帮助学生建构认识物质性质的角度

高利娜 何彩霞

摘要：针对高中化学必修1“铁及其化合物”知识的教学，从物质类别和核心元素化合价二维图的建立及完善，建构认识物质性质的角度。从学生熟悉的多种含铁物质落实二维图相应位置出发，通过Fe的性质的学习，引导学生从物质类别和核心元素化合价角度认识物质的性质，基于物质类别通性和氧化还原反应原理，预测和分析铁的氧化物、氢氧化物、铁盐和亚铁盐的性质，完成含铁物质的相互转化，学会认识物质性质的两个角度。

关键词：铁及其化合物;认识角度;物质性质

文章编号：1008-0546（2019）12-0070-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.021

“常见的无机物及其应用”是高中化学课程中的一个重要主题。其中，“铁及其化合物”这部分内容知识点多、难度大，是核心内容之一。《普通高中化学课程标准（2017年版）》要求：认识元素可以组成不同种类的物质，根据物质的组成和性质可以对物质进行分类;同类物质具有相似的性质，一定条件下各类物质可以相互转化;认识元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化;了解物质在生产、生活中的应用;了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。“铁及其化合物”的学习重视引导学生从物质类别和核心元素化合价的角度实现物质转化，帮助学生建构认识物质性质的两个角度，其学习方法将为非金属及其化合物的学习奠定基础。为此，本文就高中化学必修1“铁及其化合物”教学展开探讨。

一、单元主题及知识分析

“铁及其化合物”这一单元主题源于对人教版化学必修1第三章的加工和整合。铁及其化合物的性质和转化与生产、生活联系紧密。“物质性质”是核心，物质性质决定了物质的用途、制法、保存等。不认识物质性质，就不可能理解物质的应用，而物质的性质可从物质类别、核心元素化合价的角度加以认识。为此，通过铁及其化合物用途的了解和物质类别核心元素化合价二维图的建立及完善学习含有同种元素不同物质的重要性质及相互转化关系（图1）。

二、单元教学目标及教学整体思路

在初中化学的学习中，学生已经初步接触了不少含铁元素的物质，如Fe、Fe2O3、Fe3O4、FeCl3、FeSO4等，也知道铁与氧气、酸、硫酸铜反应、CO还原Fe2O3、硫酸除铁锈（Fe2O3）。但是学生对含铁物质的性质及转化的认识是零散的、肤浅的，并没有形成系统的认识，不能从一种物质的性质迁移到一类物质的性质。在高中化学必修1阶段，学生能对常见的物质进行分类，对离子反应、氧化还原反应等基本概念有一定的认识，对认识物质性质的两个角度有一定的了解。学生有一定的生活体验，对铁及其化合物的用途有所了解，如热敷袋（Fe）、湿法炼铜、铁制品（铁链子、铁锅）、炼铁（Fe2O3）等。

“铁及其化合物”属于典型的元素化合物知识，且比“钠及其化合物”的知识点多，难度大。在学习“钠及其化合物”的过程中，学生对于物质性质的认识更多地停留在物质类别的角度，还未完全建构认识物质性质的两个角度。铁元素属于典型的变价金属元素，所以在学习过程中学生需要重点发展从核心元素化合价认识物质性质的角度，自主建构和完善认识物质性质的两个角度——物质类别和核心元素化合价，并将其迁移到其他元素化合物的学习中。

基于上述分析，本单元教学目标主要如下：

（1）通过查阅资料，了解铁及其化合物的存在及在生产生活中的广泛应用。

（2）通过分析铁单质与不同物质的反应，建构从物质类别、核心元素化合价认识物质性质的两个角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理预测铁的氧化物、氢氧化物、铁盐和亚铁盐的化学性质和变化。其中，建构认识物质性质的两个角度为教学重点;从两个角度预测物质的化学性质和说明物质的转化路径为教学难点。

以教学目标为导向，本单元教学重在帮助学生建构认识物质性质的两个角度，即从学生熟悉的Fe与不同物质的反应出发，在学习过程中引导学生多角度认识化学反应，预测铁的氧化物、氢氧化物、铁盐和亚铁盐的化学性质时，进一步引导学生基于两个角度实现认识物质的性质和物质转化的思路和方法。

