化學美育視域下高中化學“鐵的重要化合物”教學

基金項目：本文系商丘師范學院 2023年度基礎教育教學研究項目“促進深度學習的中學化學教學深加工實踐模式研究”“中學化學課堂的真實情境教學研究”（2023-jcjyzd-25、2023-jcjyzd-41）的階段性研究成果。

摘" 要：本文以“鐵的重要化合物”為學習主題，依托真實情境設置不同梯度的任務驅動和學生探究性活動，逐步發展學生的高階思維。在鐵鹽與亞鐵鹽的性質及相互轉化實驗中，采用繪畫實驗代替傳統試管實驗，滲透化學美育，實現學科知識向核心素養的轉化。

關鍵詞：化學美育；核心素養；高中化學；鐵及其化合物

文章編號：

1008-0546（2024）14-0046-04

中圖分類號：

G632.41

文獻標識碼：

B

化學作為現代科學的一門基礎學科，其目的不僅在于讓學生掌握必要的理論知識，更重要的是要在這個過程中發展學生獨立思考的能力，培養實驗探究和科學方法的意識。美育則是培育學生審美、情感和價值觀的教育體系，它可以在化學教學中起到巨大的作用，使學生感知化學的美感和創造力，并達到開放思維、拓展視野的效果。

一、教學主題內容及教學現狀分析

1. 教材分析

本節課源自人教版高中化學必修第一冊第三章第一節“鐵及其化合物”第二課時。［1］鐵的重要化合物在教材中以鐵的不同價態的氧化物、氫氧化物以及相應的鹽分類別呈現。本節內容的學習，既是對離子反應和氧化還原反應的實踐應用，又為后續學習物質結構、元素周期表等理論知識打下了基礎。通過查閱文獻發現，有關“鐵及其化合物”的教學大多通過依托真實情境進行單元整體教學設計或開展項目式學習，圍繞“物質的性質與轉化”進行大概念教學。

2. 課標分析

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》中關于“金屬及其化合物”的內容要求：結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解鐵及其重要化合物的主要性質，了解這些物質在生產、生活中的應用。教學策略建議提到，重視開展高水平的實驗探究活動，緊密聯系生產和生活實際，創設豐富多樣的真實情境問題。［2］

3. 學情分析

學生在初中階段已經接觸過有關于鐵鹽與亞鐵鹽的物質，具有一定的知識基礎；高一學生思維活躍，生活中的真實情境能夠激發學生的探究熱情；學生具有基本的實驗操作能力，但缺乏將化學知識融于真實情境以及實驗探究過程的綜合能力，不能有效建構思維模型。通過本節內容的學習，在已有氧化還原反應和離子反應理論知識的基礎上，結合元素化合物的知識不斷積累感性認識，最終達到將化學理論與元素化合物的學習融會貫通的境界。

4. 素養導向的教學目標

（1）通過實驗探究鐵的重要化合物的化學性質，能從宏觀和微觀結合的視角形成物質的分類觀，并能準確進行符號表征。

（2）通過實驗事實進行證據推理，利用鐵及其化合物的“價—類”二維圖構建Fe3＋與Fe2＋相互轉化的思維模型，豐富研究物質的思路和方法。

（3）借助鐵鹽、亞鐵鹽的檢驗與相互轉化原理，強化物質性質決定用途的觀念；結合補鐵劑的使用，感受化學物質及其變化的社會價值，培養解決實際問題的能力。

（4）利用繪畫實驗代替傳統試管實驗，在發展學生創新性思維的同時滲透化學美育，增強學生對中國傳統文化的民族自豪感。

二、教學方法

1. 情境教學法

通過創設教學情境，啟迪學生思維，發展學生在真實情境中解決實際問題的能力。

2. 探究實驗法

通過小組合作設計并實施實驗方案，加強思維碰撞，培養學生的團隊合作意識。

3. 任務驅動法

通過提供學習情境，引導學生完成《只此青綠》中簡筆畫的繪制，建立不同價態鐵的相互轉化模型等學習任務，驅動學生自主思考，實現核心素養不同水平的進階。［3］

三、教學流程

本節課以“鐵的重要化合物”為主線，通過層層遞進的任務驅動和豐富多樣的學生探究性活動，引導學生深入探索。在教學環節中創新性地引入繪畫實驗，不僅激發了學生的學習興趣，還巧妙融合了化學美育，助力學生高階思維發展，實現學科知識與核心素養的深度融合。“鐵的重要化合物”教學流程如圖1所示。

