“素养为本”的主题式教学实践与反思——以“Fe3+与Fe2+的检验及相互转化”为例

广东阳江市两阳中学（529500） 李婷妹

《普通高中化学课程标准（2017 年版）》（简称课标）的基本理念中提到，重视开展“素养为本”的教学，倡导真实问题情境的创设，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改变，培养他们的创新精神和实践能力［1］。

化学主题式教学立足生活实际，结合前沿科学技术信息材料创设情境，由教师围绕主题设计问题，引导学生思考及探究，让学生通过查阅资料、做实验等多样化的方式去学习新知识，并运用学到的知识分析解决问题，使学生的化学学科核心素养得到提升［2］。

笔者以人教版化学教材必修第一册第三章第一节“铁及其化合物”中“Fe3+与Fe2+的检验及相互转化”为例，开展“素养为本”的主题式教学，并进行反思。

一、教学设计

课标中提出“铁及其化合物的性质”实验是学生必做的实验，通过建立“铁三角”转化关系的认知模型，外显学生的思维过程，培养学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”核心素养。

本节课以“Fe3+与Fe2+的检验及相互转化”为主题，创设检验久置FeSO4溶液是否变质的问题情境，让学生小组合作探究，促使学生学会建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；布置任务让学生查阅资料了解铁盐在生活中的应用，进而深刻认识到化学可以让生活更美好，使学生产生“努力学好化学”的社会责任感。

二、教学思路

笔者结合“Fe3+与Fe2+的检验及相互转化”主题内容创设“红酒变白酒”的有趣情境，激发学生的学习兴趣，引导学生小组合作设计实验方案、验证实验方案，并开展相关实验探究。实施主题式教学旨在发挥学生课堂学习的积极性与主动性，提高学生的思考能力、探究能力以及解决问题的能力，培养学生的化学学科核心素养。具体的教学思路如图1所示。

图1 教学思路

三、教学过程

环节一 Fe3+与Fe2+的检验

【情境导入】同学们，你们知道怎么调制“红酒”吗？现在我手上有一杯“白酒”，往里面添加试剂1就可以调制“红酒”，再往里添加试剂2，“红酒”颜色就会褪去变回“白酒”（如图2）。同学们想知道其中的奥秘吗？

图2 调制“红酒”和“白酒”

【过渡】同学们要想知道酒里的秘密，需要先学习Fe3+的检验。实验台上有两瓶失去标签的FeSO4溶液和Fe2（SO4）3溶液（溶液较稀，无法通过肉眼辨色来区分）。请用尽可能多的方法鉴别这两种溶液。

【学生实验】取样，滴加几滴KSCN 溶液或NaOH溶液进行鉴别。

【小结】

①往待测液中滴加几滴KSCN 溶液，若变血红色，证明待测液中含有Fe3+，原理是Fe3++3SCN-＝Fe（SCN）3（血红色）。

②往待测液中滴加几滴NaOH 溶液，若生成红褐色沉淀，证明待测液中含有Fe3+，原理是Fe3++3OH-＝Fe（OH）3↓（红褐色）。

设计意图：通过“红酒变白酒”的实验，激发学生的学习兴趣，使学生乐学、善学，满足课标提出的主题内容情境化要求；解释溶液颜色变血红色的本质原因，让学生深入理解Fe3+的检验原理，培养学生“宏观辨识与微观探析”核心素养。

环节二 Fe3+与Fe2+之间的相互转化

【提问】实验室有一瓶久置的FeSO4溶液，请设计实验鉴别该溶液是否变质。

【学生实验】取1～2 mL FeSO4溶液于试管中，滴加1～2 滴KSCN 溶液。若溶液颜色变血红色，则证明FeSO4溶液变质，否则没变质。

【过渡】用什么办法可恢复变质的FeSO4溶液？

【提问】回顾“红酒变白酒”魔术，请同学们从氧化还原反应的角度去分析Fe3+与Fe2+之间的相互转化关系。

【学生分析】Fe2+要转化成Fe3+，须发生氧化反应，可通过加氧化剂（如过氧化氢、氧气或硝酸）来实现；Fe3+要转化成Fe2+，须发生还原反应，可通过加还原剂（如铁粉、铜粉或氢硫酸）来实现。

【PPT 展示】总结Fe3+转化成Fe2+常用的还原剂以及Fe2+转化成Fe3+常用的氧化剂（如图3）。

图3

设计意图：设置判断实验室久置FeSO4溶液是否变质这一问题，目的是让学生学会运用刚学的检验Fe3+的知识去解决问题，通过学以致用加深理解；通过提问“用什么办法可恢复变质的FeSO4溶液”，使问题深度层层递进，进一步引出本节课的重点内容“Fe3+与Fe2+之间的相互转化”，让学生学会用氧化还原反应的理论及知识分析和解决相关问题，提升学生运用所学知识分析和解决问题的能力，培养学生迁移知识的能力和“模型认知”核心素养。

【提问】怎么设计实验证明Fe3+与Fe2+发生了相互转化？请以小组为单位进行讨论，设计实验方案，开展探究实验以得出结论。

［实验室提供的试剂有H2O2溶液（H+）、KSCN溶液、氯水、铁粉、FeSO4溶液、Fe2（SO4）3溶液］

【教师引导】设计实验前，首先选定氧化剂和还原剂，其次思考三个问题：①验证Fe2+转化成Fe3+前要考虑Fe2+是否变质吗？②加什么试剂可使Fe2+转化成Fe3+？③如何验证生成了Fe3+？同样地，验证Fe3+转化成Fe2+也需考虑以上三个问题。

