基于化学核心素养的“境脉”式中考复习教学

摘 要：本文以“非遗传承，探寻章丘铁锅之谜”为真实情境，对中考“含铁物质的转化及其应用”进行专题复习，通过“获取制作铁锅的材料”“章丘铁锅的制作”“铁锅的养护”“铁锅‘补铁’的秘密”四个连续的情境脉络帮助学生掌握铁及其化合物的相关知识，培养学生综合运用已学知识解决日常生活中实际问题的能力，提高学生的核心素养。

关键词：真实情境；核心素养；铁及其化合物；中考复习

文章编号：1008-0546（2024）11-0081-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

《义务教育化学课程标准（2022年版）》提到，真实、生动、直观且富有启迪性的学习情境，能够激发学生的化学学习兴趣，引发学生的思考，帮助学生建构大概念和核心概念，促进学生核心素养的发展。在教学中，教师根据教学目标、教学内容、学生的已有经验，以及学校的实际条件，有针对性地选择学习情境素材，引导学生从真实的学习情境中发现问题，展开讨论，在解决化学问题的同时，形成和发展认识化学知识的思路与方法，以及科学态度和价值观。提倡通过创设真实问题情境，倡导“做中学”“用中学”“创中学”，促进学生核心素养的形成和发展。［1］“境”指情境，“脉”是“脉络”，“境脉”指具体情境中核心知识背后的学科发展逻辑。“境脉”式教学是指通过有主题、有逻辑、连续性的情境脉络，把活动脉络、知识脉络、素养脉络有机联系在一起，从真实的情境中衍生出任务和问题，并将基本知识和技能渗透于任务和问题的解决过程中，

提升学生的核心素养。［2］

一、主题内容分析

铁及其化合物相关知识主要来自沪教版化学九年级上册第5章“金属的冶炼与利用”［3］中的内容，是初、高中化学知识体系中重要的衔接点，也是中考热门考点。就近几年中考化学试题的考查趋势来看，其特点主要包括以下几点：①形式上多以选择题、工业流程题和实验探究题为主。②内容上主要围绕铁及其化合物的性质、炼铁原理、合金、铁生锈的条件探究、防锈、除锈、铁的应用、与人体健康之间的关系等。③以“真实实验”“真实问题”“真实情境”促进知识建构，存在着难度大、物质多和信息广等鲜明的特点。因此，在复习阶段，注重培养学生在真实情境下对铁及其化合物相关问题的解决显得尤为重要。［4］

二、教学复习设计思路

基于上述分析，笔者以“获取制作铁锅的材料”“章丘铁锅的制作”“铁锅‘补铁’的秘密”四个情境脉络为主线，以不同的问题链为驱动，总结出“非遗传承，探寻章丘铁锅之谜”的复习教学设计思路（见图1）。通过在选矿、冶铁、制锅、养护（开锅、不粘锅、防锈、除锈）和补铁这一系列任务中，梳理和讨论“含铁物质的转化及其应用”相关知识点，建立物质性质和用途之间的关联，培养学生形成变化观、元素观和分类观等化学观念，让学生在熟悉的生活情境中运用化学知识解决问题，感受化学的魅力。

三、“境脉”式教学片段

1. 情境一 获取制作铁锅的材料

（1）任务1：选取制作铁锅的矿料。

［教师］章丘铁锅是由铁制作而成。自然界中，铁元素通常以什么形式存在？体现了铁的什么性质？

［学生］自然界中，铁元素通常以含铁化合物的形式存在于矿石当中。铁的化学性质比较活泼。

［教师］常见的铁矿有哪些？请从含铁量等角度分析各铁矿的优劣。

［小组归纳］铁矿主要有黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿等，通过质量分数的简单计算评估铁矿的优缺点。

［设计意图］教师以章丘铁锅创设真实的学习情境，激发学生的学习兴趣。通过提问铁在自然界中的存在形式及其相关性质，学生体会到“用途—性质”之间的关系。让学生分析各铁矿之间的优劣，目的在于让学生学会分析实际问题并进行客观评价。

