创设生活情境 强化生活体验

陈艳艳

摘要：以“钢铁的应用，钢铁生锈的原因，钢铁除锈的方法到蒸汽发蓝防锈的原理探究”为教学主线，通过创设生活化情境，对“铁的单质及其氧化物”展开实验探究，同时利用化学知识解决生活问题，强化生活体验，提升了学生的化学核心素养。

关键词：铁的单质及其氧化物；生活情境；化学核心素养

文章编号：1008-0546（2021）10-0076-03中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.10.018

一、基于化学核心素养的教学内容分析

新课标强调要重视开展“素养为本”的教学：倡导真实生活情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力[1]。铁是人类使用最广泛的一种金属，与我们生活息息相关，钢铁生锈现象的普遍存在都有利于生活情境的创设。学生在初中化学的学习中，已经学习过单质铁及其氧化物的一些性质，这便于学生的进一步学习与探究。本文中增设了关于铁的氧化物的性质探究实验，通过实物观察、性质实验的比较，满足了学生的动手欲，增强了学生体验，有利于发展学生科学探究能力。同时，通过设计铁与水蒸气反应的实验装置的活动，并对教材中铁与水蒸气反应的实验装置加以改进，培养学生优化意识和创新精神。

二、基于化学核心素养的教学思路

见图1。

三、基于化学核心素养的教学过程设计

1.教学环节一：铁之应用

【PPT】数据：中国钢铁产量及占全球比重

【教师】钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是国民经济发展水平和国家综合实力的重要标志。1949年新中国刚建立时，国内钢铁工业产量几乎为0，在排名靠后的情况下，我们国家从无到有，到现在的稳居全球第一，我国钢铁工业是在经历了漫长曲折的历程后发展起来的。请同学们举例说明铁在生产、生活中有哪些用途呢？

【学生1】铁锅，铁门等常见的铁制品。

【学生2】房屋建筑、道路、桥梁等建设离不开铁。

【教师】这些用途体现了铁单质的哪些性质？

【学生】延展性、导热性、导电性等。

【设计意图】通过数据呈现的方式让同学们直观地感受我国国民经济的发展，激发学生的爱国热情和社会责任感。铁是人类使用最广泛的金属之一，从身边熟悉的应用事例着手，激发学生学习铁的兴趣，根据这些用途得出铁的物理性质，体会物质的性质决定物质的用途。

【教师】请同学们写出学过的与铁相关的化学方程式（属于离子反应的，写离子方程式）。

【学生活动】书写与铁相关的化学方程式或离子方程式。

【设问】分析铁化合价的变化有何异同？

【学生】铁反应后的产物有+2、+3两种价态。

【追问】反应后的产物价态与什么因素有关？

【学生】反应后的产物价态与氧化剂的强弱有关。铁是一种较活泼的金属，具有還原性，铁与弱氧化剂（如盐酸、硫酸铜等）反应生成+2价，铁与强氧化剂（如氯气等）反应生成+3价。

【设计意图】结合学生已有的知识和经验，通过唤醒学生的已有认知展开铁单质的性质教学，同时用化学方程式、离子方程式进行表征，培养学生宏观辨识和微观探析素养。从氧化还原反应的角度认识铁是一种变价金属，具有还原性，能概括出铁与强弱氧化剂的反应规律，使学生氧化还原反应理论达到结构化水平。

2.教学环节二：铁之生锈

【PPT】图片：生活中生锈的铁制品

【教师】在我国，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，造成严重的经济损失。同学们，你知道铁锈的主要成分是什么？铁生锈的条件是什么？

【学生】铁锈的主要成分是三氧化二铁，铁会与空气中的氧气和水蒸气作用生成铁锈。

【教师】那么铁在氧气中燃烧的产物呢？

【学生】四氧化三铁。

【教师】你还知道其它铁的氧化物吗？

【学生】氧化亚铁。

【教师】非常好，下面我们一起来认识铁的这三种氧化物。

【学生活动】以小组为单位，探究铁的三种氧化物的性质。

仪器：试管、胶头滴管、药匙若干

药品与试剂：氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、蒸馏水、稀硫酸

【PPT】表1。

【教师】巡视，指导学生完成实验，并投影展示小组实验记录表，学生相互纠正、补充，完善三种氧化物的性质。

【设计意图】通过铁制品在使用的过程中生锈的普遍性，引导学生关注社会问题，激发学生对铁除锈、防锈的求知欲，为后面的学习能顺利展开做好铺垫。通过提供药品试剂，学生分组展开实验探究活动并分享成果，提高了学生的实验操作能力和合作意识。通过列表的形式从物理性质、化学性质等方面比较铁的氧化物，引导学生更加全面地认识铁的化合物。

