淺談基于化學核心素養的教學設計思路
——以《Fe2+與Fe3+的轉化》為例

隨著新課程改革的逐步推進，課堂教學模式也逐步由舊的填鴨式、一味地講授式向多形式的教學模式轉化，學生由被動接受知識向主動探究學習進步。本文基于化學核心素養，以《Fe2+與Fe3+的轉化》為例，談談教學設計的思路。

一、對常規教學設計的反思

1.常規教學設計的不足

《Fe2+與Fe3+的轉化》 是以Fe2+與Fe3+之間的轉化為主，兼帶鐵及其化合物性質的一節歸納總結課。對這節課，傳統的教法是教師通過以前的知識積累，直接教授哪些物質可以實現二者之間的轉化，輔以一些典型的實驗幫助學生加深印象，再補充一些新的例子，拓展學生的視野，最后通過書寫一些化學方程式來鞏固所學知識。學生是被動接受，很多同學上課學會了這幾個化學方程式的書寫，過段時間就忘了，或稍微變形卻又傻眼了，對于新情境下的化學方程式書寫，仍然不知所措。

2.需要解決的問題

面對新一輪教學改革，以及勢在必行地對學生化學核心素養培養的背景下，如何讓學生提升關于知識、技能、情感、態度、價值觀等多方面要求的綜合能力，在傳統教學中都不能得到很好地解決。筆者認為應從如下幾個方面入手：

（1）激發學生的學習興趣，讓學生從被動接受化學方程式到主動探究物質變化的轉化。

（2）將已學過的知識主動熟練應用于解決新知識的問題中。

（3）將宏觀物質之間的轉化關系，用微觀的化學微粒間的變化來解釋。

（4）將所學知識與實際應用聯系起來。

二、基于化學核心素養《Fe2+與Fe3+的轉化》的教學設計的思考

1.理論思考

以“全面發展的人”為目標的核心素養，包括文化基礎、自主發展、社會參與這三大層面及人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新這六大素養。化學核心素養包含五個維度：①宏觀辨識與微觀探析，②變化觀念與平衡思想，③證據推理與模型認知，④科學探究與創新意識，⑤科學精神與社會責任。“有人說，什么是素質?”當你把在學校學的知識都忘掉的時候，剩下的就是素質。今天孩子在課堂里學化學，不是讓他成為化學家，我們關注的是，畢業以后，作為一個公民，學過化學和沒學過化學有什么差異？化學能留給他終身受用的東西是什么？這就是核心素養。因此，在本教學設計上，應該考慮更多的是，學生真正能夠收獲什么。

鑒于《Fe2+與Fe3+的轉化》是在學生掌握鐵的氧化物的基本性質、Fe2+和Fe3+的檢驗的基礎上，利用已學的氧化還原反應、離子反應的基礎知識，來進一步學習Fe2+和Fe3+的轉化，深入思考如何解決之前的一系列問題。

2.原因探析與方案構想

（1）創設情境，激發學生的求知欲。原有教學模式下，先以回顧Fe2+和Fe3+的轉化規律作為本節課的開場白，難以激發學生的興趣。與Fe2+和Fe3+的轉化相關的生活情境有很多，如印刷電路板的制作、補血劑的作用、切開的蘋果久置會變黃、利用維生素C去除布料上粘有藍黑墨水污漬等。基于這些生活中的情景素材，創新設計魔術實驗“‘茶水’變‘墨水’”，則讓學生耳目一新，頓生興趣與求知欲。其原理是：茶水中含有大量的鞣酸，遇到FeSO4中的Fe2+立即生成鞣酸亞鐵，鞣酸亞鐵性質不穩定，易被氧化成鞣酸鐵的絡合物，呈藍黑色。加入維生素C后，Fe3+被還原成Fe2+，溶液又恢復茶水的顏色。由此說明Fe2+和Fe3+之間是可以轉化的。