（2）任务2：化石为“金”。

［教师］自然界中铁以化合物的形式存在，但章丘铁锅却主要由铁单质制成。如何将含铁化合物转化成铁单质？

［学生］高炉炼铁。

［教师］济南市章丘区有丰富的黄铁矿（FeS2）。如果当地的炼铁厂用黄铁矿炼铁，相对于赤铁矿和磁铁矿，黄铁矿可能存在什么问题？

［学生］FeS2中的硫元素会氧化成SO2，直接排放到空气中会造成大气污染。

［教师］写出以FeS2为原料得到SO2的化学反应方程式。如何解决硫污染？

［学生］4FeS2＋11O2高温8SO2＋2Fe2O3。解决硫污染问题的方案有以下两种：①用碱吸收尾气；②将SO2转化为硫酸。

［教师］工业上通常把硫酸厂建在炼铁厂旁边。工业上以黄铁矿为原料生产硫酸和铁的工艺流程如图2所示。

［教师］若FeS2中硫元素为－1价，则铁元素的化合价为几价？高温下空气中氧气的作用是什么？炉渣（Fe2O3）在工业上可用来炼铁，请写出主要的化学反应方程式。

［学生］铁元素为＋2价。氧气分别将Fe和S元素转化为对应的氧化物。Fe2O3炼铁的化学方程式为Fe2O3＋3CO 高温 3CO2＋2Fe。

［教师］通过这一系列的过程，我们能从矿石中获得金属铁。这样就实现了化石为“金”。

［设计意图］通过“如何将含铁化合物转化成铁单质”这个问题可以很自然地引出高炉炼铁的相关知识点。通过分析用黄铁矿炼铁的实际问题，思考铁元素和硫元素如何转化，培养学生基于信息书写方程式的能力，同时构建FeS2～Fe2O3 ～Fe转化关系模型，发展学生元素转化观，同时了解化学在环境保护、生产生活和社会发展中的重要作用。

2. 情境二 章丘铁锅的制作

［教师］由矿石炼得的铁为生铁。生铁经过简单的处理可以制作成普通的铸铁锅，而章丘铁锅需要经过特殊的工艺。如何由铁变成锅？

［播放视频］章丘铁锅的制作过程包括36000锤手工打造、5道热锻和7道冷锻。

［教师］铁锅在高温下煅烧再捶打的过程被称为“热锻”，目的是使锅体易于成形，同时降低生铁中的碳含量。请写出高温降碳的化学反应方程式。

［学生］C＋O2 高温 CO2。

［教师］在捶打的过程中发现不断有黑色物质脱落，请推测黑色物质可能是什么？

［学生］可能是C、杂质、Fe2O3、Fe3O4和FeO。

［资料卡片］黑色物质成分比较复杂，主要是一些铁的氧化物，如 Fe2O3、Fe3O4 和 FeO等。

［教师］在常温下捶打被称为“冷锻”，形成的高密度物理锻压层，表面更光滑。相比“生铁锅”，经过人工反复捶打的章丘“熟铁锅”有哪些优势？

［学生］生铁锅和熟铁锅的碳含量不同，熟铁锅韧性和塑性更好、轻薄、受热均匀且导热更快。

［设计意图］由问题“如何由铁变成锅”顺利地从情境一过渡到情境二，通过让学生推测高温下产生的黑色物质可能是什么，培养学生依据现象推测物质及其变化的思维能力，构建Fe、Fe2O3、Fe3O4、FeO转换关系模型。通过对比生铁锅、熟铁锅之间的差异，培养学生“物质结构决定性质，物质性质决定用途”的化学观念。

3. 情境三 铁锅的养护

（1）任务1：模拟开锅。

［实物展示］请学生用手触摸新买的章丘铁锅。

［学生］锅的表面居然有一层油。

［教师］涂油的目的是什么？

［学生］为了防止铁锅生锈。

［教师］普通的铁锅买回来首先得开锅才会使锅更加耐用、不粘。我们现场体验一下新铁锅是如何开锅的。

［演示实验］①去油：洗洁精去油渍后用纸擦干。②烤蓝：用便携式高温喷枪加热，使锅由银白色变为蓝黑色。③形成油膜：等锅稍冷后边添油边加热，使锅“吃油”。

［教师］烤蓝是为了在锅体表面生成一层致密的氧化膜，氧化膜可能是什么物质？

［学生］四氧化三铁。

［教师］含铁物质怎样转化？

［学生］Fe～Fe3O4。

［教师］铁在高温下反应产物为Fe3O4，铁在常温下生锈产物却为Fe2O3，说明物质的转化会受到条件的限制，条件不同产物也会有差异。

（2）任务2：探讨不粘锅原理。

［教师］章丘铁锅优势之一在于物理不粘，不粘的原因是什么？其实我们肉眼看起来很光滑的锅，在显微镜下表面也是坑坑洼洼的，做菜时淀粉、蛋白质等食材会“嵌入”小孔中，从而粘锅。通过减少小孔的数量或将食材与锅的表面隔离可实现不粘锅的目的。在铁锅的制造和开锅保养的过程中，运用了哪些原理？

［学生］反复捶打使表面更光滑；烤蓝形成致密的氧化膜；油膜形成物理隔离。

（3）任务3：探讨铁锅防锈方法。

［教师］炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含有NaCl），为什么第二天易出现红棕色的锈斑？

