基于核心素养的“铁的重要化合物”教学设计研究

钟雪莲 何利缓

[ 作者简介 ]

钟雪莲，女，广东南海人，黔南民族师范学院，副教授，硕士，研究方向：大学教育与中学化学教育。

何利缓，女，贵州荔波人，黔南民族师范学院，本科，研究方向：中学化学教育。

[ 项目名称 ]

2021年贵州省高等学校教学内容和课程体系改革项目“师范专业认证视域下的《化学教学论》课程改革实践研究”，编号：2021332。

2020年黔南民族师范学院教育质量提升工程项目“师范类专业认证背景下的《化学教学论》课程改革与实践研究”，项目编号：2020xjg0102。

2018年黔南民族师范学院创新基金项目“基于化学学科核心素养的中学化学课堂转型实践研究”，编号QNSY2018SD002。

[ 摘要 ]

文章基于化学学科核心素养，对“铁的重要化合物”展开教学设计，从铁的性质到不同价态下的化合物展开研究，探索了证据推理与模型建构、科学态度与社会责任等素养的培养。

[ 关键词 ]

核心素养；铁的重要化合物；教学设计

中图分类号：G42

文献标识码：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.15.047

为顺应新时代需求，教育部启动了普通高中课程标准修订工作。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》基于学科本质，凝练了化学学科核心素养。[1]化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，明确了学生通过化学学科的学习，逐步形成正确价值观念、必备品格和关键能力，这反映了当下立德树人的基本要求和学生未来发展的重要价值。

“铁的重要化合物”在高中化学教学中占据主要地位，目标是帮助学生形成研究元素化合物性质的思路和方法[2]。运用实验探究，可以体现教学中的化学思维和科学探究方法，也为实现科学态度和社会责任等核心素养的培养奠定基础。综上，本文以“铁的重要化合物”为例，展开基于化学学科核心素养培养的教学设计研究。

1 “铁的重要化合物”教学设计前期分析

1.1 教材分析——凸显核心素养理念

“铁的重要化合物”位于《普通高中教科书 化学（必修）第一册》第三章第一节。这节内容的学习对于强化学生从物质类别、元素价态变化角度认识物质性质及其转化的意识和能力有着非常重要的意义[3]。除此之外，本节内容在培养模型认知素养、科学探究与创新意识素养、科学态度与社会责任素养等方面都有着丰富的内涵。

1.2 学情分析——需培养的核心素养

在此之前，学生已经学习过有关金属钠和铝的一些性质和相关反应，对金属的性质和反应有一定的了解。学习金属铁的相关性质和重要化合物，也将为后续内容学习打好基础。学生虽然在第一章学习了氧化还原反应，但并没有从该角度来学习研究相同元素不同价态的转化关系[4]。如果在学习过程中能够建立类别价态二维图，帮助学生建立认知模型，并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律，可以培养学生的证据推理与模型认知素养；在探究实验中培养科学探究与创新意识素养，通过创设情境让学生认识到化学于有利社会文明发展，并且秉承科学态度和有义务学习好化学的社会责任感，培养科学态度和社会责任素养。

