微项目式学习在高三化学实验复习中的实践——以“探寻补血剂中的铁元素”为例

文/陈丽双

引 言

化学是一门实用的基础学科，化学实验是传递知识，培养能力，使学生形成正确价值观的重要载体，是化学教学中的一种非常重要的教学手段。学生通过自己动手操作，可以更好地培养实验能力、观察能力、思维能力和探究能力，形成科学态度。高三是发展学科能力最重要的阶段，学生已经完成了中学各个模块的学习，掌握了较系统的化学基础知识。此时，教师应大胆放手，让学生利用所学知识去认识和分析现实问题，这样不仅有利于提高学生复习效率，促进学生思维能力与探究能力的发展，还能够彰显高中化学课程的育人价值[1]。

新的教育改革的一大亮点，就是“把育人为本作为教育工作的根本要求”。“素养为本”的高考倡导真实问题情景的创设，意在通过设置有价值的情景问题，促进学生主动思考，让学生在原有认识基础上产生认知冲突，进而产生学习新知识的动力，使原有认识得到升华，产生新认识[2]。微项目式学习就是一种很好的尝试。本文以“探寻补血剂中的铁元素”为例，探讨微项目式实验教学的设计策略。

一、微项目式学习概述

项目式学习是一种动态的学习模式。该模式是指以小组为单位，通过学生主动探索现实世界中的问题，让学习与生活融通，让学校与社会打通，从而提高学习的真实性。为了达成这一目的，学生需要完成一个现实的任务，系统化应用所学知识，在完成任务的过程中培养自主创新、实践操作、团队合作、分析反思等综合素养。项目式学习强调“在做中学”，将项目微型化就意味着将微项目式学习应用到高中化学实验复习教学中。教师通过创设新的情景，围绕问题来组织教学，让学生时刻面临新的挑战，增加了学习过程与现实世界的联系，给学生提供了创新的空间，能够达到培养学生化学学科核心素养的目的[3]。

二、微项目式教学规划

（一）教学目标的确定

本案例根据“2017年全国高考化学学科考试大纲”对化学实验部分的考试要求提出了相应的教学目标，具体如下：（1）在认识补血剂的过程中，了解化学实验是科学研究过程的一种重要方法；（2）通过定性检验补血剂中的铁元素，复习中学化学常见离子的检验方法，并能设计、评价或改进实验方案；（3）通过定量检测补血剂中的铁元素的含量，分析或处理实验数据，得出合理结论的研究思路。

（二）微项目式教学设计思路

基于学生的学习认知发展和能力发展水平及知识的逻辑顺序，本案例以“探寻补血剂中的铁元素”的真实情景来统摄学习过程，通过实验及探究活动习得Fe3+的检验方法，运用化学用语（如化学方程式、离子方程式等）正确表示Fe3+与Fe2+之间的相互转化，从反应物和生成物的类别及元素化合价的角度，依据氧化还原反应原理，设计实验进行验证，让学生在独立设计实验方案并不断优化设计方案的一系列过程中，最终完成实验。整个过程既能使学生对所学的知识印象更加深刻，又能让学生有丰富的收获。酸性的高锰酸钾溶液作为重要的氧化还原滴定试剂，在各类试题中经常涉及，通过高锰酸钾测定补血剂中的亚铁离子的含量，等同于将试题搬到化学实验探究室，有助于建构定量测定物质含量，分析或处理实验数据，得出合理结论的研究思路，体现基于“素养为本”的教学设计要求，实现复习课程的教学目标。

三、微项目实施过程

本项目共分为三个环节：环节一，初识补血剂；环节二，定性认识补血剂中的铁；环节三，定量认识补血剂中的铁。具体实施过程实录如下。

环节一：初识补血剂

问题引入：小明同学最近经常头晕、耳鸣，面色苍白，注意力不集中，经检查为缺铁性贫血，医生建议补铁。那他需要哪种铁元素呢？多媒体展示血红蛋白携氧示意图，指出高铁血红蛋白无携氧功能。