四、教學實錄

1. 環節一" 情境導入，建立聯結

［情境導入］教師播放《只此青綠》的舞蹈視頻，并介紹這是以《千里江山圖》為背景創作的舞蹈。

［教師］我們能否利用鐵及其化合物的性質，選用相應的試劑，給空白簡筆畫涂色，繪制《只此青綠》中的千里江山。請同學們回憶不同價態的鐵有哪些物質組成。

［學生活動］觀看視頻并回憶相關知識。

［設計意圖］從舞蹈創作背景《千里江山圖》出發，通過對教材內容的二次開發，引發學生思考如何用化學方法還原圖畫，培養其創新意識。

2. 環節二" 探究實驗——鐵的兩種氫氧化物

任務：認識鐵的兩種氫氧化物。

［教師活動］將學生分為兩組分別進行實驗。

［學生實驗］鐵的氫氧化物的制備，試管①：1mL的FeCl3和1mL的NaOH溶液；試管②：1mL的FeSO4和1mL的NaOH溶液。

［教師］依據實驗現象回答以下問題。

（1）描述試管①中的現象，并解釋現象。

（2）描述試管②中的現象，并解釋現象。

（3）從物質分類的角度分析鐵的氫氧化物的化學性質，并用化學方程式表示。

（4）分析如何較長時間保存Fe（OH）2？有哪些實驗改進方法？

［學生活動］分組實驗，記錄現象，匯報結果。

［教師活動］在完成任務過程中，對學生的分析過程進行評價和完善，總結鐵的氫氧化物的制備方法。

［設計意圖］在完成任務過程中，培育學生的實驗操作能力，提升學生的合作表達能力，自主發現問題、分析問題、解決問題的綜合能力，以及透過宏觀現象進行微觀探析的核心素養。

3. 環節三" 鐵鹽與亞鐵鹽——《千里江山圖》簡筆畫的上色

任務：認識鐵鹽和亞鐵鹽的性質。

［教師］展示鐵鹽和亞鐵鹽的試劑瓶并介紹它們的組成。如何檢驗Fe2＋、Fe3＋？

［學生活動］從價態和離子顏色的視角認識鐵鹽和亞鐵鹽。

探究活動一：Fe2＋的檢驗。

［教師］請同學們結合已有知識討論檢驗方法。

［學生1］觀察顏色，溶液顯淺綠色。

［學生2］加入NaOH溶液，生成白色沉淀后迅速變成灰綠色，最后變為紅褐色。

［教師］是否還有其他檢驗方法？

［學生］可以加入K3［Fe（CN）6］溶液，會生成藍色沉淀。

［教師活動］說明Fe2＋與［Fe（CN）6］3－反應會生成藍色沉淀，并介紹檢驗Fe2＋的特征反應。

［學生實驗］用毛筆分別在表面皿中蘸取FeCl2溶液和K3［Fe（CN）6］溶液繪制“青綠襦裙”［4］，其他同學在試管中用K3［Fe（CN）6］溶液來驗證Fe2＋。