【组1方案】Fe2+转化成Fe3+：取1～2 mL FeSO4溶液于试管中，先滴加2 滴氯水，再滴加2 滴KSCN 溶液，若溶液颜色变血红色，则证明FeSO4被氧化成Fe2（SO4）3。

【组2 方案】Fe2+转化成Fe3+：滴加KSCN 溶液和滴加氯水的前后顺序与组1 方案不同。取1～2 mL FeSO4溶液于试管中，先滴加2 滴KSCN 溶液（无明显现象），后滴加2 滴氯水，若溶液颜色变血红色，则证明FeSO4被氧化成Fe2（SO4）3。

【教师评价】组2 方案更优，因为先滴加KSCN溶液可排除FeSO4变质产生的干扰。

【提问】如何设计实验证明Fe3+转化成Fe2+？

【组3 方案】Fe3+转化成Fe2+：取1～2 mL 的Fe2（SO4）3溶液于试管中，滴加2 滴KSCN 溶液，溶液颜色变血红色，再加入适量的铁粉或VC，若溶液血红色消失，则证明Fe2（SO4）3被还原成FeSO4。

【教师评价】同学们设计的方案很合理，思路清晰。

【学生实验】学生小组实验展示并汇总（见表1）。

表1 “Fe3+与Fe2+的相互转化”实验汇总

【提问】用什么办法可恢复变质的FeSO4溶液？怎样验证FeSO4溶液是否完全变质？

【学生回答】可以加铁粉恢复变质的FeSO4溶液；可以滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色，则说明FeSO4溶液部分变质，否则完全变质。

设计意图：让学生以小组为单位进行实验设计及探究，并开展组内讨论和组间交流，从而使学生碰撞出思维的火花，突破难点获得最优实验方案，提高学生的自主学习能力，培养学生团结合作的精神和严谨求知的科学态度；使用希沃授课助手进行手机投屏，展示小组探究实验的过程，激发学生实验探究的兴趣；让学生在实验中观察、讨论、分析现象，培养学生独立思考的能力，提升学生“科学探究与创新意识”“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等核心素养。

环节三 Fe元素在生活中的应用

【过渡】同学们通过查阅资料了解了铁元素在生活中的应用，那么铁元素在生活中扮演什么角色呢？铁元素是组成血红蛋白、肌红蛋白和脑红蛋白的重要元素。铁元素会影响人体的免疫系统，它参与人体内氧的运输与储存以及能量代谢，与我们的健康息息相关。

【PPT展示】血红蛋白相关图片（如图4）。

图4 血红蛋白相关图片

【生活情境1】人贫血时需要吃补铁剂——硫酸亚铁片。

药品名称：补铁片成分：本品每片含亚铁0.1克性状：本品为薄膜衣片，除去薄膜衣后显暗黄色药物相互作用：与维生素C 同服，有助于本品的吸收

【信息提示】人体能吸收的离子是亚铁离子。

【提问】为什么与维生素C 同服有助于本品吸收？

【学生回答】因为硫酸亚铁容易被氧化，而维生素C可以抗氧化。

【小结】亚铁离子具有还原性，容易被氧化成三价铁，三价铁不易被吸收，而同时服用维生素C 有助于亚铁离子抗氧化，提高铁元素的吸收率。此外，食物中的铁一般以三价铁的形式存在，食用维生素C还可以提高食物中铁元素的吸收率。

【生活情境2】健康饮食，通过食疗补铁。

【过渡】我们平时如何补充铁元素？

【PPT展示】吃富含铁元素的食物。

【提问】饭后吃水果更健康，为什么？

【学生回答】水果富含维生素C，有利于铁元素的吸收。富含维生素C 的水果有猕猴桃、草莓、柑橘、柚子、苹果等。

设计意图：介绍铁元素在生活中的应用，拓展学生视野，让学生了解铁元素是构成血红蛋白的重要元素，与我们的健康息息相关；让学生了解常见的富含铁元素的水果蔬菜，使学生学会用已学的知识来解决生活中的问题，同时深刻体会到化学对满足人们日益增长的生活需求有重大贡献。

四、教学反思

本节课以“Fe3+与Fe2+的检验及相互转化”为主题展开教学，打破了传统的“满堂灌”教学模式，先引入主题，而后围绕主题设计层层递进、环环相扣的问题，使知识问题化，问题情境化，情境生活化。“Fe3+与Fe2+的相互转化”的教学采用探究实验的方式，让学生以小组为单位进行讨论，得出最优方案并进行实验操作，培养学生自主学习的习惯、善于合作的能力、敢于批评与质疑的精神、证据推理的能力以及严谨求实的科学态度。主题式教学对教师来说充满了挑战，需要教师充分备课，查找资料，把握好问题的设计技巧，使问题间既有联系又有递进，构架清晰的知识脉络。学生很喜欢这种有情境有主题的课堂，它能够激发学生的学习兴趣和动力，培养学生的学科核心素养。