展示：实物展示市售的补血剂——硫酸亚铁片，引导学生阅读硫酸亚铁片的使用说明书，引出项目：本堂课，你想知道有关补血剂中的哪些问题？梳理：学生想知道的问题各种各样，如补血剂中是否含有亚铁离子？补血剂过量服用会中毒吗？做成糖衣片是为了改善口感吗？为什么与VC（即维生素C）一起服用更有利于铁元素的吸收？补血剂中的铁元素含量是否合格？价格怎么样？……师生共同探寻有探究意义和价值的项目。

设计意图：利用现实生活中的补血剂，创设真实且有意义的情景，使学生认识到化学可以服务于生活，服务于其他学科，服务于人类自身，并启发学生提出感兴趣的问题，师生共同归纳出有梯度、渐进的问题，以便学生进一步探究。

在环节一中，补血剂是学生既熟悉又陌生的药品，熟悉的是它的名称，陌生的是它的化学成分。教师可通过药品使用说明书，把这一话题导向“铁及其化合物的相互转化”的复习中。如何理解补血剂与维生素C同时服用更有利于吸收？这也是学生极为感兴趣的问题，能激发学生的求知欲望。

环节二：定性认识补血剂

情景：设计实验定性认识硫酸亚铁片中的亚铁 离子。

学生活动：仔细观察塑料密封袋中的硫酸亚铁药片和白色药片（已经用盐酸浸泡处理过），猜测红色药片的成分并研碎白色药片，观察内部颜色。

布置任务：任务1：药片进入人体后，“红外套”是怎么脱去的呢？尝试写出反应的离子方程式。

学生活动：讨论：红色物质氧化铁与胃液中的胃酸（稀盐酸）反应。

情景：展示课前准备的药片“红外套”的盐酸浸泡液

布置任务：任务2：观察并思考，如何通过观察和实验判断浸泡液中存在Fe3+？

学生活动：观察氯化铁溶液为黄色并做好记录。

将学生分成若干组，进行分组实验探究，取少量的浸泡液，试验一分别滴加氨水和氢氧化钾溶液，试验二分别加入少许的硫氰化钾溶液，发现加碱生成氢氧化铁红褐色沉淀，滴加硫氰化钾溶液后，溶液迅速变为血红色。

布置任务：任务3：若将提供的浸泡液稀释10倍， 再分别加入少许氢氧化钾溶液和硫氰化钾溶液，结果会如何呢？

学生活动：学生通过分组实验，对比分析，可知观察溶液颜色有时不可靠，黄色溶液还可能是溴水或碘水等。当铁离子的浓度很小时，与氢氧化钠等碱反应不能形成红褐色的氢氧化铁沉淀，滴加硫氰化钾溶液显色反应很灵敏，一般采用显色法检验铁离子的存在。

布置任务：任务4：如何检验白色药片中含有亚铁离子？

学生活动：粉碎药品，并加入稀硫酸溶液静置。小组交流讨论，汇总如下几个方案。方案1：取2ml浸泡液于试管中，加入少许氯水，静置，再加入几滴硫氰化钾溶液，观察实验现象；方案2：取少量浸泡液于试管中，加入几滴过氧化氢溶液，振荡，再加入少许硫氰化钾溶液，观察实验现象；方案3：取少量浸泡液于试管中，加入几滴硫氰化钾溶液，振荡，再加入几滴稀硝酸溶液，观察实验现象；方案4：取少量浸泡液于试管中，加入几滴硫氰化钾溶液，振荡，再加入几滴酸性高锰酸钾溶液，观察实验现象；方案5：取少量浸泡液于试管中，加入几滴铁氰化钾溶液，观察实验现象。

教师概括：教师从氧化还原反应的角度引导学生分析设计方案的可行性，思考亚铁离子向铁离子转化的方法，引导学生从反应物和生成物种类的视角转化为从不同化合价的视角认识物质的性质。

