比較、整合新教材資源，開展素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)實(shí)踐
——以“鐵及其化合物”為例

王麗娜

（杭州市余杭高級中學(xué)（杭州市臨平中學(xué)）浙江杭州 311100）

一、問題提出

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》更注重了結(jié)合真實(shí)情境與實(shí)驗(yàn)探究，其科學(xué)性、思想性、整體性都得到了提升。［1］教材是非常重要的教學(xué)資源，2020年，浙江省統(tǒng)一采用人教版教材，但是對于同一個課題，教師可基于人教版教材的素材，再吸取魯科版與蘇教版的優(yōu)勢板塊進(jìn)行合理地整合，注重培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，構(gòu)建良好的知識體系，并結(jié)合項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，構(gòu)建真實(shí)情景的思維構(gòu)建，從而達(dá)到最佳的教學(xué)效果。此外，培養(yǎng)學(xué)生不拘泥于現(xiàn)有教材學(xué)習(xí)的思路，做到融會貫通，各取所長。本文結(jié)合這些思路，以“鐵及其化合物”教學(xué)為例進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，發(fā)揮多版本優(yōu)勢，更好地服務(wù)于我們?nèi)粘Ｒ痪€教學(xué)。圖1為筆者進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐的基本思路。

圖1 分析整合新教材內(nèi)容、進(jìn)行教學(xué)設(shè)計思路圖

二、比較各版本教材資源——以“鐵及其化合物”為例

1.內(nèi)容位置與安排的比較（見表1）

表1 三個版本新教材內(nèi)容位置與安排的分析

總體來說，人教版按照單質(zhì)、氧化物、氫氧化物、鹽的順序，以常規(guī)思路安排內(nèi)容，條理清晰，更符合學(xué)生自學(xué)的認(rèn)知思路。魯科版更注重研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序，以碳及其化合物的“價-類”二維圖為例研究物質(zhì)，為后續(xù)學(xué)習(xí)新物質(zhì)提供思路。蘇教版將這塊內(nèi)容放到必修的最后部分，前面已經(jīng)具備的知識體系更完善，提出鐵及其化合物轉(zhuǎn)化路徑更方便。內(nèi)容上，人教版強(qiáng)調(diào)了知識的推演與落實(shí)，充分利用了實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性。魯科版注重活動與探究，進(jìn)行概括與整合，強(qiáng)化學(xué)生的邏輯思維。蘇教版將物質(zhì)制備與實(shí)驗(yàn)條件研究等思路貫穿整節(jié)課，注重實(shí)驗(yàn)分析在化學(xué)中的重要作用。

2.真實(shí)情境的素材比較

人教版設(shè)置了12張圖，魯科版8張圖，蘇教版2張圖。人教版結(jié)合中華文明的古老文化，將生活生產(chǎn)與化學(xué)緊密地結(jié)合。插圖內(nèi)容更加生活化，且均勻地分布在課堂學(xué)習(xí)的整個階段。魯科版從生活生產(chǎn)中學(xué)生熟悉的角度引入，了解鐵及其化合物的實(shí)際用途。整體而言，人教版更加重視圖文直觀的體驗(yàn)，特別是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的呈現(xiàn)，有助于學(xué)生更好地客觀記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如圖2所示。

圖2 人教版真實(shí)情境素材和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖

3.欄目設(shè)置的比較（見表2）

表2 三個版本新教材欄目設(shè)置的比較

人教版必修教材中的14個“探究”欄目中，有4個探究主要內(nèi)容就包括了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計與評價，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實(shí)驗(yàn)組織能力。利用人教版中“研究與實(shí)踐”欄目的實(shí)驗(yàn)課題“檢驗(yàn)食品中的鐵元素”，情境中的問題是學(xué)生知識構(gòu)建的主體，能激發(fā)、推動學(xué)生認(rèn)知活動，構(gòu)建有意義的知識體系，體驗(yàn)化學(xué)真實(shí)解決實(shí)際問題的魅力。利用魯科版嚴(yán)謹(jǐn)、探究趣味濃厚的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計環(huán)節(jié)，診斷學(xué)生對于鐵元素性質(zhì)的掌握情況，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。