三、單元教学设计下的课时教学实践

基于单元教学设计的目标，本单元第一课时学习Fe与O2、H⁺、Cu²⁺、Cl2、H2O（g）的反应，帮助学生从Fe属于金属单质及Fe元素化合价升高表现还原性建构认识物质性质的两个角度，其教学思路如图2所示。

本节课的内容主线——认识二维图。通过学生将铁及其化合物（Fe（OH）2、Fe2O3、Fe3O4、FeCl3、Fe、FeSO4、FeCl2、Fe（OH），）整理在二维图的过程中逐步达成。首先学生标出各物质中核心元素Fe的化合价，同时再关注物质的类别，落在相应的坐标位置。

设计意图：这样的思考过程隐藏着认识物质的思维角度——核心元素化合价及物质类别，初步认识二维图并形成认识物质性质的方法。同时也关注学生的实际获得，注重培养学生的独立思考能力。

本节课的内容主线——认识Fe的性质。首先通过3个学生初中学过的与Fe相关的方程式，标出方程式中核心元素Fe的化合价，让学生初步体会Fe属于金属单质具有还原性，同时介绍Fe与cl2的反应，认识不同氧化剂的氧化能力不同。

设计意图：分析物质性质的时候，首先要关注物质的类别，其次要关注物质中核心元素的化合价，体会对具体物质性质的研究需建立“物质类别”和“核心元素化合价”两个角度。

本节课板书设计如图3所示。

四、教学实施情况与教学反思

1.学生学习情况的课后调查与分析

课后，通过让学生完成“课终卡”的方式对两个班66名学生的学习情况进行了调查（见表2）。通过调查发现，关于Fe 100%的学生都能说出Fe属于金属单质和具有还原性;预测Fe3O4的性质时，85.2%的学生认为属于氧化物可与酸反应，Fe化合价为1个+2价、2个+3价可与还原剂反应，说明学生在预测物质性质的思考方向上明确了很多，已经学会从物质类别和核心元素化合价两个角度进行思考;分析Fe²⁺与H2O2的反应时，79.4%的学生会从化合价升降的角度预测产物为Fe3+和H2O，说明学生在这节课的学习过程中掌握了从化合价的角度判断生成物。

2.教学中的关键事件及分析

从化合价的角度分析生成物是氧化还原反应原理的具体应用之一。所以教师预设的教学过程是通过资料介绍银白色表面生成黑色Fe3O4，学生结合资料书写淬火工艺化学方程式，以降低学生的难度。在实际的教学中，大部分学生能够写出另一生成物为H2，但关于生成物为H2的理论依据，大多数学生毫无思路，只有部分学生说是因为元素守恒。不过问题的抛出是想让学生类比Na与H2O反应时产生H2的分析原理，学生的回答也给教师带来了一些震撼。当时教师立即书写了一个方程式NO2+H2O-HNO3+NO，引导学生从元素守恒的角度分析这个反应的产物是行不通的，给学生造成认知冲突，然后引导学生从化合价的角度重新认识反应。突破这个困惑点之后，教学顺利进行。课后的调查结果说明，绝大多数的学生学会了判断生成物的新视角——化合价。

这次事件说明，上好一节课备课是关键，而备课时教师既要备知识，更要备学生，要根据学生的实际情况制定相应的教学策略。在预设的难点上，教师只关注了自己所关注的难点，认为学生已经学过Na与H2O的反应，应该掌握了从化合价的角度分析生成物，显然教师对学生知识点的把握略有偏差，在备学生的环节需要更多地站在学生的角度思考教学。

3.本课例研究的体会

这次的教学打破了传统教学的习惯，真正地实现了从单课时教学走向单元教学。这样的设计避免了传统课时教学中知识点的孤立学习和机械学习，有利于教学过程的设计和实施，提高教学质量和效率，更有利于学生科学素养的全面发展，培养学生知识迁移和分析解决问题的能力。

本单元围绕铁及其化合物在生产生活中的应用展开教学，学习含有同种元素不同物质的重要性质及相互转化关系。在学习的过程中，从二维图的初始建构及利用二维图预测物质的性质等活动，重在引导学生从核心元素化合价和物质类别的角度认识和应用氧化还原反应原理和复分解反应实现物质转化，促进学生形成认识物质性质的角度。