基于化學(xué)核心素養(yǎng)的“境脈”式中考復(fù)習(xí)教學(xué)

摘 要：本文以“非遺傳承，探尋章丘鐵鍋之謎”為真實(shí)情境，對中考“含鐵物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用”進(jìn)行專題復(fù)習(xí)，通過“獲取制作鐵鍋的材料”“章丘鐵鍋的制作”“鐵鍋的養(yǎng)護(hù)”“鐵鍋‘補(bǔ)鐵’的秘密”四個(gè)連續(xù)的情境脈絡(luò)幫助學(xué)生掌握鐵及其化合物的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決日常生活中實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：真實(shí)情境；核心素養(yǎng)；鐵及其化合物；中考復(fù)習(xí)

文章編號：1008-0546（2024）11-0081-04

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提到，真實(shí)、生動(dòng)、直觀且富有啟迪性的學(xué)習(xí)情境，能夠激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生的思考，幫助學(xué)生建構(gòu)大概念和核心概念，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。在教學(xué)中，教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)，以及學(xué)校的實(shí)際條件，有針對性地選擇學(xué)習(xí)情境素材，引導(dǎo)學(xué)生從真實(shí)的學(xué)習(xí)情境中發(fā)現(xiàn)問題，展開討論，在解決化學(xué)問題的同時(shí)，形成和發(fā)展認(rèn)識(shí)化學(xué)知識(shí)的思路與方法，以及科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀。提倡通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，倡導(dǎo)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。［1］“境”指情境，“脈”是“脈絡(luò)”，“境脈”指具體情境中核心知識(shí)背后的學(xué)科發(fā)展邏輯。“境脈”式教學(xué)是指通過有主題、有邏輯、連續(xù)性的情境脈絡(luò)，把活動(dòng)脈絡(luò)、知識(shí)脈絡(luò)、素養(yǎng)脈絡(luò)有機(jī)聯(lián)系在一起，從真實(shí)的情境中衍生出任務(wù)和問題，并將基本知識(shí)和技能滲透于任務(wù)和問題的解決過程中，

提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。［2］

一、主題內(nèi)容分析

鐵及其化合物相關(guān)知識(shí)主要來自滬教版化學(xué)九年級上冊第5章“金屬的冶煉與利用”［3］中的內(nèi)容，是初、高中化學(xué)知識(shí)體系中重要的銜接點(diǎn)，也是中考熱門考點(diǎn)。就近幾年中考化學(xué)試題的考查趨勢來看，其特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：①形式上多以選擇題、工業(yè)流程題和實(shí)驗(yàn)探究題為主。②內(nèi)容上主要圍繞鐵及其化合物的性質(zhì)、煉鐵原理、合金、鐵生銹的條件探究、防銹、除銹、鐵的應(yīng)用、與人體健康之間的關(guān)系等。③以“真實(shí)實(shí)驗(yàn)”“真實(shí)問題”“真實(shí)情境”促進(jìn)知識(shí)建構(gòu)，存在著難度大、物質(zhì)多和信息廣等鮮明的特點(diǎn)。因此，在復(fù)習(xí)階段，注重培養(yǎng)學(xué)生在真實(shí)情境下對鐵及其化合物相關(guān)問題的解決顯得尤為重要。［4］

二、教學(xué)復(fù)習(xí)設(shè)計(jì)思路

基于上述分析，筆者以“獲取制作鐵鍋的材料”“章丘鐵鍋的制作”“鐵鍋‘補(bǔ)鐵’的秘密”四個(gè)情境脈絡(luò)為主線，以不同的問題鏈為驅(qū)動(dòng)，總結(jié)出“非遺傳承，探尋章丘鐵鍋之謎”的復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)思路（見圖1）。通過在選礦、冶鐵、制鍋、養(yǎng)護(hù)（開鍋、不粘鍋、防銹、除銹）和補(bǔ)鐵這一系列任務(wù)中，梳理和討論“含鐵物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用”相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，建立物質(zhì)性質(zhì)和用途之間的關(guān)聯(lián)，培養(yǎng)學(xué)生形成變化觀、元素觀和分類觀等化學(xué)觀念，讓學(xué)生在熟悉的生活情境中運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決問題，感受化學(xué)的魅力。

