高三化学一轮复习的跨模块整合——综合探究式教学设计的应用

杨慧芳 王喜贵

（1.呼和浩特市第四十中学 内蒙古呼和浩特 010000；2.内蒙古师范大学 内蒙古呼和浩特 010028）

高三一轮复习，意味着高中新课教学进入尾声，如何完美收官，是每一位教师都要深入思考的问题。依据时间及内容的双重考量，大部分教师都会进行三轮复习，其中一轮复习占总复习时间的大半，是总复习中最关键的部分。传统的高三化学一轮复习，一般采用“梳理基础知识——突破重难点——知识结构化、网络化”的模式进行，这样的复习能夯实学生基础知识，培养学生一定的解题能力。但是，随着《普通高中化学课程标准（2017 年版2020年修订）》的颁布，高考改革逐年推进，高考试题综合性更强，所以高三的化学课堂也应该以提高学生学科核心素养和促进学生全面发展为出发点，单一的复习模式，已经不能满足新高考对所培养的学生的要求，这就需要一线教师不断进行改革，去尝试新的教学模式，培养学生全新的学习习惯。

在进行高三化学一轮复习时，对金属元素以及非金属元素更注重知识点的复习，尤其是基础知识的记忆与总结，我们通常从一种元素出发，把它的氧化物、相应的酸、碱或盐一一列举，再将它们的性质以及相关的化学方程式联系起来。［1］这样的传统复习方式注重知识的全面性与系统性，将高中知识结构化、网络化，便于学生记忆。但是课堂难免沉闷，尤其对于能力强的学生，仅是知识的重现会使他们感到枯燥、乏味，缺乏知识的综合应用。

探究式教学可以培养学生科学探究的精神、提高学生知识的综合应用能力。探究式教学大多应用于新授课，而将探究式教学应用于高三化学复习课中还较少。传统复习课教学与探究式教学相融合，既能满足学生基础知识建构的需要，又有利于“科学探究与创新意识”素养的培养，学生的学习不再是被动接受，而是主动探究。这样不仅可以提高高三化学的复习效率，还能使学生了解科学探究的一般过程，培养学生的化学学科核心素养。

本文将探究式教学引入高三化学一轮复习中，复习的依然是课本中呈现的知识点，但是学生获取知识的途径是全新的。因此，在科学探究引领的高三化学复习课上，既体现了知识的综合应用，又培养了学生的化学学科核心素养，学生不再单纯地只会做题，而是了解科学探究的一般过程。

一、探究式复习的教学设计依据

1.教学内容的选择与整合

通过研读高中化学教材，将必修一（人教版）［2］中“铁的重要化合物”和必修二（人教版）［3］中“卤族元素”以及选修4（人教版）［4］中“原电池和化学电源”的部分内容充分整合，进行教学设计。

学生在学习元素化合物知识时，还没有化学平衡、水溶液中的离子平衡、电化学原理等基本理论支撑，主要是以物质分类的思想以及氧化还原反应、离子反应等理论为指导，在遇到陌生物质和真实复杂问题时缺少解题角度和思路。［5］通过探究式教学设计，可以引导学生将化学反应基本原理应用于元素性质的探究中，这样既有助于学生把握高考三个必考大题的解题，更有助于学生对化学问题有全局认识，从更高的视角来俯视化学问题。

比如，在复习铁及其化合物时，有关Fe、Fe2+和Fe3+的“铁三角”，学生的记忆比较深刻，高三复习课就可以进行探究式教学设计，将Fe2+和Fe3+与I-和I2的性质联系起来，以某一离子反应为主线利用氧化还原的基本理论，通过设计原电池，将金属和非金属的性质联系起来，同时将必修与选修的内容相结合，让学生对高中化学知识有一个整体的把握。

2.所选教学内容的教学设计研究现状

铁作为高中阶段研究的为数不多的变价金属，在高考中频繁出现，是高考考查的热点内容。铁及其化合物是生活中常见的物质，广泛应用于生活各个方面，学生可以联系实际，从已有生活经验出发，取材于生活并应用于生活。同时，溴和碘元素又是从海水中大量提取的物质，它们的性质在各地高考中多次考查，而且多以大题的形式出现，属于高考的热点问题。Fe2+的还原性介于I-和Br-之间，涉及的氧化还原反应较为复杂，因此本节课选择金属铁和非金属碘为代表进行教学设计。

目前，有关铁及其化合物的教学设计虽然较多，但大多数都是新授课，而关于碘元素和溴元素的研究较少，也少有将两者结合起来进行高三复习课探究式教学设计。因此，笔者设计合理的情境，将不同价态的铁以及卤素的性质结合起来，并将电化学的原理、化学平衡原理等化学反应原理应用于探究活动之中，进行不同模块知识的综合应用。

