淺談基于化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路
——以《Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化》為例

隨著新課程改革的逐步推進(jìn)，課堂教學(xué)模式也逐步由舊的填鴨式、一味地講授式向多形式的教學(xué)模式轉(zhuǎn)化，學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)向主動(dòng)探究學(xué)習(xí)進(jìn)步。本文基于化學(xué)核心素養(yǎng)，以《Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化》為例，談?wù)劷虒W(xué)設(shè)計(jì)的思路。

一、對常規(guī)教學(xué)設(shè)計(jì)的反思

1.常規(guī)教學(xué)設(shè)計(jì)的不足

《Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化》 是以Fe2+與Fe3+之間的轉(zhuǎn)化為主，兼帶鐵及其化合物性質(zhì)的一節(jié)歸納總結(jié)課。對這節(jié)課，傳統(tǒng)的教法是教師通過以前的知識(shí)積累，直接教授哪些物質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)二者之間的轉(zhuǎn)化，輔以一些典型的實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生加深印象，再補(bǔ)充一些新的例子，拓展學(xué)生的視野，最后通過書寫一些化學(xué)方程式來鞏固所學(xué)知識(shí)。學(xué)生是被動(dòng)接受，很多同學(xué)上課學(xué)會(huì)了這幾個(gè)化學(xué)方程式的書寫，過段時(shí)間就忘了，或稍微變形卻又傻眼了，對于新情境下的化學(xué)方程式書寫，仍然不知所措。

2.需要解決的問題

面對新一輪教學(xué)改革，以及勢在必行地對學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的背景下，如何讓學(xué)生提升關(guān)于知識(shí)、技能、情感、態(tài)度、價(jià)值觀等多方面要求的綜合能力，在傳統(tǒng)教學(xué)中都不能得到很好地解決。筆者認(rèn)為應(yīng)從如下幾個(gè)方面入手：

（1）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生從被動(dòng)接受化學(xué)方程式到主動(dòng)探究物質(zhì)變化的轉(zhuǎn)化。

（2）將已學(xué)過的知識(shí)主動(dòng)熟練應(yīng)用于解決新知識(shí)的問題中。

（3）將宏觀物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，用微觀的化學(xué)微粒間的變化來解釋。

（4）將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來。

二、基于化學(xué)核心素養(yǎng)《Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化》的教學(xué)設(shè)計(jì)的思考

1.理論思考

以“全面發(fā)展的人”為目標(biāo)的核心素養(yǎng)，包括文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與這三大層面及人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新這六大素養(yǎng)。化學(xué)核心素養(yǎng)包含五個(gè)維度：①宏觀辨識(shí)與微觀探析，②變化觀念與平衡思想，③證據(jù)推理與模型認(rèn)知，④科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)，⑤科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任?！坝腥苏f，什么是素質(zhì)?”當(dāng)你把在學(xué)校學(xué)的知識(shí)都忘掉的時(shí)候，剩下的就是素質(zhì)。今天孩子在課堂里學(xué)化學(xué)，不是讓他成為化學(xué)家，我們關(guān)注的是，畢業(yè)以后，作為一個(gè)公民，學(xué)過化學(xué)和沒學(xué)過化學(xué)有什么差異？化學(xué)能留給他終身受用的東西是什么？這就是核心素養(yǎng)。因此，在本教學(xué)設(shè)計(jì)上，應(yīng)該考慮更多的是，學(xué)生真正能夠收獲什么。

鑒于《Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化》是在學(xué)生掌握鐵的氧化物的基本性質(zhì)、Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用已學(xué)的氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)，來進(jìn)一步學(xué)習(xí)Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化，深入思考如何解決之前的一系列問題。

2.原因探析與方案構(gòu)想

（1）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的求知欲。原有教學(xué)模式下，先以回顧Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化規(guī)律作為本節(jié)課的開場白，難以激發(fā)學(xué)生的興趣。與Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化相關(guān)的生活情境有很多，如印刷電路板的制作、補(bǔ)血?jiǎng)┑淖饔?、切開的蘋果久置會(huì)變黃、利用維生素C去除布料上粘有藍(lán)黑墨水污漬等。基于這些生活中的情景素材，創(chuàng)新設(shè)計(jì)魔術(shù)實(shí)驗(yàn)“‘茶水’變‘墨水’”，則讓學(xué)生耳目一新，頓生興趣與求知欲。其原理是：茶水中含有大量的鞣酸，遇到FeSO4中的Fe2+立即生成鞣酸亞鐵，鞣酸亞鐵性質(zhì)不穩(wěn)定，易被氧化成鞣酸鐵的絡(luò)合物，呈藍(lán)黑色。加入維生素C后，F(xiàn)e3+被還原成Fe2+，溶液又恢復(fù)茶水的顏色。由此說明Fe2+和Fe3+之間是可以轉(zhuǎn)化的。

