毛楊林

摘 要：化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，必須以知識教學(xué)為載體，依托于一定的教學(xué)情境而達成。鐵的化合物知識與生活息息相關(guān)，是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要載體。當前，其課堂教學(xué)設(shè)計有三個好的設(shè)計路向：引導(dǎo)學(xué)生在藝術(shù)鑒賞中宏觀辨識、微觀探析；在傳言探真中證據(jù)推理、模型認知；在魔術(shù)揭秘中科學(xué)探究、認識變化。讓學(xué)生在自主發(fā)現(xiàn)鐵的化合物變化規(guī)律的同時，建構(gòu)認知模型，形成變化觀念與平衡思想，孕育科學(xué)精神與社會責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：鐵的化合物；設(shè)計路向；核心素養(yǎng)

鐵的化合物性質(zhì)的核心知識是Fe2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化，傳統(tǒng)的教學(xué)往往只重視其知識體系的建構(gòu)，而忽略其育人的價值。教育部《關(guān)于全面深化課程改革 落實立德樹人根本任務(wù)的意見》要求 “改進學(xué)科教學(xué)的育人功能”，“將教育教學(xué)的行為統(tǒng)一到育人目標上來” [1]，全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在化學(xué)認知活動中發(fā)展起來并在解決與化學(xué)相關(guān)問題中表現(xiàn)出來的關(guān)鍵素養(yǎng)，反映學(xué)生從化學(xué)視角認識客觀事物的方式與結(jié)果的水平?；瘜W(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)必須以知識教學(xué)為載體，倡導(dǎo)真實問題情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實驗為主的多種探究活動，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變?！癋e2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化”是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要載體，基于培養(yǎng)核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計路向有很多，以下三個設(shè)計路向?qū)τ谔嵘龑W(xué)生的核心素養(yǎng)效果明顯。

一、在藝術(shù)鑒賞中宏觀辨識、微觀探析

蔡元培曾說過：“學(xué)校一切課程沒有和美育無關(guān)的?！盵2]任何學(xué)科都沒有理由拒絕美育，在化學(xué)學(xué)科教學(xué)中滲透美育，借助藝術(shù)的魅力促進化學(xué)知識的傳授顯得尤為重要。鐵和氧化鐵顏料在藝術(shù)創(chuàng)作中具有廣泛的應(yīng)用，在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生從藝術(shù)的視角宏觀辨識、微觀探析具有人文魅力的鐵及其化合物知識，能讓學(xué)生在愉悅的審美過程中懂得化學(xué)、熱愛化學(xué)。

鐵畫被譽為“中華一絕”，它既有國畫的神韻，又有雕塑的立體美，引導(dǎo)觀看鐵畫的視頻或圖片，辨識鐵的物理性質(zhì)。

氧化鐵顏料絢麗多彩，有優(yōu)良的著色和應(yīng)用性能，廣泛用于建材、涂料、塑料、電子、煙草、醫(yī)藥、橡膠、陶瓷、油墨、磁性材料、造紙等領(lǐng)域。引導(dǎo)學(xué)生在觀賞氧化鐵紅、氧化鐵黑、氧化鐵綠、氧化鐵黃、氧化鐵藍等顏料的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)查閱并設(shè)計實驗，自主探析各種氧化鐵顏料的化學(xué)成分（氧化鐵紅：Fe2O3；氧化鐵黑：Fe3O4；氧化鐵綠：Fe2O3·H2O；氧化鐵藍：FeO）。學(xué)生在輕松愉悅的探究氛圍中，自主認識氧化鐵的穩(wěn)定性和與酸反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)，掌握Fe2+與Fe3+的檢驗方法，發(fā)現(xiàn)Fe2+與OH-反應(yīng)的特殊反應(yīng)現(xiàn)象。并通過書寫離子方程式，微觀探析各種氧化鐵、Fe2+與Fe3+的化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)Fe2+與OH-反應(yīng)先產(chǎn)生白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色的實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生思考：工業(yè)上如何制備絢麗多彩的氧化鐵顏料？讓學(xué)生頓悟各種氧化鐵顏色多彩的原因。