4.實(shí)驗(yàn)設(shè)置的比較（見表3）

表3 三個版本新教材實(shí)驗(yàn)設(shè)置的比較

人教版中6個實(shí)驗(yàn)，不同的區(qū)域設(shè)置，目標(biāo)不同，有自主探究，也有小組合作，有課堂實(shí)驗(yàn)，也有課后專題，學(xué)生可以最大程度地實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的多元化。特別是“研究與實(shí)踐”，對于學(xué)生搜集、查閱、篩選、整理資料的能力有很大的幫助，為研究性學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)中圖文并茂，讓學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)安全，滲透安全理念。

魯科版中主要有2個學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，分別包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、用品、方案設(shè)計及實(shí)施、思考等，充分發(fā)揮學(xué)生動手能力，提高邏輯思維能力。蘇教版中涉及3個實(shí)驗(yàn)，以化學(xué)反應(yīng)的合理選擇、反應(yīng)條件影響的探究為線索，進(jìn)行性質(zhì)及轉(zhuǎn)化的學(xué)習(xí)，重視實(shí)驗(yàn)理念。

5.習(xí)題設(shè)置的比較

習(xí)題是檢驗(yàn)與評價學(xué)生知識掌握情況的主要方法，也是鞏固和發(fā)展學(xué)生認(rèn)知水平的重要載體。人教版的習(xí)題建立在一個具體生活化的實(shí)例上，更具有針對性與情感價值。魯科版多以直接考察原理的方式評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果，簡單明了，突出習(xí)題的直觀性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生思維漸進(jìn)的邏輯性。［2］人教版中對于鐵及其化合物的練習(xí)與應(yīng)用中，加入了實(shí)驗(yàn)報告和推斷題，注重對學(xué)生知識整合能力的考察，注重學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

三、基于化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)實(shí)踐

1.比較、整合不同版本教學(xué)資源的實(shí)施路徑與教學(xué)模型建構(gòu)（如圖3）

圖3 優(yōu)化實(shí)施路徑和教學(xué)模型圖

2.化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的真實(shí)情境選擇

充分利用人教版“研究與實(shí)踐”，選取“檢驗(yàn)食品中的鐵元素”實(shí)驗(yàn)小課題作為貫穿整節(jié)課的真實(shí)情境素材。

環(huán)節(jié)一：生活實(shí)例創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，構(gòu)建有意義的知識體系

【引入】鐵是人體必需的微量元素。在日常生活中我們主要通過哪些方式補(bǔ)充鐵元素？

【學(xué)生思考】通過食用富含鐵元素的食物，如菠菜、芹菜、蛋黃、動物內(nèi)臟等。

【引導(dǎo)】我們常說吃菠菜可以補(bǔ)鐵。菠菜中真的富含鐵元素嗎？我們做一個現(xiàn)場調(diào)查。從結(jié)果來看很多同學(xué)還存在著困惑。今天我們就以新鮮菠菜提取液為樣品，檢驗(yàn)是否含有鐵元素。

【展示】新鮮菠菜研磨后加稀硫酸酸化，過濾后獲得濾液，學(xué)生觀察顏色。

設(shè)計意圖：教師需要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)熟悉又陌生的實(shí)際問題，并以此為主線，將鐵及其化合物的知識體系融合其中。本節(jié)課的情境，利用了人教版中“研究與實(shí)踐”欄目的實(shí)驗(yàn)課題，情境中的問題是學(xué)生知識構(gòu)建的主體，能激發(fā)、推動學(xué)生認(rèn)知活動，讓學(xué)生不斷深入，構(gòu)建有意義的知識體系。

3.注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計，發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究水平

環(huán)節(jié)二：巧用魯科版“活動與探究”，完善鐵元素檢驗(yàn)知識的構(gòu)建

【思考1】要證明菠菜中是否含有鐵元素，這涉及化學(xué)中物質(zhì)的檢驗(yàn)。大家思考，提取液如果有鐵元素，存在的形式是Fe2+還是Fe3+呢？

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計】學(xué)生根據(jù)已有的知識，提出可能的實(shí)驗(yàn)方案。

【學(xué)生1】可以通過顏色觀察。比如二價鐵為淺綠色，三價鐵為棕黃色。

【學(xué)生2】加入堿，觀察沉淀的顏色。

【教師】請學(xué)生根據(jù)設(shè)想的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（見表4），并完成表格中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄，分析理由給出相應(yīng)的結(jié)論。

表4 Fe3+與Fe2+的檢驗(yàn)

【思考2】可以用這兩種方法確定鐵元素的價態(tài)嗎？

【思考3】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和你預(yù)期結(jié)果一致嗎？請做出解釋。

