比较、整合新教材资源，开展素养导向的教学实践——以“铁及其化合物”为例

王丽娜

（杭州市余杭高级中学（杭州市临平中学）浙江杭州 311100）

一、问题提出

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》更注重了结合真实情境与实验探究，其科学性、思想性、整体性都得到了提升。［1］教材是非常重要的教学资源，2020年，浙江省统一采用人教版教材，但是对于同一个课题，教师可基于人教版教材的素材，再吸取鲁科版与苏教版的优势板块进行合理地整合，注重培养学生的化学核心素养，构建良好的知识体系，并结合项目化学习，构建真实情景的思维构建，从而达到最佳的教学效果。此外，培养学生不拘泥于现有教材学习的思路，做到融会贯通，各取所长。本文结合这些思路，以“铁及其化合物”教学为例进行教学实践，发挥多版本优势，更好地服务于我们日常一线教学。图1为笔者进行教学实践的基本思路。

图1 分析整合新教材内容、进行教学设计思路图

二、比较各版本教材资源——以“铁及其化合物”为例

1.内容位置与安排的比较（见表1）

表1 三个版本新教材内容位置与安排的分析

总体来说，人教版按照单质、氧化物、氢氧化物、盐的顺序，以常规思路安排内容，条理清晰，更符合学生自学的认知思路。鲁科版更注重研究物质性质的方法和程序，以碳及其化合物的“价-类”二维图为例研究物质，为后续学习新物质提供思路。苏教版将这块内容放到必修的最后部分，前面已经具备的知识体系更完善，提出铁及其化合物转化路径更方便。内容上，人教版强调了知识的推演与落实，充分利用了实验的优越性。鲁科版注重活动与探究，进行概括与整合，强化学生的逻辑思维。苏教版将物质制备与实验条件研究等思路贯穿整节课，注重实验分析在化学中的重要作用。

2.真实情境的素材比较

人教版设置了12张图，鲁科版8张图，苏教版2张图。人教版结合中华文明的古老文化，将生活生产与化学紧密地结合。插图内容更加生活化，且均匀地分布在课堂学习的整个阶段。鲁科版从生活生产中学生熟悉的角度引入，了解铁及其化合物的实际用途。整体而言，人教版更加重视图文直观的体验，特别是实验现象的呈现，有助于学生更好地客观记录实验现象，如图2所示。

图2 人教版真实情境素材和实验现象图

3.栏目设置的比较（见表2）

表2 三个版本新教材栏目设置的比较

人教版必修教材中的14个“探究”栏目中，有4个探究主要内容就包括了实验方案的设计与评价，有利于培养学生的创新思维与实验组织能力。利用人教版中“研究与实践”栏目的实验课题“检验食品中的铁元素”，情境中的问题是学生知识构建的主体，能激发、推动学生认知活动，构建有意义的知识体系，体验化学真实解决实际问题的魅力。利用鲁科版严谨、探究趣味浓厚的学生实验，实验设计环节，诊断学生对于铁元素性质的掌握情况，培养学生科学探究的核心素养。

4.实验设置的比较（见表3）

表3 三个版本新教材实验设置的比较

人教版中6个实验，不同的区域设置，目标不同，有自主探究，也有小组合作，有课堂实验，也有课后专题，学生可以最大程度地实现学习的多元化。特别是“研究与实践”，对于学生搜集、查阅、筛选、整理资料的能力有很大的帮助，为研究性学习打下坚实的基础。实验注意事项中图文并茂，让学生重视实验安全，渗透安全理念。

鲁科版中主要有2个学生必做实验，分别包括实验目的、用品、方案设计及实施、思考等，充分发挥学生动手能力，提高逻辑思维能力。苏教版中涉及3个实验，以化学反应的合理选择、反应条件影响的探究为线索，进行性质及转化的学习，重视实验理念。

5.习题设置的比较

习题是检验与评价学生知识掌握情况的主要方法，也是巩固和发展学生认知水平的重要载体。人教版的习题建立在一个具体生活化的实例上，更具有针对性与情感价值。鲁科版多以直接考察原理的方式评价学生学习效果，简单明了，突出习题的直观性，强调学生思维渐进的逻辑性。［2］人教版中对于铁及其化合物的练习与应用中，加入了实验报告和推断题，注重对学生知识整合能力的考察，注重学生化学核心素养的培养。