展示鋼筆素描作品，設(shè)問：為什么鋼筆素描不用藍黑墨水而要用碳素墨水？介紹藍黑墨水的原理是：亞鐵離子被氧化成三價鐵而使筆跡呈現(xiàn)由藍變黑，而為了讓二價鐵穩(wěn)定存在于墨水中，常要加酸作穩(wěn)定劑，而加酸會對紙張造成損害，讓學(xué)生在賞美過程中認識Fe2+易被空氣氧化成Fe3+的性質(zhì)，并用離子方程式表征這種性質(zhì)。引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)思考：將Fe2+氧化為Fe3+還有哪些氧化劑可選擇？請?zhí)岢瞿愕牟孪?，并通過實驗證明你的猜想是否正確。學(xué)生在實驗探究中自主認識Fe2+能被氯水、溴水、酸性高錳酸鉀溶液、雙氧水等氧化劑氧化的性質(zhì)，并寫出離子方程式。

展示印刷電路板，在驚嘆美的氛圍中，領(lǐng)悟其制作原理：2Fe3++ Cu =2Fe2++Cu2+，提問：將Fe3+還原為Fe2+還有哪些還原劑可選擇？請?zhí)岢瞿愕牟孪耄⑼ㄟ^實驗證明你的猜想是否正確。讓學(xué)生在探究實驗中自主認識Fe3+能被鐵、KI溶液、Na2S等還原劑還原的性質(zhì)，并寫出離子方程式。

從藝術(shù)應(yīng)用角度研究鐵及其化合物的性質(zhì)，要突出藝術(shù)性和科學(xué)性。以鐵畫、氧化鐵顏料、鋼筆素描、印刷電路板為載體進行實驗探究，使科學(xué)性與藝術(shù)性得到完美的統(tǒng)一，學(xué)生在濃郁的興趣中展開學(xué)習(xí)，創(chuàng)造力得到了激發(fā)，不僅自主建構(gòu)了各種鐵的氧化物、Fe2+與Fe3+的化學(xué)性質(zhì)，提升了實驗探究與創(chuàng)新意識、宏觀辨識與微觀探析等能力，而且提高了他們的審美情趣，使人的理性和感性得到全方位的協(xié)調(diào)發(fā)展。

二、在傳言探真中證據(jù)推理、模型認知

學(xué)科核心素養(yǎng)要求學(xué)生能夠運用所學(xué)知識去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。在人的生命活動中，鐵是必需元素，而鐵的來源一直比較貧乏，關(guān)于補鐵問題有著很多不準確的傳言。教學(xué)中精選幾則有一定社會熱度又與教學(xué)內(nèi)容有密切關(guān)系的補鐵傳言，模仿中央二臺科普求證節(jié)目“是真的嗎”設(shè)計教學(xué)片斷，不僅可以激發(fā)學(xué)生的探究興趣，而且可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會、提出問題、科學(xué)假設(shè)、方案設(shè)計、實驗探究、證據(jù)推理、模型認知，掌握從化學(xué)的視角認識事物、解釋和解決社會生活中真實問題的方法，形成科學(xué)精神和社會責(zé)任感。

傳言1：硫酸亞鐵是常用的補血藥，如果顏色變黃說明已經(jīng)變質(zhì)，是真的嗎？

展示血紅蛋白結(jié)構(gòu)圖片，讓學(xué)生認識到血紅蛋白只有與Fe2+結(jié)合之后才能發(fā)揮攜氧的功能。怎樣用實驗證明補血藥有沒有變質(zhì)？讓學(xué)生先嘗試用已有的方法去檢驗Fe3+，遇到困惑時通過閱讀課本，學(xué)會用KSCN溶液檢驗Fe3+的存在。追問：如何檢驗Fe2+有沒有全部變質(zhì)？通過教師的指導(dǎo)和實驗探究，學(xué)會用酸性高錳酸鉀溶液和鐵氰化鉀溶液檢驗Fe2+的方法。討論：還有哪些試劑可以將Fe2+氧化為Fe3+ ？請根據(jù)所學(xué)氧化-還原反應(yīng)的知識提出假設(shè)，寫出離子方程式，并設(shè)計實驗方案，親自做實驗，驗證假設(shè)是否正確。通過總結(jié)歸納，模型認知：H2O2、氯水、溴水、硝酸、高錳酸鉀等較強的氧化劑均可將Fe2+氧化為Fe3+ ，并總結(jié)Fe2+和Fe3+的檢驗方法。

