利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)落實(shí)“教學(xué)做合一”提升化學(xué)核心素養(yǎng)

葉永鑫

摘要：以“Fe2+與Fe3+的檢驗(yàn)與轉(zhuǎn)化”一課中的教學(xué)片段為例，結(jié)合陶行知先生“教學(xué)做合一”的思想，通過設(shè)計(jì)教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生小組合作實(shí)驗(yàn)的方法讓學(xué)生參與到課堂中來，讓教師在“做中教”，學(xué)生在“做中學(xué)”，讓核心素養(yǎng)的提升落地到“教、學(xué)、做”的過程中來。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)做合一;核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1008-0546（ 2021）01-0081-02

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.022

著名教育學(xué)家陶行知先生說過：“教學(xué)做是一件事，不是三件事。我們要在做上教，在做上學(xué)。在做上教的是先生;在做上學(xué)的是學(xué)生。”“教學(xué)做合一，做是學(xué)的中心，也是教的中心。”具體到化學(xué)學(xué)科的課堂教學(xué)中，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要在課堂中積極融人化學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從眼、耳、口、手、腦等多個(gè)維度行動(dòng)起來[1]。在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，提出了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的5個(gè)方面。學(xué)生核心素養(yǎng)的提升需要教師將教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)生活實(shí)際緊密結(jié)合起來，需要教師和學(xué)生共同開展高水平的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)[2]。下面，筆者將結(jié)合自身執(zhí)教的“Fe2+與Fe3+的檢驗(yàn)與轉(zhuǎn)化”一課中的教學(xué)片段，談?wù)劺没瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)，落實(shí)“教學(xué)做合一”思想，提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

一、教師演示實(shí)驗(yàn)，激活學(xué)生思維

教學(xué)片段一：鐵肥溶液變黃，引發(fā)學(xué)生思考

[師]植物缺少鐵元素會(huì)引起葉片發(fā)黃，此時(shí)可以使用有效成分為FeSO4的鐵肥溶液來給植物補(bǔ)鐵。在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)，久置的鐵肥溶液由基本無色變?yōu)辄S色。請大家想一想可能是什么原因？能有方法驗(yàn)證嗎？

[生]含F(xiàn)e2+的溶液顯淺綠色，含F(xiàn)e3+的溶液顯黃色，應(yīng)該是Fe2+被空氣氧化成了Fe3+。

[師]依次展示新配置的FeSO4溶液、FeCl，溶液、茶葉水、將一滴FeCl3溶液滴人5mL蒸餾水后形成的溶液，并提問：此時(shí)僅靠觀察還能說明Fe3+的存在嗎？

[生]直接觀察顏色的方法有時(shí)可靠度較低，可能受到濃度或者其他物質(zhì)的干擾，可以改用滴加NaOH溶液的方法，如果有Fe3+，則會(huì)生成紅褐色沉淀。

[演示實(shí)驗(yàn)1]向兩支潔凈的試管中各加入2mL的FeCl3溶液和鐵肥溶液，再依次滴人5滴NaOH溶液。盛有FeCl3溶液的試管中出現(xiàn)紅褐色沉淀，盛有鐵肥溶液的試管中出現(xiàn)灰綠色沉淀。

[師]這個(gè)對比實(shí)驗(yàn)中鐵肥溶液沒有出現(xiàn)剛才預(yù)計(jì)的紅褐色沉淀，反而出現(xiàn)了灰綠色沉淀，有可能是什么原因？能證明你的猜想嗎？

[生]說明用NaOH溶液檢驗(yàn)Fe3+也有局限性，鐵肥溶液中有其他離子對Fe3+的檢測產(chǎn)生了干擾，有可能是Fe2+遇堿生成了灰綠色沉淀。可以用FeSO4溶液和NaOH溶液驗(yàn)證。

[演示實(shí)驗(yàn)2]向一支潔凈的試管中加入2mL的FeSO4溶液，再滴人5滴NaOH溶液，試管中出現(xiàn)灰綠色沉淀。

[師]從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中確實(shí)說明了Fe2+對Fe3+的檢驗(yàn)產(chǎn)生了干擾。老師向大家介紹一個(gè)新的試劑：KSCN溶液，它可以用來特征性地檢驗(yàn)Fe3+，且不受Fe2+的干擾。