三、“境脈”式教學(xué)片段

1. 情境一 獲取制作鐵鍋的材料

（1）任務(wù)1：選取制作鐵鍋的礦料。

［教師］章丘鐵鍋是由鐵制作而成。自然界中，鐵元素通常以什么形式存在？體現(xiàn)了鐵的什么性質(zhì)？

［學(xué)生］自然界中，鐵元素通常以含鐵化合物的形式存在于礦石當(dāng)中。鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑。

［教師］常見的鐵礦有哪些？請從含鐵量等角度分析各鐵礦的優(yōu)劣。

［小組歸納］鐵礦主要有黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦等，通過質(zhì)量分?jǐn)?shù)的簡單計(jì)算評估鐵礦的優(yōu)缺點(diǎn)。

［設(shè)計(jì)意圖］教師以章丘鐵鍋創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過提問鐵在自然界中的存在形式及其相關(guān)性質(zhì)，學(xué)生體會(huì)到“用途—性質(zhì)”之間的關(guān)系。讓學(xué)生分析各鐵礦之間的優(yōu)劣，目的在于讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析實(shí)際問題并進(jìn)行客觀評價(jià)。

（2）任務(wù)2：化石為“金”。

［教師］自然界中鐵以化合物的形式存在，但章丘鐵鍋卻主要由鐵單質(zhì)制成。如何將含鐵化合物轉(zhuǎn)化成鐵單質(zhì)？

［學(xué)生］高爐煉鐵。

［教師］濟(jì)南市章丘區(qū)有豐富的黃鐵礦（FeS2）。如果當(dāng)?shù)氐臒掕F廠用黃鐵礦煉鐵，相對于赤鐵礦和磁鐵礦，黃鐵礦可能存在什么問題？

［學(xué)生］FeS2中的硫元素會(huì)氧化成SO2，直接排放到空氣中會(huì)造成大氣污染。

［教師］寫出以FeS2為原料得到SO2的化學(xué)反應(yīng)方程式。如何解決硫污染？

［學(xué)生］4FeS2＋11O2高溫8SO2＋2Fe2O3。解決硫污染問題的方案有以下兩種：①用堿吸收尾氣；②將SO2轉(zhuǎn)化為硫酸。

［教師］工業(yè)上通常把硫酸廠建在煉鐵廠旁邊。工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸和鐵的工藝流程如圖2所示。

［教師］若FeS2中硫元素為－1價(jià)，則鐵元素的化合價(jià)為幾價(jià)？高溫下空氣中氧氣的作用是什么？爐渣（Fe2O3）在工業(yè)上可用來煉鐵，請寫出主要的化學(xué)反應(yīng)方程式。

［學(xué)生］鐵元素為＋2價(jià)。氧氣分別將Fe和S元素轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的氧化物。Fe2O3煉鐵的化學(xué)方程式為Fe2O3＋3CO 高溫 3CO2＋2Fe。

［教師］通過這一系列的過程，我們能從礦石中獲得金屬鐵。這樣就實(shí)現(xiàn)了化石為“金”。

［設(shè)計(jì)意圖］通過“如何將含鐵化合物轉(zhuǎn)化成鐵單質(zhì)”這個(gè)問題可以很自然地引出高爐煉鐵的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。通過分析用黃鐵礦煉鐵的實(shí)際問題，思考鐵元素和硫元素如何轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生基于信息書寫方程式的能力，同時(shí)構(gòu)建FeS2～Fe2O3 ～Fe轉(zhuǎn)化關(guān)系模型，發(fā)展學(xué)生元素轉(zhuǎn)化觀，同時(shí)了解化學(xué)在環(huán)境保護(hù)、生產(chǎn)生活和社會(huì)發(fā)展中的重要作用。