【教師引導(dǎo)】實(shí)驗(yàn)證明，這兩種方法都可以作為檢驗(yàn)的依據(jù)。Fe（OH）2是白色沉淀，但我們觀察到的是灰綠色沉淀，在振蕩后還會變成紅褐色的沉淀

Fe（OH）3。

【思考4】從化合價角度分析鐵元素發(fā)生了什么反應(yīng)，用化學(xué)方程式來表示。

【學(xué)生】練習(xí)方程式

設(shè)計意圖：利用簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計環(huán)節(jié)，可以診斷學(xué)生對于鐵元素性質(zhì)的掌握情況。學(xué)生實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)動手能力、觀察能力、并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行推理給出合理的解釋，讓學(xué)生利用所學(xué)的知識解決生活中的實(shí)際問題。

【提問】對于我們的菠菜提取液這兩種方法可行嗎？

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】（1）觀察菠菜提取液，溶液綠色透明；（2）加NaOH溶液，無明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【分析討論】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否可以判定菠菜中沒有鐵元素？

4.運(yùn)用資料卡片，充分挖掘新教材素材的價值

【資料卡1】見圖4。［3］

錯誤分析理論的語言學(xué)基礎(chǔ)是轉(zhuǎn)換生成法體系，這一體系認(rèn)為人腦天生具有語言習(xí)得機(jī)制與語言使用能力，從而使得人類具有了其他物種所無法擁有的完備的語言體系。而由于語言的使用往往存在一定的規(guī)則，并且主觀影響較大，因此錯誤分析理論的心理學(xué)基礎(chǔ)就是語言遷移理論。而語言遷移理論的核心觀點(diǎn)則是母語的性質(zhì)會使外語學(xué)習(xí)的某些方面變得容易或困難，即語言遷移有正負(fù)之分。由于受到漢語語義以及表達(dá)順序的影響，在口譯的過程中，許多學(xué)生往往來不及思考正確的英文語序，而是順著漢語語序翻譯所聽到的句子，從而使句子的表達(dá)不符合英語語言習(xí)慣。例如：

圖4 菠菜資料卡

【思考5】有哪些因素會影響鐵元素的檢驗(yàn)？

【學(xué)生分析】可能樣品中鐵元素的含量偏低。

【教師引導(dǎo)】由此可見這兩種方法都有一定的局限性，我們介紹一種更靈敏的檢驗(yàn)方法，請同學(xué)們閱讀教材第68頁的內(nèi)容。

【教師實(shí)驗(yàn)】取菠菜提取液于試管中，滴加硫氰化鉀溶液，溶液變紅，說明樣品中確實(shí)存在三價鐵。

設(shè)計意圖：利用實(shí)驗(yàn)事實(shí)與文獻(xiàn)知識進(jìn)行認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行辯證思考，并能從影響實(shí)驗(yàn)的因素角度出發(fā)，思考實(shí)驗(yàn)過程中量的概念，進(jìn)行反應(yīng)條件的探究，形成科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。

【思考6】樣品中是否存在二價鐵呢？在三價鐵存在的干擾下，如何利用二價鐵的特性選擇合理的試劑進(jìn)行檢驗(yàn)？

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計】實(shí)驗(yàn)用品：濃縮樣品、H2SO4溶液、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KSCN溶液。設(shè)計實(shí)驗(yàn)見表5。

表5 Fe2+的檢驗(yàn)

【思考7】請說出選用試劑的原因？涉及哪些含鐵物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化？為什么要利用這些轉(zhuǎn)化？

【教師實(shí)驗(yàn)】濃縮樣品中加入稀的高錳酸鉀溶液，紫色褪去，說明有Fe2+。

【歸納整理】學(xué)生自主整理兩種價態(tài)鐵元素的檢驗(yàn)方法。

環(huán)節(jié)三：Fe2+與Fe3+相互轉(zhuǎn)化，診斷并發(fā)展學(xué)生氧化還原的認(rèn)知水平

【分析討論】結(jié)合文獻(xiàn)，菠菜中的鐵元素以Fe2+形式存在，我們的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象卻證實(shí)了Fe3+。是文獻(xiàn)有問題？還是我們的實(shí)驗(yàn)有問題？

