基于真實(shí)情境的高三元素化合物復(fù)習(xí)策略

■林增輝

一、研究背景

很多學(xué)生都覺(jué)得元素化合物易學(xué)難記[1]，而在一輪復(fù)習(xí)中，元素化合物的教學(xué)問(wèn)題更為突出，一方面，學(xué)生既要重溫必修模塊所學(xué)的典型元素化合物的內(nèi)容，也要融合選修模塊中所學(xué)的知識(shí)，知識(shí)面更廣，知識(shí)點(diǎn)更多；另一方面，高考對(duì)元素化合物的考查，既關(guān)注基礎(chǔ)性，也關(guān)注綜合性，著重考查學(xué)生獨(dú)立思考和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力[2]。因此在一輪復(fù)習(xí)中，既要回顧重點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)，構(gòu)建知識(shí)體系，也要讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用記憶性的知識(shí)，分析、解決具體的問(wèn)題，達(dá)到高考考查要求。

元素化合物的知識(shí)屬于事實(shí)性?xún)?nèi)容，其內(nèi)容形式單一，如何賦予元素化合物更為豐富的意義呢？筆者認(rèn)為，如果將元素化合物質(zhì)的內(nèi)容放在實(shí)際的應(yīng)用情境中，充分地體現(xiàn)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，則更能利于提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力，更具有驅(qū)動(dòng)力和挑戰(zhàn)性[3]。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017 版)》提出，倡導(dǎo)真實(shí)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力[4]。因此，在一輪復(fù)習(xí)中，創(chuàng)造真實(shí)情境，應(yīng)該有助于提高元素化合物復(fù)習(xí)的效率。

那如何創(chuàng)設(shè)真實(shí)有效的問(wèn)題情境呢？單旭峰通過(guò)分析近年來(lái)的高考題，指出高考化學(xué)情境素材主要來(lái)源有日常生活、生產(chǎn)環(huán)保、學(xué)術(shù)探索、實(shí)驗(yàn)探究和化學(xué)史幾個(gè)方面[5]。在上述的情境素材中，學(xué)生對(duì)日常生活的情境比較熟悉，能較快地調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，對(duì)提高課堂的趣味性有很大幫助；實(shí)驗(yàn)探究方面的情境，也是學(xué)生比較熟悉的內(nèi)容，在條件允許的情況下，可以通過(guò)重溫實(shí)驗(yàn)過(guò)程，強(qiáng)化學(xué)生的觀察、分析能力；而生產(chǎn)環(huán)保、學(xué)術(shù)探索及化學(xué)史方面的內(nèi)容，學(xué)生往往需要通過(guò)間接的方式獲得，在使用這類(lèi)情境素材時(shí)，應(yīng)注意學(xué)生對(duì)素材的熟悉程度，可盡量使用學(xué)生曾經(jīng)接觸過(guò)的內(nèi)容，避免使用背景內(nèi)容過(guò)多或?qū)W生陌生的情境素材，以免擠占太多的復(fù)習(xí)時(shí)間。因此，在一輪復(fù)習(xí)中，應(yīng)通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，將元素化合物的知識(shí)融入情境中，提煉出富有學(xué)科意義的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題，學(xué)會(huì)運(yùn)用化學(xué)語(yǔ)言、化學(xué)符號(hào)準(zhǔn)確描述化學(xué)變化的過(guò)程，改變?cè)鼗衔镏R(shí)形式的單一性，賦予化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用維度，豐富學(xué)生記憶、理解和應(yīng)用的方式，達(dá)到發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

二、基于真實(shí)情境的復(fù)習(xí)模式

基于真實(shí)情境的元素化合物復(fù)習(xí)策略主要包含四個(gè)步驟，其思維流程如圖1所示。首先，引導(dǎo)學(xué)生利用樹(shù)狀分類(lèi)法，列舉出元素的典型單質(zhì)及化合物，點(diǎn)面結(jié)合，建立基本的物質(zhì)框架；其次，引導(dǎo)學(xué)生列舉與物質(zhì)相關(guān)的情境，賦予化學(xué)知識(shí)的具體意義；再次，結(jié)合知識(shí)與情境，提煉有針對(duì)性的課堂問(wèn)題；最后，引導(dǎo)學(xué)生分析探討問(wèn)題、解決問(wèn)題。

