基于新高考的化學(xué)實驗教學(xué)

王芳

摘 要：化學(xué)實驗在化學(xué)教學(xué)中有著很重要的地位，在新高考的形勢下，努力培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的當(dāng)下，如何實施實驗教學(xué)，顯得尤為重要，以“鐵的化合物”為例，設(shè)計了兩條主線、三個主題，通過實驗探究培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用新的知識來解決現(xiàn)實問題的能力，從而實現(xiàn)了核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：類別通性；價軸關(guān)系；問題驅(qū)動

最近淄博市淄川區(qū)組織了優(yōu)質(zhì)課評選活動，本次優(yōu)質(zhì)課的課題為“鐵的重要化合物”，實驗較多。我們知道化學(xué)實驗在化學(xué)教學(xué)中的重要地位，那么在新高考的形勢下，在努力培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的當(dāng)下，如何實施實驗教學(xué)，顯得尤為重要。

人教版必修一在學(xué)完離子反應(yīng)氧化還原的基礎(chǔ)上，開始介紹元素化合物的知識。它既是中學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)知識，又是學(xué)生今后在工作和生產(chǎn)中經(jīng)常要接觸、了解和應(yīng)用的基本知識。本節(jié)課以鐵元素為核心，應(yīng)用前面的分類方法，對鐵的化合物分類進(jìn)行研究，其中二價鐵、三價鐵的相互轉(zhuǎn)化為本節(jié)課重點。

本節(jié)課有兩條主線貫穿教學(xué)，知識主線依據(jù)前面的分類方法和氧化還原思想，按照氧化物、鹽、氫氧化物的類別順序進(jìn)行分析和研究。核心素養(yǎng)主線，依據(jù)生活情景和生產(chǎn)情景，以實驗探究為教學(xué)主旋律，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，應(yīng)用證據(jù)推理，宏微結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。兩條主線通過三個主題——宏觀類別決定物質(zhì)通性、價軸關(guān)系預(yù)測氧還性質(zhì)、性質(zhì)決定用途，以問題為驅(qū)動，以情景為載體，以探究為形式，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

引課環(huán)節(jié)，為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)鐵及其化合物的興趣和熱情，以“魔力保溫杯”這樣的趣味實驗作為導(dǎo)入，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)鐵的化合物的探究世界。為了不割裂課堂設(shè)計，將鐵的氧化物、鹽和堿的基本概念及色態(tài)，用圖片對比的方式做了一體化處理。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生完成物質(zhì)類別之間的相互轉(zhuǎn)化。展示主題——分類觀建模結(jié)果。

大多數(shù)學(xué)生能根據(jù)化合價預(yù)測不同價態(tài)下元素的氧還性質(zhì)，展示主題二價態(tài)觀建模結(jié)果，縱向轉(zhuǎn)變通過氧化還原反應(yīng)來完成，并引導(dǎo)學(xué)生自己得出轉(zhuǎn)化關(guān)系。在此設(shè)置了鐵鹽和亞鐵鹽相互轉(zhuǎn)換的六個離子方程式。一方面為了鞏固落實“利用氧化還原反應(yīng)原理書寫未知化學(xué)反應(yīng)方程式”這一高考能力，另一方面可以為后續(xù)實驗探究指明方向。離子方程式書寫依然是難點，學(xué)生板演的錯誤率比較高。

設(shè)置真實的問題情景，敞口放置的硫酸亞鐵溶液成分是什么？讓學(xué)生通過實驗探究來解決實際問題。

為了引導(dǎo)學(xué)生能夠獨立進(jìn)行探究實驗，先介紹探究實驗的基本模式：提出假設(shè)—制定方案—實驗驗證—做出解釋。學(xué)生根據(jù)亞鐵鹽不穩(wěn)定，非常容易被空氣或溶液中的氧氣氧化為鐵鹽這一背景知識，提出科學(xué)假設(shè)：（1）情況1：若氧化完全，則只含鐵離子。（2）情況2：若氧化不完全，則既含有亞鐵離子又含有鐵離子。（3）情況3：若沒有被氧化，則只含亞鐵離子。接著制訂可行性方案，這個時候多數(shù)學(xué)生沒有頭緒，無所適從。問題驅(qū)動新知識的生長，鐵離子和亞鐵離子的檢驗應(yīng)運而生。