3.教学环节三：铁之除锈

【教师】铁锈表面疏松多孔，不能阻碍内部的铁与氧气、水蒸气等接触，如不及时处理，最终会导致钢铁全部被腐蚀。请同学们想想有什么方法可以除去铁制品表面的铁锈？

【学生1】利用打磨的方式除去铁锈，例如用砂纸、钢丝球等进行打磨。

【学生2】氧化铁是一种碱性氧化物，能与酸反应，可以用稀硫酸除去铁制品表面的铁锈。

【教师】利用打磨的方式除去铁锈属于物理方法，利用酸与铁锈发生化学反应从而达到除锈的目的属于化学方法。若用稀硫酸、盐酸除去锈铁时需要注意什么？

【学生】稀硫酸、盐酸不仅能与氧化铁反应，还能与铁反应，操作时应控制反应进程，避免铁被反应。另外反应会产生氢气，遇明火会发生爆炸，所以，除锈操作时需要禁止烟火。

【设计意图】运用所学的知识，利用物理方法与化学方法除去铁锈，解决了实际问题，增强了学生学习化学的成就感。通过讨论用酸除去铁锈时需考虑的注意事项培养学生的安全意识。

4.教学环节四：铁之防锈

【教师】请同学们根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施去防止铁的生锈？

【学生】最简单的方法是不让铁与空气、水等接触，因此可以采用在铁表面覆盖保护层的方法防止铁的生锈，如塑料包裹、喷油漆等。

【教师】很棒，除了这些方法以外，还有一种特别的防锈方法——蒸汽发蓝。

【PPT】资料卡：蒸汽发蓝是指在较高温度下通过水蒸气在钢铁表面生成一层致密的氧化膜，经过发蓝处理后的钢铁的耐腐蚀有很大提高。

【设问】从理论上分析，铁是否具备与水反应的可能性？铁若能与水蒸气反应，产物可能是什么？

【学生1】从金属活动性顺序看，铁是一种较活泼的金属，排在氢的前面，能置换出水中的氢。

【学生2】从氧化还原反应原理看，铁的化合价升高，必然有一种元素化合价降低，结合反应物推断只能是氢元素降低，因此有氢气生成。

【追问】如果有氢气生成，如何验证？

【学生】通过收集产物气体，靠近点燃的酒精灯，若听到爆鸣声，则说明有氢气生成。

【教师】很好，从理论上分析，铁能与水蒸气反应生成氢气。现在请同学们利用提供的实验器材设计一套铁与水蒸气反应的装置。

【学生活动】设计实验装置探究铁与水蒸汽的反应

仪器：铁架台、干燥管、酒精灯、酒精灯罩、大试管、玻璃导管、胶塞、蒸发皿、火柴

药品：还原铁粉、棉花、水、肥皂液

【学生】小组讨论和设计实验装置，小组代表分享设计好的实验装置。

【教师】同学们能根据实验目的从水蒸气发生装置、铁与水蒸气反应装置、氢气收集检验装置三个部分设计出不同的装置，做的特别好。下面我们来对比一下教材中的反应装置。

【PPT】铁与水蒸气反应装置图

【设问】请同学们思考：教材装置中的湿棉花的作用，肥皂液的作用，加热的顺序分别是什么？

【学生1】湿棉花的作用是提供水蒸气。

【学生2】肥皂液的作用是为了产生气泡，便于验证氢气的生成。

【学生3】先加热湿棉花，再加热铁粉。

【教师】实际上我们采用教材中的装置进行实验，不难会发现若棉花吸水量少，实验现象不明显，吸水量大，容易造成试管炸裂，而且加热棉花容易焦化等問题，通过查阅文献和实践，发现硅酸铝棉代替棉花，增加氢气的干燥装置，能大大提高了实验的成功率[2]。

【演示实验】铁与水蒸气的反应

【学生】肥皂液中有气泡产生，经检验产生的气体为氢气，反应后的固体仍为黑色。

【教师】经进一步验证黑色的氧化物是四氧化三铁，请同学们写出铁与水蒸气反应的化学方程式。

【教师】通过蒸汽发蓝使铁表面形成致密的四氧化三铁薄膜而达到防止生锈的目的。

【总结】铁的应用非常广泛，铁生锈的现象也非常普遍，因此如何除锈和做好防锈等问题急需解决，通过本节课“铁的单质及其氧化物”的性质学习，我们很好地解决了这些问题。我们的生活离不开化学，同时化学又服务于生活，让我们的生活更加美好。

【设计意图】联系生活，从原理出发解决钢铁生锈的问题。通过资料卡介绍蒸汽发蓝激发了学生探究铁与水蒸气的反应的欲望。从金属活动性顺序和氧化还原反应化合价变化两个角度分析铁与水蒸气反应的可能性和氢气的生成，增强了证据推理意识。通过小组合作设计铁与水蒸气的反应装置，学会依据实验目的设计实验装置的基本方法。通过对教材反应装置的改进，培养学生优化意识和创新精神。最后的结语，将生活中的问题与化学知识、化学方法紧密相连，运用化学知识解决生活中的问题，凸显化学学科价值。

四、教学反思

创设真实的生活情境并提出问题，让学生围绕问题开展一系列探究活动，强化生活体验，是发展学生化学学科核心素养的方式之一。贴近生活的问题情境会让学生感到熟悉，激发他们学习和探究的兴趣，从而让学生更好地将生活与化学结合。本节课依据预设的教学目标，以“钢铁的应用，钢铁生锈的原因，钢铁除锈的方法到蒸汽发蓝防锈的原理探究”为教学主线，学生通过小组讨论和实验探究，利用化学知识解决生活问题，强化生活体验，提升了学生的化学核心素养。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018

[2]任鑫雨，廖钫.铁与水蒸气反应实验的改进及评价[J].化学教学，2018（12）：71-72