高三化學一輪復習的跨模塊整合
——綜合探究式教學設計的應用

楊慧芳 王喜貴

（1.呼和浩特市第四十中學 內(nèi)蒙古呼和浩特 010000；2.內(nèi)蒙古師范大學 內(nèi)蒙古呼和浩特 010028）

高三一輪復習，意味著高中新課教學進入尾聲，如何完美收官，是每一位教師都要深入思考的問題。依據(jù)時間及內(nèi)容的雙重考量，大部分教師都會進行三輪復習，其中一輪復習占總復習時間的大半，是總復習中最關(guān)鍵的部分。傳統(tǒng)的高三化學一輪復習，一般采用“梳理基礎知識——突破重難點——知識結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)絡化”的模式進行，這樣的復習能夯實學生基礎知識，培養(yǎng)學生一定的解題能力。但是，隨著《普通高中化學課程標準（2017 年版2020年修訂）》的頒布，高考改革逐年推進，高考試題綜合性更強，所以高三的化學課堂也應該以提高學生學科核心素養(yǎng)和促進學生全面發(fā)展為出發(fā)點，單一的復習模式，已經(jīng)不能滿足新高考對所培養(yǎng)的學生的要求，這就需要一線教師不斷進行改革，去嘗試新的教學模式，培養(yǎng)學生全新的學習習慣。

在進行高三化學一輪復習時，對金屬元素以及非金屬元素更注重知識點的復習，尤其是基礎知識的記憶與總結(jié)，我們通常從一種元素出發(fā)，把它的氧化物、相應的酸、堿或鹽一一列舉，再將它們的性質(zhì)以及相關(guān)的化學方程式聯(lián)系起來。［1］這樣的傳統(tǒng)復習方式注重知識的全面性與系統(tǒng)性，將高中知識結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)絡化，便于學生記憶。但是課堂難免沉悶，尤其對于能力強的學生，僅是知識的重現(xiàn)會使他們感到枯燥、乏味，缺乏知識的綜合應用。

探究式教學可以培養(yǎng)學生科學探究的精神、提高學生知識的綜合應用能力。探究式教學大多應用于新授課，而將探究式教學應用于高三化學復習課中還較少。傳統(tǒng)復習課教學與探究式教學相融合，既能滿足學生基礎知識建構(gòu)的需要，又有利于“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)的培養(yǎng)，學生的學習不再是被動接受，而是主動探究。這樣不僅可以提高高三化學的復習效率，還能使學生了解科學探究的一般過程，培養(yǎng)學生的化學學科核心素養(yǎng)。

本文將探究式教學引入高三化學一輪復習中，復習的依然是課本中呈現(xiàn)的知識點，但是學生獲取知識的途徑是全新的。因此，在科學探究引領的高三化學復習課上，既體現(xiàn)了知識的綜合應用，又培養(yǎng)了學生的化學學科核心素養(yǎng)，學生不再單純地只會做題，而是了解科學探究的一般過程。

一、探究式復習的教學設計依據(jù)

1.教學內(nèi)容的選擇與整合

通過研讀高中化學教材，將必修一（人教版）［2］中“鐵的重要化合物”和必修二（人教版）［3］中“鹵族元素”以及選修4（人教版）［4］中“原電池和化學電源”的部分內(nèi)容充分整合，進行教學設計。

學生在學習元素化合物知識時，還沒有化學平衡、水溶液中的離子平衡、電化學原理等基本理論支撐，主要是以物質(zhì)分類的思想以及氧化還原反應、離子反應等理論為指導，在遇到陌生物質(zhì)和真實復雜問題時缺少解題角度和思路。［5］通過探究式教學設計，可以引導學生將化學反應基本原理應用于元素性質(zhì)的探究中，這樣既有助于學生把握高考三個必考大題的解題，更有助于學生對化學問題有全局認識，從更高的視角來俯視化學問題。