3.学情分析

在高三阶段，学生已经掌握了大部分高中化学知识，知识储备较为完整，高三的复习课不同于新授课，不能仅限于知识的重现与记忆。经过前期的学习，学生对元素化合物的学习已经经历了一个深度学习的过程，学生缺乏的是整体把握高中化学知识，从而将化学基本理论应用于实际的生产、生活中。高三复习课要让学生感受到化学的真正作用，在发展学生科学探究与创新意识的核心素养的同时，发展学生科学态度与社会责任的核心素养，让学生在思想上和能力上同时得到提升。

因此，高三阶段给学生的不能只是知识清单，而是要在合适的真实情境中将零散的不成体系的知识点联系起来，将化学基本理论应用于元素化合物的性质教学之中，解决实际问题。教师在高三复习时，可以通过探究式教学设计，引领学生从更高的视角看待化学问题，在真实情境中解决化学问题。探究式教学设计一定要紧扣复习的重、难点，探究任务要难度适宜并具有一定的启发性，激发学生的学习积极性和兴趣。

二、核心素养的培养

基于《普通高中化学课程标准（2017 年版2020年修订）》中的核心素养进行探究式教学设计，［6］教学目标区别于传统的三维目标，体现以学生为中心的建构主义理论和人本主义学习理念。探究式教学设计以科学探究与创新意识为核心，在引导学生进行科学探究的同时，渗透其他四大核心素养，在高三化学课堂上使学生的学科思维得到充分的发展，本节课的核心素养下的教学目标见图1。

图1 核心素养下的教学目标

三、教学过程

1.导入课题：在情境中生成问题

【情境导入】视频展示铁元素在地壳中储量丰富，人类从掌握铁的冶炼技术并将其广泛应用于生产生活和军事战争中，迄今已有几千年的历史。铁在形成化合物时不仅体现了丰富的价态，而且在溶液中发生反应时，还表现出丰富多彩的颜色，见图2。

图2 “多彩”Fe3+的情境导入

【讨论交流】学生讨论，得出图2的相关反应及现象。

【整理归纳】见表1。

表1 “多彩”的Fe3+

【问题链接】请书写与上述颜色变化相关的离子方程式，并指出哪些属于氧化还原反应？

（1）Fe3++nSCN-=

（2）Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓

（3）2Fe3++2I-=2Fe2++I2

（4）2Fe3++S2-=2Fe2++S↓

Fe2++S2-=FeS↓

【教师引导】从上述反应可以看出Fe3+、I2具有较强的氧化性，Fe2+和I-具有较强还原性，下面老师将带领同学们开启Fe3+与I2、Fe2+与I-的氧化性与还原性强弱的探索之旅。

2.引导探究：在探究中解决问题

【学生】①取FeCl3和KI 混合溶液于试管中，加入四氯化碳振荡。若下层呈紫红色，则有I2生成。

②另取少量混合溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，看到溶液变红。

③再取少量混合溶液，向其中滴加AgNO3，出现黄色沉淀。由此证明混合溶液中两种反应物同时存在，说明该反应并不能进行到底，所以为可逆反应。

【实验探究】取5 ml 0.1mol／L 的KI 溶液，滴加0.1 mol／L 的FeCl3溶液5～6 滴（具体步骤见表2），实验现象的相关照片见图3。

表2 探究“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”是可逆反应实验

表2 探究“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”是可逆反应实验

图3 实验现象照片

【探究任务2】是否可以通过平衡移动原理来证明该反应为可逆反应？

【师生总结】在上述实验iii 中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，c（Fe3+）增大，生成的增多，可观察到溶液的红色加深。

【要点点拨】通过探究任务使学生的认识从浅层上升到深层，在复习Fe3+与I-氧化还原反应的同时体现了核心素养的变化观念与平衡思想，实现了知识到能力的升华，促进核心素养的养成。

【探究任务3】能否将2Fe3++2I-====2Fe2++I2设计成一个原电池？

提示：根据原电池工作原理确定两个电极材料、两个电极的电解质溶液，并通过盐桥形成闭合回路。

原电池是高考必考的内容，利用某一氧化还原反应设计原电池，即对元素氧化性和还原性的强弱进行复习，同时涉及两极反应的拆分，全面提升学生的综合应用能力。

【要点点拨】学生在选择电极材料时会有一点迷茫，有的学生选择Fe 电极或者Cu 电极都达不到实验目的，引导学生选择电极时，尽可能选择惰性的石墨电极。对于盐桥中溶液的选择，也应当选择KCl。设计原电池是高考的考点之一，各地高考多有涉及，根据氧化还原反应设计原电池，可以进一步培养学生科学探究与创新意识的核心素养。