如何檢驗鐵離子和亞鐵離子？老師給了一個引導(dǎo)性解決方案，大家分別從特征反應(yīng)、沉淀反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)三個角度出發(fā)加以驗證，特征反應(yīng)：靈敏度高，方法簡單，針對性強。沉淀反應(yīng)：氫氧化亞鐵和氫氧化鐵之間的相互轉(zhuǎn)化，是本節(jié)課知識的交叉點和生長點。它既是前面氧化還原思想在氫氧化物中的集中體現(xiàn)，又是二價鐵和三價鐵的檢驗方法之一。在預(yù)習(xí)過程中，學(xué)生可能已經(jīng)猜想到了變色原因可能是氧氣將氫氧化亞鐵氧化，但如何根據(jù)其他證據(jù)推理出變色的原理，傳統(tǒng)實驗方案顯然不行。

總結(jié)學(xué)生發(fā)言，大家只看到了白色沉淀瞬間變?yōu)榛揖G色，并沒有看到最終紅褐色的結(jié)果，引導(dǎo)大家合理推測：可能由于冬天溫度過低，氧氣的溶解度降低，另一方面反應(yīng)速度受溫度影響而大幅度減緩，導(dǎo)致氫氧化亞鐵的氧化不完全。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生，假如氧氣充足，能否觀察到紅褐色沉淀？接著給出設(shè)計方案：吸取部分灰綠色沉淀平鋪在濾紙上，并展示實驗結(jié)果。通過觀察實驗結(jié)果大家進(jìn)一步認(rèn)識到白變灰綠變紅褐，確實由氧氣的氧化導(dǎo)致，空氣中氧氣濃度高，氧化很徹底，溶液中氧氣濃度低，氧化很緩慢。接下來進(jìn)一步發(fā)散思維，如果往硫酸亞鐵溶液中加入少許過氧化鈉粉末，會有什么實驗現(xiàn)象？少部分學(xué)生能夠推斷出直接出現(xiàn)紅褐色沉淀，播放視頻，檢驗是否會出現(xiàn)這一現(xiàn)象。引導(dǎo)大家去思考，可能是過氧化鈉直接氧化了氫氧化亞鐵，也可能是過氧化鈉同水反應(yīng)之后產(chǎn)生的氧氣氧化了氫氧化亞鐵，也可能是二者共同作用。改進(jìn)實驗和問題追問，非常好地幫助學(xué)生進(jìn)行了證據(jù)推理，對氧氣參與反應(yīng)產(chǎn)生更理性的認(rèn)知。

整個探究過程，學(xué)生不斷提出猜想和設(shè)計方案，課堂常常迸發(fā)出一個又一個奇思妙想，但是通過實驗驗證后又殊途同歸，在探究過程中，學(xué)生通過深度思考不斷創(chuàng)生新知，實驗探究培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用新的知識來解決現(xiàn)實問題的能力，從而實現(xiàn)了核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

也許因為各種原因，無法讓每個問題都以實驗的形式進(jìn)行呈現(xiàn)和說明，但一定要讓學(xué)生知道實驗是學(xué)習(xí)化學(xué)的有力工具，是學(xué)習(xí)化學(xué)的靈魂，即便是以記憶為主的常識性知識，如果輔以實驗探究也能碰撞出意想不到的思維火花。

參考文獻(xiàn)：

王星喬，滕瑛巧，汪紀(jì)苗，等.基于化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計[J].聚焦課堂，2017（5）.

編輯 魯翠紅