圖1 基于真實(shí)情境的復(fù)習(xí)模式

（一）利用樹(shù)狀分類(lèi)法進(jìn)行物質(zhì)分類(lèi)

元素化合物種類(lèi)繁多，這是容易導(dǎo)致知識(shí)碎片化的重要因素，也是一輪復(fù)習(xí)中需要解決的問(wèn)題。在復(fù)習(xí)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用熟悉的樹(shù)狀分類(lèi)法，自主列舉出元素的單質(zhì)、氧（氫）化物、酸、堿、鹽中的典型物質(zhì)(含同類(lèi)不同態(tài)價(jià)態(tài)的物質(zhì))，在樹(shù)狀分類(lèi)法的基本框架中，可建立起類(lèi)別、價(jià)態(tài)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到點(diǎn)面結(jié)合，有效地避免出現(xiàn)雜亂無(wú)章的狀況，提高學(xué)生復(fù)習(xí)的有效性。同時(shí)，學(xué)生在回憶、列舉及同學(xué)討論過(guò)程中，也是對(duì)舊知識(shí)的一次喚醒，能促進(jìn)學(xué)生自主地進(jìn)行物質(zhì)框架建構(gòu)。

（二）引導(dǎo)學(xué)生列舉情境素材

知識(shí)的情境化是知識(shí)意義化的途徑，引導(dǎo)學(xué)生在課堂上針對(duì)某一類(lèi)或某一種物質(zhì)，列舉出與物質(zhì)相關(guān)的情境素材，將對(duì)物質(zhì)的符號(hào)認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化成為理解與應(yīng)用，拓展了對(duì)化學(xué)知識(shí)理解的廣度和深度。而對(duì)于情境的類(lèi)型，可以是實(shí)驗(yàn)的情境，也可以是生活、生產(chǎn)活動(dòng)的情境，或者是中華傳統(tǒng)文化的情境，只要是能充分地體現(xiàn)學(xué)科知識(shí)意義的有益情境素材，都可以應(yīng)用到課堂上，提高課堂教學(xué)的生動(dòng)性和有效性。

（三）基于學(xué)科素養(yǎng)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題

促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展是課堂的追求，而化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)必須以化學(xué)知識(shí)為載體，因此在基于情境設(shè)問(wèn)過(guò)程中，應(yīng)充分挖掘?qū)W科知識(shí)中所蘊(yùn)含的學(xué)科素養(yǎng)，將發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)作為提問(wèn)、討論的出發(fā)點(diǎn)。值得注意的是，作為高考的一輪復(fù)習(xí)，和新授課有著不同的教學(xué)目標(biāo)，在設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)綜合考慮高考對(duì)學(xué)生在知識(shí)、能力方面的要求，提高一輪復(fù)習(xí)備考的針對(duì)性。

（四）問(wèn)題探討與過(guò)程描述

對(duì)于元素化合物來(lái)說(shuō)，既要讓學(xué)生掌握分析問(wèn)題的原理，也要讓學(xué)生能運(yùn)用化學(xué)語(yǔ)言、化學(xué)符號(hào)（例如化學(xué)方程式）描述化學(xué)變化過(guò)程。因此，在問(wèn)題分析過(guò)程中，對(duì)于理論性的問(wèn)題，要充分運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等相關(guān)理論，深入探討物質(zhì)的性質(zhì)以及物質(zhì)變化的原理；而對(duì)于實(shí)驗(yàn)情境的問(wèn)題，則要強(qiáng)化學(xué)生對(duì)常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、使用的能力，掌握物質(zhì)分離提純、物質(zhì)制備、物質(zhì)檢驗(yàn)的常規(guī)操作流程，能理解、分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所涉及的化學(xué)原理；而在整個(gè)問(wèn)題探討過(guò)程中，應(yīng)有意識(shí)地訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用化學(xué)語(yǔ)言的能力，特別是強(qiáng)化學(xué)生文字表達(dá)、化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)的能力。