傳言2：削皮的蘋果變黃是蘋果中Fe2+ 被氧化成Fe3+的緣故，是真的嗎？

請設(shè)計實驗檢驗變黃的蘋果表面是否含有Fe3+離子。學(xué)生實驗：在蘋果切開面上滴加KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)無明顯現(xiàn)象，得出結(jié)論：蘋果汁中沒有豐富的Fe3+。追問：有沒有Fe2+？請設(shè)計實驗檢驗。學(xué)生在上述蘋果上再滴加1～2滴H2O2溶液，觀察，無明顯現(xiàn)象，得出結(jié)論：蘋果汁中沒有Fe2+，傳言是假的，蘋果變黃是由于某些有機物被氧化了。

傳言3：維生素C與補鐵劑一起服用能將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，促進鐵的吸收，是真的嗎？

請設(shè)計實驗驗證維生素C能否將Fe3+還原為Fe2+？學(xué)生實驗：向試管中加入1mL FeCl3溶液，滴入1滴KSCN溶液，溶液呈血紅色，再加入少量維生素C（或橘子汁），振蕩，紅色褪去。說明維生素C具有還原性，能將Fe3+還原為Fe2+，傳言是真的。追問：還有哪些還原劑可將Fe3+還原為Fe2+？學(xué)生根據(jù)所學(xué)氧化還原反應(yīng)的知識提出假設(shè)，寫出離子方程式，設(shè)計實驗方案，實驗求證，模型認知：Fe、Cu、Na2S、KI、Na2SO3等還原劑均能將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+。

傳言4：飯后喝茶會阻礙機體對食物中Fe2+的吸收，是真的嗎？

學(xué)生求證：往茶水中滴加FeSO4溶液，有墨黑色沉淀生成，說明傳言是真的，F(xiàn)e2+能被茶水沉淀。人體內(nèi)的鐵元素很容易與茶水中所含的茶堿、鞣酸、磷酸鹽、碳酸鹽、草酸等物質(zhì)形成沉淀，影響吸收，因此飯后不宜飲茶！追問：還有哪些試劑能讓Fe2+和Fe3+產(chǎn)生沉淀？學(xué)生討論、提出假設(shè)、實驗驗證、模型認知：Fe2+和Fe3+與堿反應(yīng)的性質(zhì)，并進一步探究防止Fe（OH）2被氧化的措施。

傳言5：多吃木耳、菠菜等可以補鐵，是真的嗎？

請在課后以小組為單位去化學(xué)實驗室繼續(xù)探究。

化學(xué)是一門基于事實、實驗、實證的科學(xué)，“證據(jù)推理與模型認知”是學(xué)習(xí)與研究化學(xué)的思維方式。課堂教學(xué)中通過精心設(shè)置問題情境，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，多角度、多層次、多途徑地搜集證據(jù)，并能基于證據(jù)對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過分析推理加以證實或證偽；建立觀點、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系；知道可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立模型，并能運用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。

三、在魔術(shù)探秘中科學(xué)探究、認識變化

“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”是化學(xué)五大核心素養(yǎng)的核心要素，而教材部分實驗存在趣味性不強、創(chuàng)新性不夠以及一些重要性質(zhì)沒有實驗驗證等缺點，導(dǎo)致學(xué)生對實驗的興趣并不是特別高、實驗探究與創(chuàng)新意識不足。魔術(shù)是學(xué)生喜聞樂見的表演藝術(shù)，而“化學(xué)魔術(shù)”能夠很好地將實驗的趣味性、創(chuàng)新性和元素及其化合物的知識充分地結(jié)合起來，彌補教材實驗的不足。Fe2+與Fe3+參與的反應(yīng)通常伴隨著豐富多彩的顏色變化，設(shè)計并表演一系列精彩的“化學(xué)魔術(shù)”實驗，能帶給學(xué)生捉摸不透的、驚奇的體驗，能激發(fā)學(xué)生饒有興趣地進行創(chuàng)新實驗設(shè)計和探究，自主發(fā)現(xiàn)Fe2+、Fe3+有關(guān)化學(xué)變化規(guī)律，形成變化觀念與平衡思想。

魔術(shù)1：變色的“酒”