三、基于化学核心素养导向的教学实践

1.比较、整合不同版本教学资源的实施路径与教学模型建构（如图3）

图3 优化实施路径和教学模型图

2.化学核心素养导向下的真实情境选择

充分利用人教版“研究与实践”，选取“检验食品中的铁元素”实验小课题作为贯穿整节课的真实情境素材。

环节一：生活实例创设教学情境，构建有意义的知识体系

【引入】铁是人体必需的微量元素。在日常生活中我们主要通过哪些方式补充铁元素？

【学生思考】通过食用富含铁元素的食物，如菠菜、芹菜、蛋黄、动物内脏等。

【引导】我们常说吃菠菜可以补铁。菠菜中真的富含铁元素吗？我们做一个现场调查。从结果来看很多同学还存在着困惑。今天我们就以新鲜菠菜提取液为样品，检验是否含有铁元素。

【展示】新鲜菠菜研磨后加稀硫酸酸化，过滤后获得滤液，学生观察颜色。

设计意图：教师需要为学生创设熟悉又陌生的实际问题，并以此为主线，将铁及其化合物的知识体系融合其中。本节课的情境，利用了人教版中“研究与实践”栏目的实验课题，情境中的问题是学生知识构建的主体，能激发、推动学生认知活动，让学生不断深入，构建有意义的知识体系。

3.注重实验设计，发展学生实验探究水平

环节二：巧用鲁科版“活动与探究”，完善铁元素检验知识的构建

【思考1】要证明菠菜中是否含有铁元素，这涉及化学中物质的检验。大家思考，提取液如果有铁元素，存在的形式是Fe2+还是Fe3+呢？

【实验设计】学生根据已有的知识，提出可能的实验方案。

【学生1】可以通过颜色观察。比如二价铁为浅绿色，三价铁为棕黄色。

【学生2】加入碱，观察沉淀的颜色。

【教师】请学生根据设想的实验方案进行实验（见表4），并完成表格中实验现象的记录，分析理由给出相应的结论。

表4 Fe3+与Fe2+的检验

【思考2】可以用这两种方法确定铁元素的价态吗？

【思考3】实验现象和你预期结果一致吗？请做出解释。

【教师引导】实验证明，这两种方法都可以作为检验的依据。Fe（OH）2是白色沉淀，但我们观察到的是灰绿色沉淀，在振荡后还会变成红褐色的沉淀

Fe（OH）3。

【思考4】从化合价角度分析铁元素发生了什么反应，用化学方程式来表示。

【学生】练习方程式

设计意图：利用简单的实验设计环节，可以诊断学生对于铁元素性质的掌握情况。学生实验可以培养动手能力、观察能力、并根据实验现象进行推理给出合理的解释，让学生利用所学的知识解决生活中的实际问题。

【提问】对于我们的菠菜提取液这两种方法可行吗？

【学生实验】（1）观察菠菜提取液，溶液绿色透明；（2）加NaOH溶液，无明显实验现象。

【分析讨论】实验现象是否可以判定菠菜中没有铁元素？

4.运用资料卡片，充分挖掘新教材素材的价值

【资料卡1】见图4。［3］

错误分析理论的语言学基础是转换生成法体系，这一体系认为人脑天生具有语言习得机制与语言使用能力，从而使得人类具有了其他物种所无法拥有的完备的语言体系。而由于语言的使用往往存在一定的规则，并且主观影响较大，因此错误分析理论的心理学基础就是语言迁移理论。而语言迁移理论的核心观点则是母语的性质会使外语学习的某些方面变得容易或困难，即语言迁移有正负之分。由于受到汉语语义以及表达顺序的影响，在口译的过程中，许多学生往往来不及思考正确的英文语序，而是顺着汉语语序翻译所听到的句子，从而使句子的表达不符合英语语言习惯。例如：

图4 菠菜资料卡

【思考5】有哪些因素会影响铁元素的检验？

【学生分析】可能样品中铁元素的含量偏低。

【教师引导】由此可见这两种方法都有一定的局限性，我们介绍一种更灵敏的检验方法，请同学们阅读教材第68页的内容。

【教师实验】取菠菜提取液于试管中，滴加硫氰化钾溶液，溶液变红，说明样品中确实存在三价铁。

设计意图：利用实验事实与文献知识进行认知冲突，激发学生进行辩证思考，并能从影响实验的因素角度出发，思考实验过程中量的概念，进行反应条件的探究，形成科学探究的严谨态度。