三、基于真實(shí)情境的教學(xué)實(shí)施——以“鐵及其化合物”為例

（一）教學(xué)內(nèi)容與學(xué)情分析

在一輪復(fù)習(xí)中，“鐵及其化合物”有著重要的地位。其一，鐵是一種常見(jiàn)而且應(yīng)用性廣的元素，在高考中一直都是熱門(mén)的考查對(duì)象；其二，鐵是一種多價(jià)態(tài)元素，物質(zhì)種類(lèi)較多，有利于從多角度考查物質(zhì)的轉(zhuǎn)化；其三，在這一節(jié)中，考查內(nèi)容可涉及中華傳統(tǒng)文化，也可涉及現(xiàn)代的化學(xué)工業(yè)，既考查了物質(zhì)在生活中的應(yīng)用，也考查了物質(zhì)的制備、物質(zhì)的檢驗(yàn)，有利于對(duì)元素化合物的綜合性考查；其四，在高考中，鐵及其化合物的考查內(nèi)容，已經(jīng)超越了必修模塊的要求，例如鐵鹽水解的應(yīng)用、電解法制備Fe(OH)2，這些都是選修模塊的內(nèi)容，在復(fù)習(xí)過(guò)程中，應(yīng)充分整合必修和選修模塊的內(nèi)容，充分發(fā)揮鐵元素在高中化學(xué)知識(shí)體系中的作用；其五，作為一種承載多元考查視角的元素，也有利于充分發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，例如物質(zhì)制備、物質(zhì)檢驗(yàn)方面，充分體現(xiàn)了“科學(xué)探究”的學(xué)科素養(yǎng)，而還原性鐵粉、鐵鹽在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，則充分體現(xiàn)了“社會(huì)責(zé)任”的學(xué)科素養(yǎng)。因此在一輪復(fù)習(xí)過(guò)程中，應(yīng)深入研究教材、課程標(biāo)準(zhǔn)和高考題，提高教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性和備考的精準(zhǔn)性。

對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，元素化合物的學(xué)習(xí)一直都存在以下幾個(gè)問(wèn)題。首先，對(duì)典型元素及其化合物的學(xué)習(xí)不夠深入，多數(shù)僅停留在背化學(xué)方程式和刷題的層次，沒(méi)有從微觀視角審視物質(zhì)的變化原理，沒(méi)有根據(jù)物質(zhì)類(lèi)別、價(jià)態(tài)規(guī)律形成物質(zhì)變化推斷的思維模式，只掌握淺層次的碎片化知識(shí)。其次，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，往往只停留在化學(xué)符號(hào)的層次，不能將“性質(zhì)”與“應(yīng)用”進(jìn)行有意義的連接，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程缺乏認(rèn)識(shí)化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，不能充分感受化學(xué)在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展中所起的作用，不能激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，缺乏投身化學(xué)科研的動(dòng)力。因此，在一輪復(fù)習(xí)中，應(yīng)充分考慮上述的問(wèn)題，通過(guò)情境化的問(wèn)題，將學(xué)生帶入飽含化學(xué)意義的氛圍中，思考、分析和解決化學(xué)的實(shí)際問(wèn)題，并逐步提高利用化學(xué)語(yǔ)言、符號(hào)描述化學(xué)過(guò)程的能力。

（二）教學(xué)目標(biāo)

(1)利用樹(shù)狀分類(lèi)法，列舉鐵單質(zhì)及常見(jiàn)的化合物，點(diǎn)面結(jié)合，建構(gòu)基本的物質(zhì)體系框架；(2)列舉鐵單質(zhì)及典型化合物在化學(xué)實(shí)驗(yàn)、生活生產(chǎn)中的特性或應(yīng)用的情境素材，認(rèn)識(shí)鐵及其化合物在人類(lèi)文明發(fā)展中所起的重要作用；(3)根據(jù)物質(zhì)變化、價(jià)態(tài)變化規(guī)律，分析鐵單質(zhì)及典型化合物在化學(xué)實(shí)驗(yàn)、生活生產(chǎn)中變化過(guò)程的原理，并準(zhǔn)確運(yùn)用化學(xué)語(yǔ)言、化學(xué)符號(hào)描述其過(guò)程。

（三）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

引導(dǎo)學(xué)生列舉鐵單質(zhì)及典型的化合物，列舉具體的應(yīng)用情境素材，結(jié)合情境素材，提出了若干問(wèn)題（表1只陳述了情境或問(wèn)題要點(diǎn)），和學(xué)生一起分析和描述每個(gè)情境中的化學(xué)問(wèn)題，并由學(xué)生書(shū)寫(xiě)其中比較重要的化學(xué)方程式，具體情況如表1所示。