比如，在復習鐵及其化合物時，有關(guān)Fe、Fe2+和Fe3+的“鐵三角”，學生的記憶比較深刻，高三復習課就可以進行探究式教學設計，將Fe2+和Fe3+與I-和I2的性質(zhì)聯(lián)系起來，以某一離子反應為主線利用氧化還原的基本理論，通過設計原電池，將金屬和非金屬的性質(zhì)聯(lián)系起來，同時將必修與選修的內(nèi)容相結(jié)合，讓學生對高中化學知識有一個整體的把握。

2.所選教學內(nèi)容的教學設計研究現(xiàn)狀

鐵作為高中階段研究的為數(shù)不多的變價金屬，在高考中頻繁出現(xiàn)，是高考考查的熱點內(nèi)容。鐵及其化合物是生活中常見的物質(zhì)，廣泛應用于生活各個方面，學生可以聯(lián)系實際，從已有生活經(jīng)驗出發(fā)，取材于生活并應用于生活。同時，溴和碘元素又是從海水中大量提取的物質(zhì)，它們的性質(zhì)在各地高考中多次考查，而且多以大題的形式出現(xiàn)，屬于高考的熱點問題。Fe2+的還原性介于I-和Br-之間，涉及的氧化還原反應較為復雜，因此本節(jié)課選擇金屬鐵和非金屬碘為代表進行教學設計。

目前，有關(guān)鐵及其化合物的教學設計雖然較多，但大多數(shù)都是新授課，而關(guān)于碘元素和溴元素的研究較少，也少有將兩者結(jié)合起來進行高三復習課探究式教學設計。因此，筆者設計合理的情境，將不同價態(tài)的鐵以及鹵素的性質(zhì)結(jié)合起來，并將電化學的原理、化學平衡原理等化學反應原理應用于探究活動之中，進行不同模塊知識的綜合應用。

3.學情分析

在高三階段，學生已經(jīng)掌握了大部分高中化學知識，知識儲備較為完整，高三的復習課不同于新授課，不能僅限于知識的重現(xiàn)與記憶。經(jīng)過前期的學習，學生對元素化合物的學習已經(jīng)經(jīng)歷了一個深度學習的過程，學生缺乏的是整體把握高中化學知識，從而將化學基本理論應用于實際的生產(chǎn)、生活中。高三復習課要讓學生感受到化學的真正作用，在發(fā)展學生科學探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)的同時，發(fā)展學生科學態(tài)度與社會責任的核心素養(yǎng)，讓學生在思想上和能力上同時得到提升。

因此，高三階段給學生的不能只是知識清單，而是要在合適的真實情境中將零散的不成體系的知識點聯(lián)系起來，將化學基本理論應用于元素化合物的性質(zhì)教學之中，解決實際問題。教師在高三復習時，可以通過探究式教學設計，引領學生從更高的視角看待化學問題，在真實情境中解決化學問題。探究式教學設計一定要緊扣復習的重、難點，探究任務要難度適宜并具有一定的啟發(fā)性，激發(fā)學生的學習積極性和興趣。

二、核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

基于《普通高中化學課程標準（2017 年版2020年修訂）》中的核心素養(yǎng)進行探究式教學設計，［6］教學目標區(qū)別于傳統(tǒng)的三維目標，體現(xiàn)以學生為中心的建構(gòu)主義理論和人本主義學習理念。探究式教學設計以科學探究與創(chuàng)新意識為核心，在引導學生進行科學探究的同時，滲透其他四大核心素養(yǎng)，在高三化學課堂上使學生的學科思維得到充分的發(fā)展，本節(jié)課的核心素養(yǎng)下的教學目標見圖1。

圖1 核心素養(yǎng)下的教學目標

三、教學過程

1.導入課題：在情境中生成問題

【情境導入】視頻展示鐵元素在地殼中儲量豐富，人類從掌握鐵的冶煉技術(shù)并將其廣泛應用于生產(chǎn)生活和軍事戰(zhàn)爭中，迄今已有幾千年的歷史。鐵在形成化合物時不僅體現(xiàn)了豐富的價態(tài)，而且在溶液中發(fā)生反應時，還表現(xiàn)出豐富多彩的顏色，見圖2。

