幫助學生建構認識物質性質的角度

高利娜 何彩霞

摘要：針對高中化學必修1“鐵及其化合物”知識的教學，從物質類別和核心元素化合價二維圖的建立及完善，建構認識物質性質的角度。從學生熟悉的多種含鐵物質落實二維圖相應位置出發，通過Fe的性質的學習，引導學生從物質類別和核心元素化合價角度認識物質的性質，基于物質類別通性和氧化還原反應原理，預測和分析鐵的氧化物、氫氧化物、鐵鹽和亞鐵鹽的性質，完成含鐵物質的相互轉化，學會認識物質性質的兩個角度。

關鍵詞：鐵及其化合物;認識角度;物質性質

文章編號：1008-0546（2019）12-0070-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.021

“常見的無機物及其應用”是高中化學課程中的一個重要主題。其中，“鐵及其化合物”這部分內容知識點多、難度大，是核心內容之一?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版）》要求：認識元素可以組成不同種類的物質，根據物質的組成和性質可以對物質進行分類;同類物質具有相似的性質，一定條件下各類物質可以相互轉化;認識元素在物質中可以具有不同價態，可通過氧化還原反應實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化;了解物質在生產、生活中的應用;了解通過化學反應可以探索物質性質、實現物質轉化?！拌F及其化合物”的學習重視引導學生從物質類別和核心元素化合價的角度實現物質轉化，幫助學生建構認識物質性質的兩個角度，其學習方法將為非金屬及其化合物的學習奠定基礎。為此，本文就高中化學必修1“鐵及其化合物”教學展開探討。

一、單元主題及知識分析

“鐵及其化合物”這一單元主題源于對人教版化學必修1第三章的加工和整合。鐵及其化合物的性質和轉化與生產、生活聯系緊密?！拔镔|性質”是核心，物質性質決定了物質的用途、制法、保存等。不認識物質性質，就不可能理解物質的應用，而物質的性質可從物質類別、核心元素化合價的角度加以認識。為此，通過鐵及其化合物用途的了解和物質類別核心元素化合價二維圖的建立及完善學習含有同種元素不同物質的重要性質及相互轉化關系（圖1）。

二、單元教學目標及教學整體思路

在初中化學的學習中，學生已經初步接觸了不少含鐵元素的物質，如Fe、Fe2O3、Fe3O4、FeCl3、FeSO4等，也知道鐵與氧氣、酸、硫酸銅反應、CO還原Fe2O3、硫酸除鐵銹（Fe2O3）。但是學生對含鐵物質的性質及轉化的認識是零散的、膚淺的，并沒有形成系統的認識，不能從一種物質的性質遷移到一類物質的性質。在高中化學必修1階段，學生能對常見的物質進行分類，對離子反應、氧化還原反應等基本概念有一定的認識，對認識物質性質的兩個角度有一定的了解。學生有一定的生活體驗，對鐵及其化合物的用途有所了解，如熱敷袋（Fe）、濕法煉銅、鐵制品（鐵鏈子、鐵鍋）、煉鐵（Fe2O3）等。

“鐵及其化合物”屬于典型的元素化合物知識，且比“鈉及其化合物”的知識點多，難度大。在學習“鈉及其化合物”的過程中，學生對于物質性質的認識更多地停留在物質類別的角度，還未完全建構認識物質性質的兩個角度。鐵元素屬于典型的變價金屬元素，所以在學習過程中學生需要重點發展從核心元素化合價認識物質性質的角度，自主建構和完善認識物質性質的兩個角度——物質類別和核心元素化合價，并將其遷移到其他元素化合物的學習中。

基于上述分析，本單元教學目標主要如下：

（1）通過查閱資料，了解鐵及其化合物的存在及在生產生活中的廣泛應用。

（2）通過分析鐵單質與不同物質的反應，建構從物質類別、核心元素化合價認識物質性質的兩個角度，依據復分解反應和氧化還原反應原理預測鐵的氧化物、氫氧化物、鐵鹽和亞鐵鹽的化學性質和變化。其中，建構認識物質性質的兩個角度為教學重點;從兩個角度預測物質的化學性質和說明物質的轉化路徑為教學難點。

以教學目標為導向，本單元教學重在幫助學生建構認識物質性質的兩個角度，即從學生熟悉的Fe與不同物質的反應出發，在學習過程中引導學生多角度認識化學反應，預測鐵的氧化物、氫氧化物、鐵鹽和亞鐵鹽的化學性質時，進一步引導學生基于兩個角度實現認識物質的性質和物質轉化的思路和方法。