［学生］NaCl加速了铁的锈蚀。

［教师］如何防止铁锅生锈？

［学生］擦干水分、涂油、烤蓝……

［教师］铁生锈过程中，铁转化成了什么物质？

［学生］转化成Fe2O3。

（4）任务4：探讨铁锅除锈方法。

［教师］在日常生活中，铁锅难免会生锈，如何除锈？

［学生］用砂纸打磨。

［教师］除了物理方法，还可通过哪些方式去除锈渍？

［学生］用柠檬、醋、盐酸浸泡……

［教师］这些属于化学方法。请以盐酸为例，写出除锈的化学反应方程式。

［学生］Fe2O3＋6HCl2FeCl3＋3H2O。

［教师］这些物品中均含有酸，它们与铁锈反应时，Fe2O3中的铁转化成什么形式？

［学生］Fe3＋。

［设计意图］通过模拟开锅、探讨不粘锅原理、铁锅防锈方法、铁锅除锈方法四个小任务搭建起“铁锅的养护”大情境。

笔者将开锅过程搬到课堂之上，引起了学生极大的兴趣。同时，通过对比铁在高温和常温下生成的产物不同，帮助学生建立“条件”意识。

通过推测铁锅不粘的原因，培养学生运用所学的知识和信息分析生活中某些现象的能力。由防锈、除锈常见的情境，复习铁生锈的条件、防锈、除锈等知识点，让学生体会“物质性质决定用途，物质用途反应性质”的关系，构建了Fe～Fe2O3～Fe3＋转换关系模型，培养学生用化学知识解决不粘锅、防锈、除锈等生活问题的能力。

4. 情境四 铁锅“补铁”的秘密

［教师］相对于其他烹饪工具，铁锅有哪些优势？

［学生］能补充铁元素。

［教师］铁锈里也含铁元素，为什么还要将其除掉？什么形式的铁能被我们吸收？

［资料卡片］①用铁锅炒菜能补充铁元素。Fe3＋在肠道内不容易吸收，必须变成游离的Fe2＋才能被吸收，促进血红蛋白的生成。②胃酸的主要成分为盐酸（HCl）。

［学生］只有Fe2＋才能被人体吸收。

［教师］在做菜的过程中，锅铲与锅不断摩擦，会有一小部分的铁残留到食物里，被我们吃到肚子里。铁锅为什么能补铁？请结合资料，写出铁锅补铁的化学原理。

［学生］Fe＋2HClFeCl2＋H2↑。

［设计意图］通过阅读资料、自主学习等方式，让学生领悟铁及其化合物对人体健康的重要性，将元素及其化合物性质的学习融入社会生活中，培养学生正确的科学价值观。

5. 课堂总结及价值提升

［教师］请利用“价—类”二维图将本课所涉及的含铁物质分类，并用箭头梳理总结各物质间的转化关系。

［学生］绘制“铁及其化合物”的“价—类”二维图（见图3）。

［设计意图］教师通过引导和梳理各含铁物质间的转化关系，帮助学生画出“价—类”二维图。利用“价—类”二维图梳理“铁及其化合物”的相互转化关系，引导学生熟练书写相关化学方程式，培养学生的分类观、变化观等化学观念，挖掘背后蕴含的工匠精神，培养学生的科学精神和社会责任。

四、教学总结

本课例取得了较好的教学效果，主要有以下

优点：①整体化。“境脉”的各板块间并不孤立，本课例围绕“选矿—冶铁—制锅—养护”的逻辑顺序展开，符合认识事物的一般规律，使课堂层层递进、逻辑清晰，形成了一个有机整体。②情境化。情境是知识转化为素养的桥梁。“境脉”注重真实情境，将“铁及其化合物”的知识还原到真实情境中，让学生感受知识的原始形态，增强理解力和感受力，

同时让学生在理论和应用的碰撞中提升对知识的理解。③任务化。“境脉”以情境脉络为出发点，将“铁及其化合物”教学目标分解为针对性更强

的细项目标。围绕目标衍生出与之相关的问题和任务，在一个个任务完成的同时一步步落实核心素养。④深度化。通过“境脉”引导学生寻找各含铁物质间的相互转化关系，让学生从知识层面进阶到高阶的转化观、元素观、分类观等化学观念的思维层面，从简单现象描述上升到证据推理，增加了知识体系的深度。

“境脉”式教学联系生活实际，在自主探究中诞生了很多有价值的问题，但由于课堂时间有限，部分问题未来得及深入探讨。能否围绕情境设计更多有趣的实验，并对相关问题进行深入研究，需要教师在后续教学实践中继续思考。

参考文献

［1］ 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022．

［2］李宏春.“境脉”引领下的化学课堂教学设计——以“氯气的生产原理”为例［J］.中学化学教学参考，2017（Z1）：19-21．

［3］中学化学国家课程标准研制组.义务教育教科书 化学 九年级 上册［M］.上海：上海教育出版社，2012.

［4］刘敏，徐艳.新高考下对“元素及其化合物”项目式复习的设计与思考 ——以“铁及其化合物”为例［J］.化学教与学， 2021（24）：74-78．