【學(xué)生思考】根據(jù)前面標(biāo)準(zhǔn)樣品分析，推測有可能Fe2+被空氣中氧氣氧化了。

【引導(dǎo)】除了氧氣，還有哪些化學(xué)物質(zhì)也可以實(shí)現(xiàn)Fe2+到Fe3+的轉(zhuǎn)化？

【歸納總結(jié)】雙氧水、氯氣等強(qiáng)氧化劑都可以實(shí)現(xiàn)二價鐵到三價鐵的轉(zhuǎn)化。

【思考8】如何將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+呢？

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計】用品：氯化鐵溶液、鐵粉、銅片、淀粉溶液、KSCN溶液、KI溶液、酸性KMnO4溶液、氯水

【學(xué)生設(shè)計方案】見表6。

表6 Fe3+與Fe2+相互轉(zhuǎn)化（主要Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+）

方案一：氯化鐵溶液+鐵粉+KSCN溶液；

方案二：氯化鐵溶液+銅片+KSCN溶液；

方案三：氯化鐵溶液+KI溶液+KSCN溶液；

方案四：氯化鐵溶液+鐵粉+高錳酸鉀溶液。

【教師】請同學(xué)們相互評價一下方案的可行性，并選取不同的試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，完成表6，進(jìn)行交流。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】分組實(shí)驗(yàn)，交流后得出結(jié)論，加入銅、鐵、碘化鉀等還原劑后，可以實(shí)現(xiàn)Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+。

設(shè)計意圖：學(xué)生根據(jù)所給的試劑，從氧化還原角度出發(fā)，自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，將鐵元素轉(zhuǎn)化與檢驗(yàn)的知識點(diǎn)進(jìn)行整合運(yùn)用，增加了實(shí)驗(yàn)的開放性。同時對于實(shí)驗(yàn)方案的分析，也鍛煉了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)與細(xì)致的綜合能力。

【資料卡2-3】見圖5。

圖5 鐵元素與維生素資料卡

【思考9】生活中我們可以用什么還原劑使菠菜提取液中的鐵元素盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+呢？

【學(xué)生】結(jié)合資料卡，我們可以與維生素C同服，促進(jìn)鐵元素的吸收。

【教師】通過剛剛跟同學(xué)們一起探究，終于解決了我們心中的困惑。

在學(xué)習(xí)生活中，我們常常利用鐵及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系來解決許多問題，比如實(shí)驗(yàn)室配置FeCl2溶液時加入鐵粉；生產(chǎn)中利用FeCl3作為“腐蝕液”刻錄銅板。請大家嘗試用離子方程式解釋原因。

【學(xué)生】2Fe3++Fe=3Fe2+；2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

設(shè)計意圖：鐵元素在一定條件下的轉(zhuǎn)化并不是簡單的羅列，而是創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，讓學(xué)生從識記水平到應(yīng)用水平，一系列的評價任務(wù)的設(shè)計，使學(xué)生在氧化還原知識體系中可以達(dá)到結(jié)構(gòu)化水平，實(shí)現(xiàn)知識向素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。生產(chǎn)與生活中的知識運(yùn)用，凸顯了學(xué)習(xí)化學(xué)的實(shí)際應(yīng)用價值。

四、實(shí)踐反思

本節(jié)課以人教版中“研究與實(shí)踐”欄目中的“檢驗(yàn)食品中的鐵元素”為例，選用真實(shí)情境為素材，用菠菜提取液作為樣品，通過一系列的問題鏈完成學(xué)生自主探究的學(xué)習(xí)過程，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)情境與問題鏈相互驅(qū)動，落實(shí)知識體系的構(gòu)建。以魯科版實(shí)驗(yàn)探究為指導(dǎo)，注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自主探究與動手能力，通過方案設(shè)計、小組交流討論，提升科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。整個教學(xué)過程不是將鐵及其化合物簡單地從物質(zhì)分類角度進(jìn)行知識記憶，而是采用設(shè)計實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)記錄與推理分析，從實(shí)驗(yàn)的生成問題與認(rèn)知沖突入手，螺旋式地上升，不斷檢驗(yàn)求證，突出實(shí)驗(yàn)條件對現(xiàn)象的影響，完善鐵元素的檢驗(yàn)與不同價態(tài)鐵元素的轉(zhuǎn)化，診斷并發(fā)展氧化還原的認(rèn)知水平，圖6為本節(jié)課教學(xué)實(shí)施圖。

圖6 鐵及其化合物教學(xué)實(shí)施圖