1.3 教学目标——核心素养的滲透与落实

1.3.1 通过教师创设的真实情境了解铁的重要性；通过化学反应的探索，收集证据去推理出化合物相应的性质，探讨研究分析Fe2+、Fe3+的相互转化。

1.3.2 通过设计Fe2+、Fe3+相互转化的实验方案，初步建立“铁三角”认知模型及思维方法。

1.3.3 通过实验探究活动，逐步形成正确的科学态度，感受铁的重要化合物在生活中的重要价值，增强社会责任感。

1.4 教学重点难点——核心素养下突出重点，突破难点

重点：科学探究实验的方法，铁的重要化合物具有氧化性和还原性，Fe2+、Fe3+的相互转化，化学在社会文明发展的贡献和价值。

难点：Fe2+、Fe3+的相互转化模型建构。

1.5 教学方法——核心素养的实施途径

本节内容主要采用实验探究法与合作法，并结合其他教学法。化学实验可以激发学生学习的兴趣和求知欲，锻炼学生胆识和动手能力，实现科学探究与创新意识素养的培养；发现和提出有探究价值的问题，从问题和假设出发，设计实验，观察现象，搜集证据，作出合理的分析和解释。探究过程中实践了对证据推理和科学探究的素养培养，进一步实践到化学科学态度对建设美好社会的责任意识。素养为本的教学，提倡积极促进学生化学学习方式的转变。实验观察的现象和搜集的证据会因人而异，采用合作教学法，培养学生形成集体团结协作的意识，激发探究科学真理的兴趣。

2 核心素养下的“铁的重要化合物”教学过程设计

2.1 创设情境，导入问题

“素养为本”的教学，要求创设真实且富有价值的问题情境。以此为出发点，创设情境、导入问题、引发思考、激发兴趣。

2.1.1 教师活动。利用多媒体展示广告：维生素C具有还原性，可以促进补铁剂中铁的吸收。提醒学生切记：补铁剂不宜与茶同服，药补不如食补，应科学补铁。提问：补铁途径以及补铁剂中铁的价态。

2.1.2 学生活动。回答：铁锅炒菜，多吃含铁的食物，如菠菜，以及服用补铁剂。交流思考维：生素C具有还原性，使铁还原为二价。

2.1.3 设计意图。多媒体展示的广告联系生活实际，学生回答科学补铁的方法，凸显铁的价值与作用。提出的问题引发学生思考。

2.1.4 核心素养体现。宣传健康化学与迅速发展的科技时代有密切联系，可使学生逐步树立安全意识，传递健康的补铁方法，让学生正确认识化学的社会价值，培养“科学态度与社会责任”素养。

2.2 实验探究，收集证据

“以人为本”的教学观，要求用发展的眼光看待学生，体现教师主导、学生主体的地位。引导学生勤于实践，善于合作，敢于质疑，勇于创新，让学生逐步形成科学探究的化学学习方法，培养学生的创新精神，课堂实验探究的具体内容如表1所示。

2.3 课堂小结，交流评价

交流评价环节描述观察到的现象，教师分析点评，最终形成结论，体现基于化学学科核心素养的评价。

2.3.1 教师活动。分析解释：铁元素有二价、三价等不同价态，反应环境不同，可能反应产物不同。白色絮状物的Fe（OH）2沉淀具有很强还原性，易被氧化成红褐色的Fe（OH）3。KSCN溶液检验Fe3+是重要的特征反应和方法，若不含Fe2+，也有一定的局限性。需要将Fe2+和Fe3+进行相互转化，从氧化还原反应的角度来分析。氧化剂和还原剂使Fe2+和Fe3+在一定条件下可以进行相互转化。维生素C的还原性和二价的铁，相互作用，促进吸收。

2.3.2 学生活动。首先，总结。实验1：生成氢氧化亚铁沉淀先是白色絮状，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。发生氧化还原反应，Fe2+被氧化成Fe3+。实验2：FeCl3溶液变红，FeCl2溶液无变化，该方法是检验Fe3+的特征反应。实验3：FeCl3溶液加入铁粉、KSCN溶液，无明显变化。上层清液加入氯水，溶液开始出现红色。其次，结论：补铁剂中存在二价铁，维生素C促进二价铁离子的吸收。

2.3.3 设计意图。让学生按照探究实验思路进行最终的交流评价，展示实验成果，收集证据，秉承科学态度和运用正确的化学用语分析结论的成因。教师再进行原因讲解：铁的氢氧化物两者的关系；检验Fe3+特征反应的重要性；维生素C促进补铁剂中铁的吸收，具有安全严谨求实的科学性态度。