突出“科學探究與創新意識”的設計思路

（2）以氧化還原反應知識儲備解決學習中的新問題。引導學生用氧化還原反應原理的模型認知，從化合價的角度分析，Fe3+向Fe2+轉化，需要加入的試劑是還原劑；Fe2+向Fe3+轉化，需要加入的試劑是氧化劑。學生很自然地就會往下思考：符合條件的還原劑及氧化劑究竟有哪些呢？列舉出的還原劑與Fe3+反應確實可以發生嗎？如何去證明呢？在氧化劑與Fe2+反應中存在同樣的疑問。為了便于觀察，老師建議選擇現象變化明顯的實驗進行驗證。在Fe3+向 Fe2+轉化， 加入的還原劑可以是 Cu、Fe、KI、SO2等。選擇用I-與Fe3+反應，同時又出現了新的問題：如何驗證氧化產物及還原產物。借以鞏固前面所學Fe3+及Fe2+的檢驗。選取先將無色的KI溶液加入到淺黃色的FeCl3溶液中，溶液變成黃褐色。將此溶液分成兩份，分別加入淀粉溶液、鐵氰化鉀溶液。前者得到藍色溶液，說明反應后有I2生成，后者得到藍色沉淀，說明反應后有Fe2+生成。從而實現了Fe3+向Fe2+轉化。實現Fe2+向Fe3+轉化，加入的氧化劑可以是 Cl2、H2O2溶液、酸性 KMnO4溶液、HNO3溶液等。現以選擇酸性KMnO4溶液為例，實驗過程中將FeSO4溶液滴加到酸性KMnO4溶液中，溶液的紫紅色褪去。已知在酸性溶液中，MnO-4被還原成Mn2+，驗證氧化產物同樣是利用已學知識。如何設計實驗中還有沒有其他微粒參加反應，為下一步探究預設伏筆。

（3）從宏觀現象的變化到微觀本質的分析深入學習新知識。通過學習并掌握這種分析方法，尋求陌生環境下氧化還原反應方程式的書寫技巧，有助于繼續深入學習氧化還原反應知識。為能更加直觀地研究反應本質，采用了手持技術，即pH傳感器測定反應前后H+的濃度變化，以確定H+是否參加反應。實驗前需要控制實驗條件：酸性KMnO4溶液和FeSO4溶液的pH相同，避免因溶液混合引起的pH變化。實驗開始時，將pH傳感器浸泡在酸性KMnO4溶液中，連接好電腦、數據采集器、pH傳感器，設置好需要采集的數據及圖像的橫縱坐標參數，再逐滴滴加FeSO4溶液至溶液紅色褪去，同時引導學生觀察pH數據及圖像中pH的變化。通過實驗，我們會發現pH數據變大了，反映pH數據的線的走勢呈上升狀態。據此分析得出H+參與反應的結論，而且生成了H2O。確定好反應物及生成物之后，再利用已學的氧化還原反應中的得失電子守恒、電荷守恒、原子個數守恒，學生不難寫出反應的離子方程式與化學方程式。上述設計既是對前面所學知識的鞏固，又讓學生克服恐懼心理，提升了陌生情境下的化學方程式的書寫技能。

突出“變化觀念與平衡思想”的設計思路

突出“宏觀辨識與微觀探析”的設計思路

（4）理論聯系實際、學以致用。學習完以上知識，學生便不難解釋生活情境：印刷電路板的制作、補血劑的作用、切開的蘋果久置會變黃等現象，知曉其實質就是Fe2+與Fe3+的轉化，呼應本節課開頭的情境，此外還可以解決一些實際問題。如在實驗室，FeSO4溶液需不需要特殊的保存方法？為什么？

三、對以上設計的評價

本教學設計，是在前一章氧化還原反應、離子反應的基本原理和規律之后的新課，將既抽象又有深度和難度的兩塊內容的學習貫穿整個高中，實現難度螺旋式上升，符合學生認知特點和規律，具有適切性。

本教學設計中的實驗探究，選取的都是現象非常明顯的案例，引導學生從宏觀現象的變化，探析微觀粒子變化的本質，體現了化學核心素養中“宏觀辨識與微觀探析”“科學探究與創新意識”“變化觀念與平衡思想”幾個維度，具有一定的深入性。

筆者認為以上兩個探究任務的方案構想，現象明顯、直觀，操作簡單，且可重復，具有一定的有效性。