学生活动：分成若干小组，进行分组实验，上讲台汇报成果。

布置任务：任务5：在实验室配制和保存硫酸亚铁溶液时，为什么要加入少许铁粉？补血剂为什么要和维生素C同时服用？

学生活动：学生应用刚才所学的知识，交流研讨， 得出铁离子转化为亚铁离子的方案设计：Fe3+→Fe2+（所需试剂有I-、Cu、Fe、VC等）

设计意图：学生在真实的实验情境中，在一个个问题任务的引导下，学习积极性被调动，自主参与实验方案的设计，进行实验探究。在微项目式实验复习中，无论是化学试剂的取舍，还是判断反应能否发生， 以及如何控制反应条件等，都蕴含着“变化观念与平衡思想”。学生通过实际动手操作，能够建构常见物质的检验方法模型，即“选取合适的化学药品→排除可能出现干扰情况→确定检验的先后顺序→注意用量”，进而培养证据推理和模型认知的核心素养。

环节二中，巧用“价—类二维图”为理论指导，通过含铁化合物转化的预测分析，使学生理解和掌握Fe3+和Fe2+的检验及相互转化，彰显了化学实验教学的功能与价值，发展了学生的化学学科核心素养。

环节三：定量认识补血剂

布置任务：设计实验进行硫酸亚铁片中亚铁离子的含量测定

学生活动：可通过加入足量的氯化钡溶液，测定生成沉淀硫酸钡的质量，利用硫酸亚铁中亚铁离子与硫酸根离子的物质的量之比为1:1，来测定亚铁离子的含量；也可以加入足量的碳酸氢钠溶液，测定生成沉淀碳酸亚铁的质量（或加入足量的硫化钠溶液，测定生成沉淀硫化亚铁的质量）来测定亚铁离子的含量，还可以利用亚铁离子的还原性，加入某些氧化剂，与之充分反应，进而测定亚铁离子的含量。

小结：师生一起探讨实验方案，并总结常见的定量测定的方法有气体法、重量法和滴定法，最后一致认为用滴定法来探究实验，测定亚铁离子的含量。小组合力，设计合理的实验方案和实验操作步骤，并根据自己的设计进行操作，教师巡视并纠正学生实验过程中的不规范操作。

环节三使研究从定性角度提升到定量角度，通过梳理定量测定物质含量，分析或处理实验数据，得出合理结论的研究思路，建构解决定量测定化学问题的思维框架。

四、微项目式实验的教学反思与提升

新课程改革要求教师创设真实问题情境，促进学习方式转变，充分认识化学实验的独特价值，精心设计实验探究方案，帮助学生理解和掌握化学实验的基本知识和技能，并使学生能运用所学知识，进行化学实验设计，解决设计过程中可能出现的种种问题，培养学生的科学态度和价值观。本项目以“探寻补血剂中的铁元素”的真实情境来统摄实验复习，通过创设真实的问题情境，引导学生从物质类别和元素价态的角度，依据复分解反应、氧化还原反应原理和物质的性质与变化，设计实验方案，进行实验探究，旨在提高学生运用实验方法定性检测或定量分析的能力。在项目任务的驱动下，学生的学习热情被激发出来，充分发挥主观能动性，在复习旧知识的同时探求新知识。由此可见，微项目式复习能够有效调动学生的学习积极性，增强学生学习化学的内驱力，让学生感觉到学习化学“有趣”和“有用”。

结 语

在高三实验复习的微项目教学中，学生能主动参与探究活动，理论知识与实践应用得到有效的整合，学科能力和科学素养均得到提升。教师的教学方式也要发生变化，不能只是简单知识和经验的叠加，要转换为以发展认识为本，凝练核心知识，建构解决一般问题的模型，丰富学生认识化学的角度。这样的转变能使学生“学会学习”“学会求知”，让学生在真实的情境中学到有用的化学知识和技能。