[演示實(shí)驗(yàn)3]向三支潔凈的試管中各加入2mL的FeCl3溶液、FeSO4溶液和鐵肥溶液，再依次滴人2-3滴KSCN溶液。盛有FeC13溶液的試管中溶液變?yōu)檠t色，盛有FeSO4溶液的試管中溶液不變色，盛有鐵肥溶液的試管中溶液變?yōu)榧t色。

[生]久置的鐵肥溶液中確實(shí)有Fe3+;用KSCN溶液來檢驗(yàn)Fe3+靈敏度更高，準(zhǔn)確度也更高。

[設(shè)計(jì)意圖]在本環(huán)節(jié)中，學(xué)生雖未真正動(dòng)手，但是教師通過3個(gè)演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、表達(dá)、聆聽，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的眼、耳、口、腦，讓學(xué)生參與到了對鐵肥溶液中是否含有Fe3+這一問題的證明過程中。在這個(gè)教學(xué)過程中，教師唯一教給學(xué)生的是KSCN溶液對Fe3+的特征性檢驗(yàn)，而且這一知識(shí)的教授是建立在學(xué)生參與到課堂中，認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有的檢驗(yàn)方法存在缺陷時(shí)提出的。在3個(gè)演示實(shí)驗(yàn)中，后一個(gè)實(shí)驗(yàn)都是對前一個(gè)實(shí)驗(yàn)不足之處的修正，三種檢驗(yàn)方法的相互對比之間，學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)KSCN溶液對Fe3+的檢驗(yàn)具有靈敏度高，準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。

從發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的角度上來看，學(xué)生從溶液的顏色判斷所含微粒，是從觀察宏觀表象到探析微觀原因的進(jìn)步;學(xué)生對3個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的觀察、分析、對比、推理，是尋找證據(jù)證明猜測的過程，是對證據(jù)推理能力的提升;學(xué)生在此過程中經(jīng)歷了“初步確定方案→實(shí)踐→未達(dá)預(yù)期→分析干擾因素并排除→新方案或優(yōu)化方案……”這一螺旋上升的思維和實(shí)踐過程，初步建立了對物質(zhì)檢驗(yàn)方案選擇的認(rèn)知模型[3]。

二、小組合作實(shí)驗(yàn)，提升核心素養(yǎng)

教學(xué)片段二：復(fù)現(xiàn)鐵肥變黃，加強(qiáng)小組合作

[師]通過剛才的實(shí)驗(yàn)，我們已經(jīng)可以確認(rèn)久置的鐵肥中含有Fe3+。剛才也有同學(xué)已經(jīng)提到應(yīng)該是Fe2+被空氣氧化生成了Fe3+。請大家根據(jù)提供的試劑，復(fù)現(xiàn)這一過程，并且確認(rèn)該過程已經(jīng)發(fā)生。

提供試劑：FeS04溶液、FeCl3溶液、KSCN溶液、H2O2溶液、酸性KMnO4溶液、鐵粉、銅粉。

[生]小組討論，形成方案，合作實(shí)驗(yàn)，匯報(bào)結(jié)論。如圖1所示。

[師]這兩種方案中都實(shí)現(xiàn)了將Fe2+氧化為Fe3+，并且通過KSCN溶液證明了這個(gè)過程的發(fā)生。我們再仔細(xì)對比這兩種方案，能否從中得到啟示：如果想要證明一份未知溶液中是否含有Fe2+，應(yīng)該采取哪一種操作方案？為什么？

[生]要先加入KSCN溶液，再加入氧化劑。Fe2+無法直接檢測，被氧化為Fe3+可以通過KSCN溶液檢出。先加KSCN溶液不僅是為了檢出Fe3+，更是為了保證原溶液中不含F(xiàn)e3+，防止它的干擾。