表1 鐵及其化合物教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

（四）教學(xué)過(guò)程實(shí)施

限于篇幅，在此只以“鐵單質(zhì)”的內(nèi)容為例，呈現(xiàn)教學(xué)實(shí)施過(guò)程。

【教師提問(wèn)】在我們的生活中，用量最多的合金是什么呢？

【學(xué)生回答】鐵合金。

【教師提問(wèn)】那鐵在我們的生活、生產(chǎn)過(guò)程中有哪些作用呢？

【學(xué)生回答】作為生產(chǎn)工具、生活用品，用于古代濕法制銅、袋裝食品除氧劑等。

【教師提問(wèn)】同學(xué)們能結(jié)合鐵的性質(zhì)，分析上述應(yīng)用的原理，并寫(xiě)出相關(guān)的化學(xué)方程式嗎？

【學(xué)生回答】（1）生產(chǎn)工具、生活用品：鐵具有硬度大、熔點(diǎn)高、延展性良好等物理性質(zhì)；（2）濕法制銅：鐵的金屬性比銅活潑，可以置換出銅單質(zhì)Fe+CuSO4Cu＋FeSO4；（3）袋裝食品除氧劑：鐵是比較活潑的金屬，鐵粉能與袋裝食品中的氧氣反應(yīng)4Fe+3O22Fe2O3。

【教師點(diǎn)評(píng)】同學(xué)們能結(jié)合鐵的主要物理性質(zhì)和主要化學(xué)性質(zhì)，分析其常見(jiàn)的用途，并能用化學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行描述，非常好。從化學(xué)性質(zhì)的角度，鐵具有比較強(qiáng)的還原性，容易失電子，能置換出活動(dòng)順序表中比它弱的金屬，也能和比較活潑的非金屬單質(zhì)O2、Cl2等反應(yīng)，還能和酸反應(yīng)，甚至與水反應(yīng)，大家能寫(xiě)出鐵與水反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎？

【教師點(diǎn)評(píng)】由此可見(jiàn)，鐵有較強(qiáng)的失電子能力，因此，在生活中鐵是比較容易被氧化腐蝕的。同學(xué)們能否寫(xiě)出鐵在潮濕環(huán)境中被腐蝕時(shí)所發(fā)生的反應(yīng)方程式嗎？

【學(xué)生回答】如果是酸性環(huán)境，發(fā)生析氫腐蝕，反應(yīng)方程式為Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑，如果是在弱酸性、中性或堿性環(huán)境中，發(fā)生吸氧腐蝕，反應(yīng)方程式為2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2。

【教師點(diǎn)評(píng)】同學(xué)們回答得非常好，那同學(xué)們能否理解發(fā)生這兩種腐蝕方式的本質(zhì)區(qū)別嗎？ （學(xué)生搖頭，筆者接著講解）我們剛才分析鐵的性質(zhì)時(shí)，講到鐵既能和酸反應(yīng)，也能和氧氣反應(yīng)，但我們也知道，物質(zhì)的氧化性除了和本身性質(zhì)有關(guān)外，也和物質(zhì)的濃度有關(guān)，在潮濕環(huán)境中，氧氣的濃度基本是不變的，其濃度也是比較低的，氧化性比較弱，但當(dāng)鐵表面的水膜中H+濃度比較高時(shí)，H+的氧化性便超過(guò)了氧氣的氧化性，H+便先和鐵發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)H+濃度較低時(shí)，氧氣氧化性的優(yōu)勢(shì)便表現(xiàn)出來(lái)了，則能發(fā)生吸氧腐蝕。

【教師提問(wèn)】既然鐵容易被氧化，那我們有沒(méi)有什么辦法對(duì)鐵進(jìn)行保護(hù)呢？

【學(xué)生回答】保持鐵表面潔凈干燥、刷油漆，或者用電化學(xué)方法進(jìn)行保護(hù)，例如制成不銹鋼，在輪船的外殼上鑲上鋅塊。

【教師點(diǎn)評(píng)】同學(xué)們的回答非常好。通過(guò)鐵的性質(zhì)和應(yīng)用的分析，我們懂得了鐵被氧化的原理，也懂得如果保護(hù)鐵不被氧化腐蝕。當(dāng)然，我們也要學(xué)會(huì)將這種學(xué)習(xí)鐵的方法，應(yīng)用到他金屬的學(xué)習(xí)上。