圖2 “多彩”Fe3+的情境導入

【討論交流】學生討論，得出圖2的相關(guān)反應及現(xiàn)象。

【整理歸納】見表1。

表1 “多彩”的Fe3+

【問題鏈接】請書寫與上述顏色變化相關(guān)的離子方程式，并指出哪些屬于氧化還原反應？

（1）Fe3++nSCN-=

（2）Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓

（3）2Fe3++2I-=2Fe2++I2

（4）2Fe3++S2-=2Fe2++S↓

Fe2++S2-=FeS↓

【教師引導】從上述反應可以看出Fe3+、I2具有較強的氧化性，F(xiàn)e2+和I-具有較強還原性，下面老師將帶領同學們開啟Fe3+與I2、Fe2+與I-的氧化性與還原性強弱的探索之旅。

2.引導探究：在探究中解決問題

【學生】①取FeCl3和KI 混合溶液于試管中，加入四氯化碳振蕩。若下層呈紫紅色，則有I2生成。

②另取少量混合溶液于試管中，滴加少量KSCN溶液，看到溶液變紅。

③再取少量混合溶液，向其中滴加AgNO3，出現(xiàn)黃色沉淀。由此證明混合溶液中兩種反應物同時存在，說明該反應并不能進行到底，所以為可逆反應。

【實驗探究】取5 ml 0.1mol／L 的KI 溶液，滴加0.1 mol／L 的FeCl3溶液5～6 滴（具體步驟見表2），實驗現(xiàn)象的相關(guān)照片見圖3。

表2 探究“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”是可逆反應實驗

表2 探究“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”是可逆反應實驗

圖3 實驗現(xiàn)象照片

【探究任務2】是否可以通過平衡移動原理來證明該反應為可逆反應？

【師生總結(jié)】在上述實驗iii 中加入少量FeCl2固體，平衡逆向移動，c（Fe3+）增大，生成的增多，可觀察到溶液的紅色加深。

【要點點撥】通過探究任務使學生的認識從淺層上升到深層，在復習Fe3+與I-氧化還原反應的同時體現(xiàn)了核心素養(yǎng)的變化觀念與平衡思想，實現(xiàn)了知識到能力的升華，促進核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

【探究任務3】能否將2Fe3++2I-====2Fe2++I2設計成一個原電池？

提示：根據(jù)原電池工作原理確定兩個電極材料、兩個電極的電解質(zhì)溶液，并通過鹽橋形成閉合回路。

原電池是高考必考的內(nèi)容，利用某一氧化還原反應設計原電池，即對元素氧化性和還原性的強弱進行復習，同時涉及兩極反應的拆分，全面提升學生的綜合應用能力。

【要點點撥】學生在選擇電極材料時會有一點迷茫，有的學生選擇Fe 電極或者Cu 電極都達不到實驗目的，引導學生選擇電極時，盡可能選擇惰性的石墨電極。對于鹽橋中溶液的選擇，也應當選擇KCl。設計原電池是高考的考點之一，各地高考多有涉及，根據(jù)氧化還原反應設計原電池，可以進一步培養(yǎng)學生科學探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。

【師生探究】先確定原電池的兩極，再確定兩個電極的電解質(zhì)溶液，并通過鹽橋形成閉合回路（見圖4）。

圖4 設計的原電池裝置圖

【探究任務4】通過查閱資料，可知靈敏電流計指針總是偏向電源正極。上述設計好的原電池，開始時靈敏電流計指針向哪邊偏轉(zhuǎn)，通過哪些操作可以使指針反向偏轉(zhuǎn)？這一探究任務是對探究任務5的鋪墊，先讓學生思考指針反向偏轉(zhuǎn)的原因，引導學生從平衡移動的角度思考，將可逆的氧化還原反應平衡移動與原電池正負極的交替融合在一起，培養(yǎng)學生的化學高階思維。

圖5 原電池裝置圖

【學生發(fā)言】開始時指針向左偏轉(zhuǎn)，隨后電流計讀數(shù)逐漸變小，當讀數(shù)變?yōu)榱銜r，反應達到化學平衡狀態(tài)，若加入試劑可以使平衡逆向移動，可使指針反向偏轉(zhuǎn)。