[師]通過這兩組實(shí)驗(yàn)，我們知道了Fe2+是非常容易被氧化的，常見的可以將其氧化的氧化劑有：氧氣、H2O2溶液、酸性KMnO4溶液等……

[板書]如圖2所示

[設(shè)計(jì)意圖]在這個(gè)教學(xué)片段中，學(xué)生通過小組合作的形式復(fù)現(xiàn)了鐵肥溶液變黃的過程，并通過KSCN溶液驗(yàn)證了Fe3+的產(chǎn)生。這項(xiàng)任務(wù)的完成，意味著學(xué)生動(dòng)用了“氧化還原反應(yīng)”和“物質(zhì)檢驗(yàn)”的相關(guān)知識(shí)，用已有知識(shí)指導(dǎo)自身的實(shí)踐體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了將“學(xué)”應(yīng)用于“做”。同時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生對比兩種方案中，哪一種方案更適合檢驗(yàn)未知溶液中是否含有Fe2+，從學(xué)生的“做”出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步用于解決實(shí)際問題。

通過這組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)到了物質(zhì)的轉(zhuǎn)化是普遍存在的，轉(zhuǎn)化過程的發(fā)生是有條件的，轉(zhuǎn)化過程的圖示則是對物質(zhì)世界高度概括的一種模型。對Fe2+檢驗(yàn)方法的探討則幫助孩子形成化學(xué)學(xué)科的思想和方法，促進(jìn)學(xué)生形成物質(zhì)檢驗(yàn)過程中所需的縝密思維：不僅需要選對試劑，而且在使用多種試劑時(shí)還需考慮試劑添加順序帶來的影響[4]。

三、反思與總結(jié)

無論是教師的演示實(shí)驗(yàn)，還是學(xué)生的小組合作實(shí)驗(yàn)，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)對該實(shí)驗(yàn)所起到的效果和最終目的有明確的認(rèn)識(shí)。再小、再簡單的演示實(shí)驗(yàn)也應(yīng)當(dāng)有它存在的目的，也應(yīng)當(dāng)啟發(fā)學(xué)生參與到對課堂的思考中來。例如：將1滴FeCl，溶液滴人5mL蒸餾水中，將這份溶液與原本的FeCl溶液作對比，學(xué)生即可發(fā)現(xiàn)：觀察顏色所得結(jié)論的可靠性并不十分準(zhǔn)確。由此便可順理成章地引出加堿沉淀法。而對比向FeCl3溶液和鐵肥溶液中加入NaOH溶液的現(xiàn)象，也是為了讓學(xué)生直觀地感受到一種檢測方法在不同情況下可能準(zhǔn)確度有差異。此時(shí)學(xué)生雖未真正動(dòng)手做，但教師的操作其實(shí)都是在學(xué)生給出的方案中進(jìn)行的。學(xué)生真正參與到了課堂中，與教師進(jìn)行問答溝通，對知識(shí)的記憶和掌握也更加牢固。

在學(xué)生真正動(dòng)手做的小組合作實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)當(dāng)對實(shí)驗(yàn)的過程有所預(yù)設(shè)，但在學(xué)生操作的過程中要給他們一定的自由度。例如在重現(xiàn)鐵肥變黃，并驗(yàn)證Fe3+生成的過程中，教師不對學(xué)生添加試劑的順序進(jìn)行提示。學(xué)生使用兩種不同方案得到了相同的結(jié)果，但只要教師一提問：“如果將FeSO4溶液替換成未知的溶液，如何檢驗(yàn)Fe2+？”學(xué)生就能想到試劑的添加順序有時(shí)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著不同的影響，也就建立了更加完善的事實(shí)證據(jù)鏈，對于物質(zhì)檢驗(yàn)的認(rèn)知水平也得到了提升。

化學(xué)科學(xué)誕生于生產(chǎn)生活實(shí)踐，因此學(xué)生對化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)也離不開化學(xué)實(shí)驗(yàn)。缺少化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課堂學(xué)生會(huì)覺得無趣，失去了學(xué)生注意力的課堂自然也失去了靈魂。化學(xué)實(shí)驗(yàn)不能只是課堂中的裝飾，應(yīng)當(dāng)通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生“動(dòng)起來”，和教師進(jìn)行交流。這樣才能讓學(xué)生在“做中學(xué)”，讓教師在“做中教”，學(xué)生核心素養(yǎng)的提升才能得到落實(shí)。

參考文獻(xiàn)

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[3]何建平，在“教學(xué)做合一”中優(yōu)化思維品質(zhì)提升創(chuàng)新能力——高中化學(xué)“乙烯”教學(xué)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教與學(xué)，2016 （10）：73-74，80

[4]任潤武.如何通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)落實(shí)核心素養(yǎng)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2020（4）：58-59