2. 情境二 章丘鐵鍋的制作

［教師］由礦石煉得的鐵為生鐵。生鐵經(jīng)過簡單的處理可以制作成普通的鑄鐵鍋，而章丘鐵鍋需要經(jīng)過特殊的工藝。如何由鐵變成鍋？

［播放視頻］章丘鐵鍋的制作過程包括36000錘手工打造、5道熱鍛和7道冷鍛。

［教師］鐵鍋在高溫下煅燒再捶打的過程被稱為“熱鍛”，目的是使鍋體易于成形，同時(shí)降低生鐵中的碳含量。請寫出高溫降碳的化學(xué)反應(yīng)方程式。

［學(xué)生］C＋O2 高溫 CO2。

［教師］在捶打的過程中發(fā)現(xiàn)不斷有黑色物質(zhì)脫落，請推測黑色物質(zhì)可能是什么？

［學(xué)生］可能是C、雜質(zhì)、Fe2O3、Fe3O4和FeO。

［資料卡片］黑色物質(zhì)成分比較復(fù)雜，主要是一些鐵的氧化物，如 Fe2O3、Fe3O4 和 FeO等。

［教師］在常溫下捶打被稱為“冷鍛”，形成的高密度物理鍛壓層，表面更光滑。相比“生鐵鍋”，經(jīng)過人工反復(fù)捶打的章丘“熟鐵鍋”有哪些優(yōu)勢？

［學(xué)生］生鐵鍋和熟鐵鍋的碳含量不同，熟鐵鍋韌性和塑性更好、輕薄、受熱均勻且導(dǎo)熱更快。

［設(shè)計(jì)意圖］由問題“如何由鐵變成鍋”順利地從情境一過渡到情境二，通過讓學(xué)生推測高溫下產(chǎn)生的黑色物質(zhì)可能是什么，培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)現(xiàn)象推測物質(zhì)及其變化的思維能力，構(gòu)建Fe、Fe2O3、Fe3O4、FeO轉(zhuǎn)換關(guān)系模型。通過對比生鐵鍋、熟鐵鍋之間的差異，培養(yǎng)學(xué)生“物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，物質(zhì)性質(zhì)決定用途”的化學(xué)觀念。

3. 情境三 鐵鍋的養(yǎng)護(hù)

（1）任務(wù)1：模擬開鍋。

［實(shí)物展示］請學(xué)生用手觸摸新買的章丘鐵鍋。

［學(xué)生］鍋的表面居然有一層油。

［教師］涂油的目的是什么？

［學(xué)生］為了防止鐵鍋生銹。

［教師］普通的鐵鍋買回來首先得開鍋才會(huì)使鍋更加耐用、不粘。我們現(xiàn)場體驗(yàn)一下新鐵鍋是如何開鍋的。

［演示實(shí)驗(yàn)］①去油：洗潔精去油漬后用紙擦干。②烤藍(lán)：用便攜式高溫噴槍加熱，使鍋由銀白色變?yōu)樗{(lán)黑色。③形成油膜：等鍋稍冷后邊添油邊加熱，使鍋“吃油”。

［教師］烤藍(lán)是為了在鍋體表面生成一層致密的氧化膜，氧化膜可能是什么物質(zhì)？

［學(xué)生］四氧化三鐵。

［教師］含鐵物質(zhì)怎樣轉(zhuǎn)化？

［學(xué)生］Fe～Fe3O4。

［教師］鐵在高溫下反應(yīng)產(chǎn)物為Fe3O4，鐵在常溫下生銹產(chǎn)物卻為Fe2O3，說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化會(huì)受到條件的限制，條件不同產(chǎn)物也會(huì)有差異。