【思考6】样品中是否存在二价铁呢？在三价铁存在的干扰下，如何利用二价铁的特性选择合理的试剂进行检验？

【实验设计】实验用品：浓缩样品、H2SO4溶液、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KSCN溶液。设计实验见表5。

表5 Fe2+的检验

【思考7】请说出选用试剂的原因？涉及哪些含铁物质间的转化？为什么要利用这些转化？

【教师实验】浓缩样品中加入稀的高锰酸钾溶液，紫色褪去，说明有Fe2+。

【归纳整理】学生自主整理两种价态铁元素的检验方法。

环节三：Fe2+与Fe3+相互转化，诊断并发展学生氧化还原的认知水平

【分析讨论】结合文献，菠菜中的铁元素以Fe2+形式存在，我们的实验现象却证实了Fe3+。是文献有问题？还是我们的实验有问题？

【学生思考】根据前面标准样品分析，推测有可能Fe2+被空气中氧气氧化了。

【引导】除了氧气，还有哪些化学物质也可以实现Fe2+到Fe3+的转化？

【归纳总结】双氧水、氯气等强氧化剂都可以实现二价铁到三价铁的转化。

【思考8】如何将Fe3+转化为Fe2+呢？

【实验设计】用品：氯化铁溶液、铁粉、铜片、淀粉溶液、KSCN溶液、KI溶液、酸性KMnO4溶液、氯水

【学生设计方案】见表6。

表6 Fe3+与Fe2+相互转化（主要Fe3+转化为Fe2+）

方案一：氯化铁溶液+铁粉+KSCN溶液；

方案二：氯化铁溶液+铜片+KSCN溶液；

方案三：氯化铁溶液+KI溶液+KSCN溶液；

方案四：氯化铁溶液+铁粉+高锰酸钾溶液。

【教师】请同学们相互评价一下方案的可行性，并选取不同的试剂进行实验验证。记录实验现象，完成表6，进行交流。

【学生实验】分组实验，交流后得出结论，加入铜、铁、碘化钾等还原剂后，可以实现Fe3+转变为Fe2+。

设计意图：学生根据所给的试剂，从氧化还原角度出发，自主设计实验方案，将铁元素转化与检验的知识点进行整合运用，增加了实验的开放性。同时对于实验方案的分析，也锻炼了学生严谨与细致的综合能力。

【资料卡2-3】见图5。

图5 铁元素与维生素资料卡

【思考9】生活中我们可以用什么还原剂使菠菜提取液中的铁元素尽可能转变为Fe2+呢？

【学生】结合资料卡，我们可以与维生素C同服，促进铁元素的吸收。

【教师】通过刚刚跟同学们一起探究，终于解决了我们心中的困惑。

在学习生活中，我们常常利用铁及其化合物的相互转化关系来解决许多问题，比如实验室配置FeCl2溶液时加入铁粉；生产中利用FeCl3作为“腐蚀液”刻录铜板。请大家尝试用离子方程式解释原因。

【学生】2Fe3++Fe=3Fe2+；2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

设计意图：铁元素在一定条件下的转化并不是简单的罗列，而是创设真实情境，让学生从识记水平到应用水平，一系列的评价任务的设计，使学生在氧化还原知识体系中可以达到结构化水平，实现知识向素养的转化。生产与生活中的知识运用，凸显了学习化学的实际应用价值。

四、实践反思

本节课以人教版中“研究与实践”栏目中的“检验食品中的铁元素”为例，选用真实情境为素材，用菠菜提取液作为样品，通过一系列的问题链完成学生自主探究的学习过程，实现了真实情境与问题链相互驱动，落实知识体系的构建。以鲁科版实验探究为指导，注重学生实验的自主探究与动手能力，通过方案设计、小组交流讨论，提升科学探究的核心素养。整个教学过程不是将铁及其化合物简单地从物质分类角度进行知识记忆，而是采用设计实验、实验记录与推理分析，从实验的生成问题与认知冲突入手，螺旋式地上升，不断检验求证，突出实验条件对现象的影响，完善铁元素的检验与不同价态铁元素的转化，诊断并发展氧化还原的认知水平，图6为本节课教学实施图。

图6 铁及其化合物教学实施图