2.3.4 核心素养体现。实验是检验真理的唯一标准，得出补铁剂中存在Fe2+，收集确凿的证据，解释缘由。探索未知、崇尚真理正是体现核心素养的证据推理和科学态度。

2.3.5 教师活动。点评：“铝三角”的学习，给我们启发；要建构Fe2+和Fe3+转化的“铁三角”模型，认识物质间的内在联系。

2.3.6 学生活动。自主学习并总结铁单质、氧化物、氢氧化物以及盐的性质，完成“铁的重要化合物”类别价态二维图。建构“铁三角”相互转化的模型关系，完成反应物之间发生的化学反应方程式的书写。

2.3.7 设计意图。培养学生自主学习的能力，能够利用价态和证据推理去总结，建构模型关系，注重宏观到微观的联系，体会建构模型在化学研究方面的重要性。

2.3.8 核心素养体现。增强学生知识的概括水平，运用模型解释化学现象，揭示其本质和规律，体现核心素养的模型认知。

2.4 课后巩固提升

布置作业检测学生对知识的掌握程度，提高学生搜集资料的能力，展示化学在各个领域的重要性。

2.4.1 教师布置作业。查询中学生每天需要补铁的含量；了解常用的一些补铁方法以及我国实行的“补铁工程”；说出铁的重要化合物在各领域的广泛应用。

2.4.2 设计意图。作业和查资料使学生养成自觉性，提高学生的综合能力；认识化学在促进社会进步做出的贡献。

2.4.3 核心素养体现。化学在各领域中的应用价值，是为了创造美好生活，体现核心素养的“社会责任”。

3 教学反思

素养为本的教育理念下“铁的重要化合物”教学，体现了化学学科在帮助学生培养发展所需的正确价值观、必备品格和能力等方面所发挥的重要作用。

3.1 基于核心素养教学的优势

创设真实情景，导入问题，凸显化学密切联系社会，感受化学在各领域的价值魅力。实验探究的重要性在于锻炼学生动手解决分析问题的能力，并要形成合作交流的意识，体现学生在教学中的主体地位。让学生能够从不同层次认识物质的多样性，并通过建构模型实现物质间的转化，来分析与解决实际问题。

3.2 实施素养教学存在的不足及建议

当前实施的素养教学存在的不足之处在于：首先，要求学生建构从物质类别到价态的模型关系，较常规学习有一定难度；其次，教学中容易忽视学生的认知能力；最后，设计的教学过程涉及探究实验较多，缺乏习题检测学生对知识的掌握程度。

理论性的氧化还原反应知识比较枯燥，若掌握不好，在本节的学习也有一定难度，由于建构Fe2+和Fe3+模型的转化没有突破口，实验探究中运用“证据推理”，使学生不能迅速建立观点、证据和结论之间的逻辑关系。在实验前应先让学生完成导学案，温故旧识、预习新知，形成基于证据意识推理分析问题的能力。中学生动手实验较少，缺少实验中敢于质疑、勇于创新的精神。学生在设计实验方案上，才初步形成运用化学实验方法进行探究的观念，缺少发现和提出有探究价值的问题的能力和意识。

4 结语

该教学设计还存在一些不足，这也为后期素养为本的教学，如非金属元素化合物、元素周期律、化学反应速率以及化学反应与能量等教学实践研究提供一定的借鉴。

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2020年修订［M］. 2版. 北京：人民教育出版社，2020：90-92

［2］侯丽丽，刘晶，于少华等. 基于学生核心素养培养的元素化合物教学研究：以“铁及其化合物”单元整体教学为例［J］. 化学教学，2019（7）：44-46.

［3］馬佩强，孟静. 巧用情境线索 渗透核心素养 创设生机课堂：以“铁的重要化合物”的教学设计为例［J］. 化学教与学，2019（9）：51-55；53.

［4］肖艺红，赖胜荣. 基于化学核心素养下的元素化合物教学设计：以“Fe2+与Fe3+转化”为例［J］. 中小学教学研究，2019（8）：78-82.