（2）任務(wù)2：探討不粘鍋原理。

［教師］章丘鐵鍋優(yōu)勢之一在于物理不粘，不粘的原因是什么？其實(shí)我們?nèi)庋劭雌饋砗芄饣腻仯陲@微鏡下表面也是坑坑洼洼的，做菜時(shí)淀粉、蛋白質(zhì)等食材會(huì)“嵌入”小孔中，從而粘鍋。通過減少小孔的數(shù)量或?qū)⑹巢呐c鍋的表面隔離可實(shí)現(xiàn)不粘鍋的目的。在鐵鍋的制造和開鍋保養(yǎng)的過程中，運(yùn)用了哪些原理？

［學(xué)生］反復(fù)捶打使表面更光滑；烤藍(lán)形成致密的氧化膜；油膜形成物理隔離。

（3）任務(wù)3：探討鐵鍋防銹方法。

［教師］炒過菜的鐵鍋未及時(shí)洗凈（殘液中含有NaCl），為什么第二天易出現(xiàn)紅棕色的銹斑？

［學(xué)生］NaCl加速了鐵的銹蝕。

［教師］如何防止鐵鍋生銹？

［學(xué)生］擦干水分、涂油、烤藍(lán)……

［教師］鐵生銹過程中，鐵轉(zhuǎn)化成了什么物質(zhì)？

［學(xué)生］轉(zhuǎn)化成Fe2O3。

（4）任務(wù)4：探討鐵鍋除銹方法。

［教師］在日常生活中，鐵鍋難免會(huì)生銹，如何除銹？

［學(xué)生］用砂紙打磨。

［教師］除了物理方法，還可通過哪些方式去除銹漬？

［學(xué)生］用檸檬、醋、鹽酸浸泡……

［教師］這些屬于化學(xué)方法。請以鹽酸為例，寫出除銹的化學(xué)反應(yīng)方程式。

［學(xué)生］Fe2O3＋6HCl2FeCl3＋3H2O。

［教師］這些物品中均含有酸，它們與鐵銹反應(yīng)時(shí)，F(xiàn)e2O3中的鐵轉(zhuǎn)化成什么形式？

［學(xué)生］Fe3＋。

［設(shè)計(jì)意圖］通過模擬開鍋、探討不粘鍋原理、鐵鍋防銹方法、鐵鍋除銹方法四個(gè)小任務(wù)搭建起“鐵鍋的養(yǎng)護(hù)”大情境。

筆者將開鍋過程搬到課堂之上，引起了學(xué)生極大的興趣。同時(shí)，通過對比鐵在高溫和常溫下生成的產(chǎn)物不同，幫助學(xué)生建立“條件”意識(shí)。

通過推測鐵鍋不粘的原因，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和信息分析生活中某些現(xiàn)象的能力。由防銹、除銹常見的情境，復(fù)習(xí)鐵生銹的條件、防銹、除銹等知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生體會(huì)“物質(zhì)性質(zhì)決定用途，物質(zhì)用途反應(yīng)性質(zhì)”的關(guān)系，構(gòu)建了Fe～Fe2O3～Fe3＋轉(zhuǎn)換關(guān)系模型，培養(yǎng)學(xué)生用化學(xué)知識(shí)解決不粘鍋、防銹、除銹等生活問題的能力。

4. 情境四 鐵鍋“補(bǔ)鐵”的秘密

［教師］相對于其他烹飪工具，鐵鍋有哪些優(yōu)勢？

［學(xué)生］能補(bǔ)充鐵元素。

［教師］鐵銹里也含鐵元素，為什么還要將其除掉？什么形式的鐵能被我們吸收？

［資料卡片］①用鐵鍋炒菜能補(bǔ)充鐵元素。Fe3＋在腸道內(nèi)不容易吸收，必須變成游離的Fe2＋才能被吸收，促進(jìn)血紅蛋白的生成。②胃酸的主要成分為鹽酸（HCl）。

［學(xué)生］只有Fe2＋才能被人體吸收。

［教師］在做菜的過程中，鍋鏟與鍋不斷摩擦，會(huì)有一小部分的鐵殘留到食物里，被我們吃到肚子里。鐵鍋為什么能補(bǔ)鐵？請結(jié)合資料，寫出鐵鍋補(bǔ)鐵的化學(xué)原理。