三、單元教學設計下的課時教學實踐

基于單元教學設計的目標，本單元第一課時學習Fe與O2、H⁺、Cu²⁺、Cl2、H2O（g）的反應，幫助學生從Fe屬于金屬單質及Fe元素化合價升高表現還原性建構認識物質性質的兩個角度，其教學思路如圖2所示。

本節課的內容主線——認識二維圖。通過學生將鐵及其化合物（Fe（OH）2、Fe2O3、Fe3O4、FeCl3、Fe、FeSO4、FeCl2、Fe（OH），）整理在二維圖的過程中逐步達成。首先學生標出各物質中核心元素Fe的化合價，同時再關注物質的類別，落在相應的坐標位置。

設計意圖：這樣的思考過程隱藏著認識物質的思維角度——核心元素化合價及物質類別，初步認識二維圖并形成認識物質性質的方法。同時也關注學生的實際獲得，注重培養學生的獨立思考能力。

本節課的內容主線——認識Fe的性質。首先通過3個學生初中學過的與Fe相關的方程式，標出方程式中核心元素Fe的化合價，讓學生初步體會Fe屬于金屬單質具有還原性，同時介紹Fe與cl2的反應，認識不同氧化劑的氧化能力不同。

設計意圖：分析物質性質的時候，首先要關注物質的類別，其次要關注物質中核心元素的化合價，體會對具體物質性質的研究需建立“物質類別”和“核心元素化合價”兩個角度。

本節課板書設計如圖3所示。

四、教學實施情況與教學反思

1.學生學習情況的課后調查與分析

課后，通過讓學生完成“課終卡”的方式對兩個班66名學生的學習情況進行了調查（見表2）。通過調查發現，關于Fe 100%的學生都能說出Fe屬于金屬單質和具有還原性;預測Fe3O4的性質時，85.2%的學生認為屬于氧化物可與酸反應，Fe化合價為1個+2價、2個+3價可與還原劑反應，說明學生在預測物質性質的思考方向上明確了很多，已經學會從物質類別和核心元素化合價兩個角度進行思考;分析Fe²⁺與H2O2的反應時，79.4%的學生會從化合價升降的角度預測產物為Fe3+和H2O，說明學生在這節課的學習過程中掌握了從化合價的角度判斷生成物。

2.教學中的關鍵事件及分析

從化合價的角度分析生成物是氧化還原反應原理的具體應用之一。所以教師預設的教學過程是通過資料介紹銀白色表面生成黑色Fe3O4，學生結合資料書寫淬火工藝化學方程式，以降低學生的難度。在實際的教學中，大部分學生能夠寫出另一生成物為H2，但關于生成物為H2的理論依據，大多數學生毫無思路，只有部分學生說是因為元素守恒。不過問題的拋出是想讓學生類比Na與H2O反應時產生H2的分析原理，學生的回答也給教師帶來了一些震撼。當時教師立即書寫了一個方程式NO2+H2O-HNO3+NO，引導學生從元素守恒的角度分析這個反應的產物是行不通的，給學生造成認知沖突，然后引導學生從化合價的角度重新認識反應。突破這個困惑點之后，教學順利進行。課后的調查結果說明，絕大多數的學生學會了判斷生成物的新視角——化合價。

這次事件說明，上好一節課備課是關鍵，而備課時教師既要備知識，更要備學生，要根據學生的實際情況制定相應的教學策略。在預設的難點上，教師只關注了自己所關注的難點，認為學生已經學過Na與H2O的反應，應該掌握了從化合價的角度分析生成物，顯然教師對學生知識點的把握略有偏差，在備學生的環節需要更多地站在學生的角度思考教學。

3.本課例研究的體會

這次的教學打破了傳統教學的習慣，真正地實現了從單課時教學走向單元教學。這樣的設計避免了傳統課時教學中知識點的孤立學習和機械學習，有利于教學過程的設計和實施，提高教學質量和效率，更有利于學生科學素養的全面發展，培養學生知識遷移和分析解決問題的能力。

本單元圍繞鐵及其化合物在生產生活中的應用展開教學，學習含有同種元素不同物質的重要性質及相互轉化關系。在學習的過程中，從二維圖的初始建構及利用二維圖預測物質的性質等活動，重在引導學生從核心元素化合價和物質類別的角度認識和應用氧化還原反應原理和復分解反應實現物質轉化，促進學生形成認識物質性質的角度。