【师生探究】先确定原电池的两极，再确定两个电极的电解质溶液，并通过盐桥形成闭合回路（见图4）。

图4 设计的原电池装置图

【探究任务4】通过查阅资料，可知灵敏电流计指针总是偏向电源正极。上述设计好的原电池，开始时灵敏电流计指针向哪边偏转，通过哪些操作可以使指针反向偏转？这一探究任务是对探究任务5的铺垫，先让学生思考指针反向偏转的原因，引导学生从平衡移动的角度思考，将可逆的氧化还原反应平衡移动与原电池正负极的交替融合在一起，培养学生的化学高阶思维。

图5 原电池装置图

【学生发言】开始时指针向左偏转，随后电流计读数逐渐变小，当读数变为零时，反应达到化学平衡状态，若加入试剂可以使平衡逆向移动，可使指针反向偏转。

【探究任务5】下面，同学们运用氧化还原的知识和平衡移动原理，分析讨论哪些试剂可以使平衡逆向移动，从而使灵敏电流计的指针向右偏转？

【学生方案1】可以通过增加Fe2+的浓度，使平衡逆向移动。向甲烧杯中加入少量FeCl2固体，指针向右偏转。

【学生方案2】可以通过减少Fe3+的浓度，使平衡逆向移动。向甲烧杯中加入少量铁粉，由于2Fe3++Fe====3Fe2+，减少Fe3+的同时增大了Fe2+的浓度，所以平衡逆向移动，指针反向偏转（向右偏转）。

【学生方案3】我们也可以向乙烧杯进行类似的操作，使平衡逆向移动，指针反向偏转（向右偏转）。例如，通入少量Cl2，由于Cl2+2I-====I2+2Cl-，减少I-的同时增大了I2的浓度。

【学生方案4】……

【教师引导】学生在提出实验方案时，也会选择一些不合适的试剂，例如，向甲烧杯中加入Na2S，只考虑到Fe3+的氧化性与S2-的还原性，但由于酸碱环境的影响，在Fe3+过量的情况下，会溢出H2S 气体，情况相对复杂。再比如，有学生提出向乙烧杯中加入少量HNO3，只考虑到HNO3将I-氧化为I2可以使平衡逆向移动，但实际上，HNO3还可以将I2氧化为IO-3，显然在这里是不合适的。

通过探究任务的逐渐深化，学生处理问题将会越来越严谨，不仅培养了学生做高考题时的严密思维，也为他们将来从事科学研究工作打下良好的基础。最后的探究任务是将几部分知识整合之后进行的总结，学生在选择试剂时，兼顾了不同价态元素氧化性和还原性的强弱对平衡的影响以及原电池电极反应的书写，探究的综合性很强，对学生来说是一个较大的挑战，也是学生综合应用高中化学知识的升华。

【整理归纳】通过分析讨论，若想使指针反向偏转（向右），可利用Fe3+具有氧化性，Fe2+具有还原性，通过向甲烧杯加入试剂，使平衡逆向移动；也可利用I-具有还原性，I2具有氧化性，通过向乙烧杯加入试剂，使平衡逆向移动。选择合适的试剂，便可实现实验目的（见表3）。

表3 加入不同试剂时，电流计指针偏转及离子方程式

【整理归纳】通过对原电池指针偏转的探究，我们得到关于上述溶液中一些微粒氧化性及还原性强弱的排列顺序：氧化性Cl2>Br2>Fe3+>Cu2+；还原性I->Fe2+>Br->Cl-。

【要点点拨】学生在设计方案的过程中，充分利用了Fe3+、Fe2+以及I-、I2的氧化性与还原性，多角度、多维度地用所学知识解决问题，并自发进行拓展探究，仅利用一个反应，就能推断排列出几种微粒氧化性与还原性的强弱。在元素性质的复习探究中，贯穿了不同价态的铁的性质复习，以及金属与非金属氧化性和还原性强弱比较的复习，让学生明白不论选择何种途径，其反应实质都是电子在物质间的循环转移过程，也是指针偏转的根本原因。

四、教学反思及收获

探究式教学设计可以包含更多的知识点，尤其适合跨模块的综合复习。但探究式教学设计的总结不够系统，无法囊括所有的知识点，这是探究式教学设计的不足，还需要寻找其他方法协同解决。优秀的探究式教学设计还比较匮乏，如何选择教学内容也是一个难点。这就要求老师有广博的知识，并能够融会贯通，才可以设计出适合高三学生的探究式教学设计。