［學(xué)生］Fe＋2HClFeCl2＋H2↑。

［設(shè)計(jì)意圖］通過閱讀資料、自主學(xué)習(xí)等方式，讓學(xué)生領(lǐng)悟鐵及其化合物對人體健康的重要性，將元素及其化合物性質(zhì)的學(xué)習(xí)融入社會(huì)生活中，培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)價(jià)值觀。

5. 課堂總結(jié)及價(jià)值提升

［教師］請利用“價(jià)—類”二維圖將本課所涉及的含鐵物質(zhì)分類，并用箭頭梳理總結(jié)各物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

［學(xué)生］繪制“鐵及其化合物”的“價(jià)—類”二維圖（見圖3）。

［設(shè)計(jì)意圖］教師通過引導(dǎo)和梳理各含鐵物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，幫助學(xué)生畫出“價(jià)—類”二維圖。利用“價(jià)—類”二維圖梳理“鐵及其化合物”的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生熟練書寫相關(guān)化學(xué)方程式，培養(yǎng)學(xué)生的分類觀、變化觀等化學(xué)觀念，挖掘背后蘊(yùn)含的工匠精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任。

四、教學(xué)總結(jié)

本課例取得了較好的教學(xué)效果，主要有以下

優(yōu)點(diǎn)：①整體化。“境脈”的各板塊間并不孤立，本課例圍繞“選礦—冶鐵—制鍋—養(yǎng)護(hù)”的邏輯順序展開，符合認(rèn)識(shí)事物的一般規(guī)律，使課堂層層遞進(jìn)、邏輯清晰，形成了一個(gè)有機(jī)整體。②情境化。情境是知識(shí)轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)的橋梁。“境脈”注重真實(shí)情境，將“鐵及其化合物”的知識(shí)還原到真實(shí)情境中，讓學(xué)生感受知識(shí)的原始形態(tài)，增強(qiáng)理解力和感受力，

同時(shí)讓學(xué)生在理論和應(yīng)用的碰撞中提升對知識(shí)的理解。③任務(wù)化。“境脈”以情境脈絡(luò)為出發(fā)點(diǎn)，將“鐵及其化合物”教學(xué)目標(biāo)分解為針對性更強(qiáng)

的細(xì)項(xiàng)目標(biāo)。圍繞目標(biāo)衍生出與之相關(guān)的問題和任務(wù)，在一個(gè)個(gè)任務(wù)完成的同時(shí)一步步落實(shí)核心素養(yǎng)。④深度化。通過“境脈”引導(dǎo)學(xué)生尋找各含鐵物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，讓學(xué)生從知識(shí)層面進(jìn)階到高階的轉(zhuǎn)化觀、元素觀、分類觀等化學(xué)觀念的思維層面，從簡單現(xiàn)象描述上升到證據(jù)推理，增加了知識(shí)體系的深度。

“境脈”式教學(xué)聯(lián)系生活實(shí)際，在自主探究中誕生了很多有價(jià)值的問題，但由于課堂時(shí)間有限，部分問題未來得及深入探討。能否圍繞情境設(shè)計(jì)更多有趣的實(shí)驗(yàn)，并對相關(guān)問題進(jìn)行深入研究，需要教師在后續(xù)教學(xué)實(shí)踐中繼續(xù)思考。

參考文獻(xiàn)

［1］ 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022．

［2］李宏春.“境脈”引領(lǐng)下的化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)——以“氯氣的生產(chǎn)原理”為例［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（Z1）：19-21．

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［4］劉敏，徐艷.新高考下對“元素及其化合物”項(xiàng)目式復(fù)習(xí)的設(shè)計(jì)與思考 ——以“鐵及其化合物”為例［J］.化學(xué)教與學(xué)， 2021（24）：74-78．