引导学生开展小组交流讨论，并进行实验验证，自然过渡到本节课的核心：二价铁、三价铁的相互转化。

三、方案设计，自主建构不同价态的铁转化关系

在这个部分，我设计了问题链：

1.FeSO固体溶于水配成的溶液中为什么会出现Fe？

2.Fe转化为Fe的过程中，氧气的作用是什么？

3.除了氧气外，常见的氧化剂还有哪些？

4.这些常见氧化剂是不是也可以将Fe氧化为Fe呢

在问题的引领下，学生提出了一些常见的氧化剂，如：氯水、HO、KMnO/H。在此基础上，教师鼓励学生以氯水为例，自主进行实验设计，选择合适的药品，通过实验来验证自己的猜想是否正确。给予足够时间后，学生提出各自的实验方案。

学生实验方案1：取少量FeSO溶液于试管中，滴入几滴新制氯水，再滴入2滴KSCN，看溶液是否变红。如果溶液变为血红色，说明氯水可以将Fe氧化为Fe。

学生实验方案2：取少量FeSO溶液于试管中，先滴入2滴KSCN，如果不变红，再滴入几滴新制氯水，看溶液是否变红。如果溶液变为血红色，说明氯水可以将Fe氧化为Fe。

将两种实验方案同时投影，经大家讨论交流后，认为方案2优于方案1，因为可以排除原溶液中本就有Fe的干扰，这也是高中阶段一般采用的实验方案。这时教师指出：氯水加入后除可能氧化Fe之外，还有可能会氧化SCN。所以加入氯水后，情况会比较复杂，我们今天暂且不去讨论。来看刚才的方案1，它不可行，是因为我们没有办法确认原溶液中是否有Fe。如果我们能证明原来里面没有Fe那这个方案可以不可以？怎么证明原溶液中没有Fe呢？经教师引导，学生很快提出了设计对比实验的思路。

学生实验方案3：用两支小试管分别取FeSO溶液，其中一支直接滴加KSCN不变色;向另一支试管中滴入几滴新制氯水后，再滴入2滴KSCN，看溶液是否变红。如果溶液变为血红色，说明氯水可以将Fe氧化为Fe。

设计意图：在学生设计实验方案的过程中，教师不断巡视，了解学生的思路并启发学生反思整个实验设计是否合理，如何对实验方案进行优化。在师生、生生的互动探讨过程中，摒弃了一般的先加KSCN溶液、再加氧化剂的常规思路，而提出了设计对比实验的新方案。通过深入分析、比较优劣，培养学生严谨的思维模式，促使学生开拓思考，帮助学生正确认识物质，从而寻找出最合适的解决方案，提高自身解决问题的能力。

完成方案设计之后，教师又继续指导学生完善实验步骤、进行实验操作，根据现象得出结论，并通过离子方程式的书写从微观角度予以解释。

在Fe向Fe转化完成的基础之上，教师将Fe向Fe反向转化的探究过程完全交给学生，包括还原剂的选择、实验方案的设计、结论的得出和离子方程式的书写。

【过渡】现在我们已经知道了Fe容易被氧化所以大家配制的FeSO溶液中出现了Fe。可是富马酸亚铁的制备过程中严格要求的是FeSO溶液，我们该如何将出现的Fe再转化为Fe？

学生通过猜想、实验方案设计、实验验证得出结论：金属单质Fe、Cu均可将Fe转化为Fe。

设计意图：通过这里的放手，将课堂交给学生，希望让学生沿着宏观现象、微观本质到问题解决的方向逐步深入，在“科学探究与创新意识”的驱动下，认识化学学科“宏观辨识与微观探析“证据推理与模型认知”的思维方式。

四、学以致用，优选硫酸亚铁溶液的配制方案

在前面学习的基础上，回归情境，解决问题：硫酸亚铁溶液如何配制？

教师拿出之前已展示过的、课前自己配制好的硫酸亚铁溶液让学生仔细观察“现在大家再来看看我配制的这个FeSO溶液，雖然Fe容易被氧化，但其中却并未检测出Fe，你现在知道原因了吗？”学生恍然大悟，瓶底有一层铁粉。

再提供信息：为避免硫酸亚铁溶液变浑浊可添加少量稀硫酸。整理归纳出FeSO溶液的配制，是将一定量的FeSO固体溶于一定体积含有硫酸的水，溶解后加入少量的铁粉。

五、类比迁移，分析富马酸亚铁中添加维生素C的目的

维生素C是人的生命活动必不可少的一种重要的维生素，在富马酸亚铁中添加维生素C可以起到补充维生素C的作用，那除此之外还有没有别的作用呢？提供信息：维生素C又被称为抗坏血酸，具有较强的还原性。联系之前学习的知识，学生很自然就想到了：维生素C的加入可以防止Fe被氧化，从而提高补铁的效果。

本节课根据既定的主题，在课堂上综合采用了小组讨论、实验探究、信息研读等方法来推进教学。之后，通过对情境中两个主问题的分析解决，不仅提高了学生解决实际问题的能力，并且在讨论中巩固了Fe、Fe的相关性质，将知识和思维结构化、模型化，为今后其他元素及其化合物的学习做好铺垫。

六、拓展延伸，由课堂转向课外

高中化学的内容与我们的日常生活有着非常多的衔接之处，如果我们能够引导学生在课后积极主动地研究，不仅可以让学生依据自己的生活经验来活化课堂所学，还可以促进学生利用课堂所学来解决生活中的实际问题，让学生在解决真实问题中获得满足。据此，本节课的最后，还给学生留下了一些生活中Fe和Fe相互转化的实例，如：工业制印刷电路板、铁生锈、铁红颜料、打印机碳粉含FeO等，引导有兴趣的同学课后也能走入化学实验室继续探究。

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]杨玉琴，倪娟.学科核心素养视域下的教学目标：科学研制与准确表达[J].化学教学，2019（3）：3-7.

[3]吴啥清，李世玉，何维祥.化学探究性实验提升学生问题解决能力的实证研究表达[J].化学教育（中英文），2020，41（3）：78-81.

3917500589280