在桌上放6杯“酒”，A杯是“黃酒”，其他都是“白酒”。表演開始，在B、C、D杯中依次倒入A杯中少量的“黃酒”，B杯變?yōu)椤凹t酒”，C杯出現(xiàn)淡黃色渾濁，D杯呈現(xiàn)棕黃色。將E杯中“白酒”依次倒入A、B、D杯中，A杯“黃酒”、B杯“紅酒”和D杯“棕黃色酒”都變?yōu)榈G色的“酒”，再在A、B、D杯中繼續(xù)依次倒入F杯中“白酒”，A杯又變回“黃酒”，B杯又變回“紅酒”，D杯又變回“棕黃色酒”。

正當學(xué)生興高采烈地看著魔術(shù)表演時，教師提出任務(wù)：請你運用課桌上的實驗藥品和儀器，通過實驗探究揭開魔術(shù)的謎底，并寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。（謎底：A杯為FeCl3溶液，B杯為KSCN溶液，C杯為Na2S溶液，D杯為KI溶液，E杯為維生素C溶液，F(xiàn)杯為H2O2溶液）

魔術(shù)2：堅硬的毛筆

魔術(shù)表演：用毛筆沾取氯化鐵溶液在銅片上寫字。讓學(xué)生通過實驗揭開謎底：2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2。展示印刷電路板，順勢介紹工業(yè)中印刷電路板的制作原理。

交流討論：還可以通過哪些氧化劑和還原劑，實現(xiàn)Fe2+和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化，請?zhí)岢黾僭O(shè)，并通過實驗驗證假設(shè)是否正確。

建構(gòu)認知模型：Fe2+和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系和轉(zhuǎn)化途徑。

魔術(shù)3：變色的蔬菜汁

在淺綠色的“菠菜汁”中滴入淺黃綠色的A溶液，菠菜汁變?yōu)椤包S色橙汁”；向“黃色橙汁” 里加入無色溶液B，溶液變?yōu)椤凹t色西瓜汁”；直接在“菠菜汁”中加入無色溶液C，看到：先產(chǎn)生白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色。提問：在淺綠色的“菠菜汁”和“黃色橙汁”中分別含有什么離子？（Fe2+、Fe3+）；淺黃綠色的A和無色溶液B分別是什么？（氯水、KSCN溶液）；直接在“菠菜汁”中加入無色溶液C時產(chǎn)生沉淀和沉淀變色的原理是什么？請自己動手，通過實驗揭開謎底。[Fe2++2OH-= Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2+O2+ 2H2O=4Fe（OH）3]

順勢介紹多吃菠菜可以補鐵的道理。進一步思考：檢驗“菠菜汁”中是否含有Fe2+和Fe3+的操作方法是什么？建構(gòu)檢驗Fe2+和Fe3+的思維模型和方法模型。

總之，在元素及其化合物的教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點，創(chuàng)設(shè)新穎的“化學(xué)魔術(shù)”，不僅能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，而且能深化學(xué)生對重難點知識的理解，拓展學(xué)生的科學(xué)視野，在自主建構(gòu)知識的同時，形成實驗探究與創(chuàng)新意識、證據(jù)推理與模型認知等核心素養(yǎng)。

四、結(jié)語

學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是個長期的過程，必須以知識教學(xué)為載體，依托于一定的真實情境而達成。但化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有五個維度，不同的教學(xué)內(nèi)容，不同的教學(xué)情境其培養(yǎng)核心素養(yǎng)的側(cè)重點有所不同，也不是每一節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容、每一個真實情境都能涉及核心素養(yǎng)每一個方面的，但每一節(jié)課的教學(xué)都往往能夠在學(xué)科核心素養(yǎng)的某個方面有所體現(xiàn)。所以在進行教學(xué)設(shè)計時，要創(chuàng)設(shè)真實的情境，科學(xué)合理挖掘出知識的每個教學(xué)環(huán)節(jié)所蘊含的核心素養(yǎng)的教育價值，從整體上引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷知識產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用的過程[3]，讓學(xué)生眼中的世界“處處有化學(xué)”，幫助學(xué)生用變化的角度看世界，用探究的方式研究變化，用微觀的視角理解變化，用符號的形式描述變化，并運用于生活情境中解釋和解決生活問題，逐步形成適應(yīng)個人終身和社會發(fā)展需要的必備品格與關(guān)鍵能力。關(guān)于鐵的化合物性質(zhì)的教學(xué)情境有多種多樣，課堂教學(xué)設(shè)計和核心素養(yǎng)培養(yǎng)的維度也有多種選擇，但沒有最好，只有更好，讓我們在化學(xué)課堂教學(xué)改革的路上且行且探索吧！

參考文獻：

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