四、小結(jié)與反思

首先，本節(jié)課利用學(xué)生熟悉的物質(zhì)分類(lèi)法、氧化還原反應(yīng)等理論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，引導(dǎo)學(xué)生回憶列舉在前兩年學(xué)習(xí)過(guò)的鐵及其重要化合物，并和學(xué)生一起列舉與這些典型物質(zhì)有關(guān)的且是學(xué)生比較熟悉的問(wèn)題情境，在師生的交流中，逐一分析、解決問(wèn)題，幫助學(xué)生建立了鐵及其重要化合物的知識(shí)體系，掌握鐵及其重要化合物轉(zhuǎn)化規(guī)律，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。在這一過(guò)程中，筆者有意識(shí)地調(diào)動(dòng)了學(xué)生回憶、思考、分析、書(shū)寫(xiě)等課堂行為，改變了學(xué)生單一的記憶方式。但筆者也注意到，在討論問(wèn)題情境時(shí)，也不能對(duì)學(xué)生“放任自流”，對(duì)學(xué)生列舉的內(nèi)容要有選擇性地采納，要篩選學(xué)生常見(jiàn)易懂，又和內(nèi)容相關(guān)度較高的情境素材，這樣才能更好地調(diào)動(dòng)全體學(xué)生參與到問(wèn)題討論中，提高課堂的效率。

其次，本節(jié)課主要是從理論上對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行梳理，但對(duì)于鐵及化合物來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)也是其重要的考查內(nèi)容，因此，對(duì)于Fe(OH)2的制備、Fe2＋和Fe3+的檢驗(yàn)等內(nèi)容，還需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但筆者認(rèn)為，對(duì)于一輪復(fù)習(xí)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有必要按照必修模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行重復(fù)教學(xué)，可以對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)補(bǔ)充，例如采用油封法制備Fe(OH)2、KMnO4溶液和鐵氰化鉀檢驗(yàn)Fe2＋，這些都是常考的方式，補(bǔ)充這些實(shí)驗(yàn)，通過(guò)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，更能強(qiáng)化學(xué)生觀察和分析問(wèn)題的能力。

再次，本節(jié)課有效地整合了必修和選修模塊的內(nèi)容。鐵及其重要化合物大部分的內(nèi)容都集中在必修模塊，但在選修模塊中學(xué)習(xí)的鹽類(lèi)水解、電化學(xué)內(nèi)容中，鐵元素的內(nèi)容也有所體現(xiàn)，例如鐵鹽的水解、氯化鐵溶液的配制、鐵的保護(hù)、鐵的腐蝕等內(nèi)容，都出現(xiàn)在選修模塊中，在一輪復(fù)習(xí)中，不能局限于必修模塊，應(yīng)整合必修和選修模塊，讓學(xué)生從宏觀的認(rèn)識(shí)，深入到微觀的原理分析，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

最后，高考對(duì)高中教學(xué)有著重要的引導(dǎo)作用[6]，一輪復(fù)習(xí)應(yīng)以歷年來(lái)高考真題作為備考指南。高考題不僅重視核心知識(shí)、關(guān)鍵能力的考查，也重視學(xué)科素養(yǎng)、思想觀念的考查，旨在選拔和培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞纳鐣?huì)主義事業(yè)接班人；因此，在元素化合物復(fù)習(xí)過(guò)程中，對(duì)于情境素材的選擇，不僅要關(guān)注學(xué)生知識(shí)和能力的訓(xùn)練，也要注重學(xué)生思想觀念的正面引導(dǎo)，例如我國(guó)古代的濕法制銅，能讓學(xué)生接受我國(guó)古代在化學(xué)方面的優(yōu)秀科技文化的教育，而鐵粉、鐵鹽在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，則能讓學(xué)生從正面感受化學(xué)在人類(lèi)創(chuàng)造美好生活中所起的作用，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)化學(xué)、學(xué)習(xí)化學(xué)以及投身化學(xué)科學(xué)研究的熱情。