突出“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的設(shè)計(jì)思路

（2）以氧化還原反應(yīng)知識(shí)儲(chǔ)備解決學(xué)習(xí)中的新問題。引導(dǎo)學(xué)生用氧化還原反應(yīng)原理的模型認(rèn)知，從化合價(jià)的角度分析，F(xiàn)e3+向Fe2+轉(zhuǎn)化，需要加入的試劑是還原劑；Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化，需要加入的試劑是氧化劑。學(xué)生很自然地就會(huì)往下思考：符合條件的還原劑及氧化劑究竟有哪些呢？列舉出的還原劑與Fe3+反應(yīng)確實(shí)可以發(fā)生嗎？如何去證明呢？在氧化劑與Fe2+反應(yīng)中存在同樣的疑問。為了便于觀察，老師建議選擇現(xiàn)象變化明顯的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。在Fe3+向 Fe2+轉(zhuǎn)化， 加入的還原劑可以是 Cu、Fe、KI、SO2等。選擇用I-與Fe3+反應(yīng)，同時(shí)又出現(xiàn)了新的問題：如何驗(yàn)證氧化產(chǎn)物及還原產(chǎn)物。借以鞏固前面所學(xué)Fe3+及Fe2+的檢驗(yàn)。選取先將無色的KI溶液加入到淺黃色的FeCl3溶液中，溶液變成黃褐色。將此溶液分成兩份，分別加入淀粉溶液、鐵氰化鉀溶液。前者得到藍(lán)色溶液，說明反應(yīng)后有I2生成，后者得到藍(lán)色沉淀，說明反應(yīng)后有Fe2+生成。從而實(shí)現(xiàn)了Fe3+向Fe2+轉(zhuǎn)化。實(shí)現(xiàn)Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化，加入的氧化劑可以是 Cl2、H2O2溶液、酸性 KMnO4溶液、HNO3溶液等?，F(xiàn)以選擇酸性KMnO4溶液為例，實(shí)驗(yàn)過程中將FeSO4溶液滴加到酸性KMnO4溶液中，溶液的紫紅色褪去。已知在酸性溶液中，MnO-4被還原成Mn2+，驗(yàn)證氧化產(chǎn)物同樣是利用已學(xué)知識(shí)。如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中還有沒有其他微粒參加反應(yīng)，為下一步探究預(yù)設(shè)伏筆。

（3）從宏觀現(xiàn)象的變化到微觀本質(zhì)的分析深入學(xué)習(xí)新知識(shí)。通過學(xué)習(xí)并掌握這種分析方法，尋求陌生環(huán)境下氧化還原反應(yīng)方程式的書寫技巧，有助于繼續(xù)深入學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)知識(shí)。為能更加直觀地研究反應(yīng)本質(zhì)，采用了手持技術(shù)，即pH傳感器測定反應(yīng)前后H+的濃度變化，以確定H+是否參加反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)前需要控制實(shí)驗(yàn)條件：酸性KMnO4溶液和FeSO4溶液的pH相同，避免因溶液混合引起的pH變化。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，將pH傳感器浸泡在酸性KMnO4溶液中，連接好電腦、數(shù)據(jù)采集器、pH傳感器，設(shè)置好需要采集的數(shù)據(jù)及圖像的橫縱坐標(biāo)參數(shù)，再逐滴滴加FeSO4溶液至溶液紅色褪去，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生觀察pH數(shù)據(jù)及圖像中pH的變化。通過實(shí)驗(yàn)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)pH數(shù)據(jù)變大了，反映pH數(shù)據(jù)的線的走勢呈上升狀態(tài)。據(jù)此分析得出H+參與反應(yīng)的結(jié)論，而且生成了H2O。確定好反應(yīng)物及生成物之后，再利用已學(xué)的氧化還原反應(yīng)中的得失電子守恒、電荷守恒、原子個(gè)數(shù)守恒，學(xué)生不難寫出反應(yīng)的離子方程式與化學(xué)方程式。上述設(shè)計(jì)既是對前面所學(xué)知識(shí)的鞏固，又讓學(xué)生克服恐懼心理，提升了陌生情境下的化學(xué)方程式的書寫技能。

突出“變化觀念與平衡思想”的設(shè)計(jì)思路

突出“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的設(shè)計(jì)思路

（4）理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用。學(xué)習(xí)完以上知識(shí)，學(xué)生便不難解釋生活情境：印刷電路板的制作、補(bǔ)血?jiǎng)┑淖饔?、切開的蘋果久置會(huì)變黃等現(xiàn)象，知曉其實(shí)質(zhì)就是Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化，呼應(yīng)本節(jié)課開頭的情境，此外還可以解決一些實(shí)際問題。如在實(shí)驗(yàn)室，F(xiàn)eSO4溶液需不需要特殊的保存方法？為什么？

三、對以上設(shè)計(jì)的評價(jià)

本教學(xué)設(shè)計(jì)，是在前一章氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)的基本原理和規(guī)律之后的新課，將既抽象又有深度和難度的兩塊內(nèi)容的學(xué)習(xí)貫穿整個(gè)高中，實(shí)現(xiàn)難度螺旋式上升，符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)和規(guī)律，具有適切性。

本教學(xué)設(shè)計(jì)中的實(shí)驗(yàn)探究，選取的都是現(xiàn)象非常明顯的案例，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀現(xiàn)象的變化，探析微觀粒子變化的本質(zhì)，體現(xiàn)了化學(xué)核心素養(yǎng)中“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“變化觀念與平衡思想”幾個(gè)維度，具有一定的深入性。

筆者認(rèn)為以上兩個(gè)探究任務(wù)的方案構(gòu)想，現(xiàn)象明顯、直觀，操作簡單，且可重復(fù)，具有一定的有效性。