【探究任務5】下面，同學們運用氧化還原的知識和平衡移動原理，分析討論哪些試劑可以使平衡逆向移動，從而使靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)？

【學生方案1】可以通過增加Fe2+的濃度，使平衡逆向移動。向甲燒杯中加入少量FeCl2固體，指針向右偏轉(zhuǎn)。

【學生方案2】可以通過減少Fe3+的濃度，使平衡逆向移動。向甲燒杯中加入少量鐵粉，由于2Fe3++Fe====3Fe2+，減少Fe3+的同時增大了Fe2+的濃度，所以平衡逆向移動，指針反向偏轉(zhuǎn)（向右偏轉(zhuǎn)）。

【學生方案3】我們也可以向乙燒杯進行類似的操作，使平衡逆向移動，指針反向偏轉(zhuǎn)（向右偏轉(zhuǎn)）。例如，通入少量Cl2，由于Cl2+2I-====I2+2Cl-，減少I-的同時增大了I2的濃度。

【學生方案4】……

【教師引導】學生在提出實驗方案時，也會選擇一些不合適的試劑，例如，向甲燒杯中加入Na2S，只考慮到Fe3+的氧化性與S2-的還原性，但由于酸堿環(huán)境的影響，在Fe3+過量的情況下，會溢出H2S 氣體，情況相對復雜。再比如，有學生提出向乙燒杯中加入少量HNO3，只考慮到HNO3將I-氧化為I2可以使平衡逆向移動，但實際上，HNO3還可以將I2氧化為IO-3，顯然在這里是不合適的。

通過探究任務的逐漸深化，學生處理問題將會越來越嚴謹，不僅培養(yǎng)了學生做高考題時的嚴密思維，也為他們將來從事科學研究工作打下良好的基礎。最后的探究任務是將幾部分知識整合之后進行的總結(jié)，學生在選擇試劑時，兼顧了不同價態(tài)元素氧化性和還原性的強弱對平衡的影響以及原電池電極反應的書寫，探究的綜合性很強，對學生來說是一個較大的挑戰(zhàn)，也是學生綜合應用高中化學知識的升華。

【整理歸納】通過分析討論，若想使指針反向偏轉(zhuǎn)（向右），可利用Fe3+具有氧化性，F(xiàn)e2+具有還原性，通過向甲燒杯加入試劑，使平衡逆向移動；也可利用I-具有還原性，I2具有氧化性，通過向乙燒杯加入試劑，使平衡逆向移動。選擇合適的試劑，便可實現(xiàn)實驗目的（見表3）。

表3 加入不同試劑時，電流計指針偏轉(zhuǎn)及離子方程式

【整理歸納】通過對原電池指針偏轉(zhuǎn)的探究，我們得到關(guān)于上述溶液中一些微粒氧化性及還原性強弱的排列順序：氧化性Cl2>Br2>Fe3+>Cu2+；還原性I->Fe2+>Br->Cl-。

【要點點撥】學生在設計方案的過程中，充分利用了Fe3+、Fe2+以及I-、I2的氧化性與還原性，多角度、多維度地用所學知識解決問題，并自發(fā)進行拓展探究，僅利用一個反應，就能推斷排列出幾種微粒氧化性與還原性的強弱。在元素性質(zhì)的復習探究中，貫穿了不同價態(tài)的鐵的性質(zhì)復習，以及金屬與非金屬氧化性和還原性強弱比較的復習，讓學生明白不論選擇何種途徑，其反應實質(zhì)都是電子在物質(zhì)間的循環(huán)轉(zhuǎn)移過程，也是指針偏轉(zhuǎn)的根本原因。

四、教學反思及收獲

探究式教學設計可以包含更多的知識點，尤其適合跨模塊的綜合復習。但探究式教學設計的總結(jié)不夠系統(tǒng)，無法囊括所有的知識點，這是探究式教學設計的不足，還需要尋找其他方法協(xié)同解決。優(yōu)秀的探究式教學設計還比較匱乏，如何選擇教學內(nèi)容也是一個難點。這就要求老師有廣博的知識，并能夠融會貫通，才可以設計出適合高三學生的探究式教學設計。