探究活動二：Fe3＋的檢驗。

［教師］學完了Fe2＋的檢驗，我們來思考Fe3＋的檢驗方法有哪些？

［學生1］觀察顏色，溶液顯黃色。

［學生2］加入NaOH溶液，生成紅褐色沉淀。

［教師］如果溶液中只有極微量的Fe3＋，還能否用上述方法檢驗？

［學生實驗］分組實驗，選取試劑進行實驗，由小組代表匯報選擇的試劑，觀察到的現象，得到的結論。

［學生1］滴加NaOH溶液無明顯現象。

［學生2］滴加KSCN溶液，溶液變紅色。

［教師］對比實驗現象，得出結論：KSCN溶液檢驗Fe3＋更靈敏，涉及的反應是檢驗Fe3＋的特征反應。

探究活動三：Fe3＋和Fe2＋的相互轉化。

［教師活動］展示丹霞山地貌圖片，介紹其顯紅色的原因，引導學生用現有的試劑繪制一座紅色的丹霞山。

［學生活動］用毛筆分別在表面皿中蘸取FeCl3溶液和KSCN溶液繪制丹霞山。

［教師］實際上的丹霞山深淺不一，如何從顏色上得到更真實的丹霞山？（提示從化合價變化的角度，利用氧化還原原理引導學生將Fe3＋轉化為Fe2＋）

［學生］可以加入還原劑將Fe3＋轉化為Fe2＋。

［學生活動］用毛筆在表面皿上蘸取VC溶液涂在上面的圖畫上進行驗證。

［教師活動］展示《千里江山圖》創作原型廬山，引導學生利用鐵鹽與亞鐵鹽的性質，得到廬山的藍色。

［學生1］直接利用亞鐵鹽的反應：

2［Fe（CN）6］3－＋3Fe2＋Fe3［Fe（CN）6］2↓。

［學生2］先在簡筆畫上鋪滿鐵粉，再用毛筆蘸取FeCl3溶液涂色，最后再蘸取K3［Fe（CN）6］溶液涂色。反應的離子方程式為2Fe3＋＋Fe3Fe2＋，2［Fe（CN）6］3－＋3Fe2＋Fe3［Fe（CN）6］2↓。

［教師］從化合價的角度，通過加入H2O2、KMnO4等氧化劑的方式可將Fe2＋轉化為Fe3＋（見圖2）。

［教師］如何證明未知溶液中含有Fe2＋，而不含有Fe3＋？

［學生活動］以小組為單位，交流討論得出方案，進行實驗的設計和實施，并匯報實驗結果。

［學生1］待測液中加入KMnO4溶液，紫色褪去。

［學生2］待測液中加入KSCN溶液，不變色，再加入H2O2溶液，變為紅色。

［教師活動］分析評價學生方案，指出學生1提出的方案不能證明溶液中不含有Fe3＋，引導學生可加入氧化劑將Fe2＋轉化為Fe3＋進行檢驗，并用此方案繪制出一輪紅日。

［設計意圖］在本環節中，我們結合《只此青綠》舞蹈中襦裙的靈感與丹霞山的自然美景，首先探究了鐵離子與亞鐵離子的檢驗原理。隨后，引導學生從價態和物質類別兩個維度出發，基于氧化還原原理，建構了鐵離子與亞鐵離子的轉化模型。此過程不僅融合了理性認識與視覺感知，還旨在提升學生的創造能力，促進他們對化學之美的深刻理解。

4. 環節四" 建立不同價態鐵的相互轉化模型

任務：建立不同價態鐵的相互轉化模型。

［教師］Fe、FeSO4和Fe2（SO4）3三種物質中，哪種物質可作氧化劑，哪種可作還原劑，哪種既可作氧化劑又可作還原劑？

［學生活動］通過對不同價態鐵元素的思考并寫出相關方程式。

［資料卡片］Fe3＋氧化性的應用——刻蝕銅電路板。［5］

［學生活動］閱讀資料，提取關鍵信息，了解Fe3＋氧化性的應用。

［教師］如何用“價—類”二維圖歸納Fe、Fe2＋和Fe3＋之間的相互轉化關系？請交流討論。

［學生活動］思考交流后，繪制出鐵及其化合物的“價—類”二維圖（見圖3）。

［設計意圖］通過邏輯演繹推導出發生的反應，初步培養學生獲取信息、加工信息、深化推理的能力。

5. 環節五" 實踐探究，遷移應用，科學補鐵

［教師］根據常用補鐵藥的硫酸亞鐵緩釋片相關資料，“亞鐵鹽可以用來治療缺鐵性貧血，其主要成分是硫酸亞鐵。亞鐵離子不穩定，容易被氧化成鐵離子，從而影響藥效。”思考以下三個問題：①如何檢驗補鐵藥是否過期？②如何科學服用補鐵藥物？③除了服用補鐵藥物，生活中還有哪些補鐵的方法？

［學生活動］提出假設，設計并完成檢驗方案；根據亞鐵離子易被氧化的性質，得出科學服藥的方法，養成科學補鐵的好習慣。

［設計意圖］學以致用，讓學生感受化學物質及其變化的社會價值，增強合理使用化學藥品的意識，培養用化學知識解決實際問題的能力，實現學科核心素養不同水平的進階。

五、教學反思

通過整合教學資源，將舞蹈《只此青綠》與鐵鹽、亞鐵鹽化學性質巧妙融合，使用繪畫實驗代替傳統試管實驗，展現了化學教育的美學追求。這一創新實踐不僅提升了學生的課堂參與度，還巧妙突破了教學難點，同時培育了“綠色化學”理念及終身學習能力。通過創設問題情境，鼓勵學生自主建構知識，促進了其核心素養的發展。［6，7］探究性實驗活動激發了學生高階思維，暴露出認知障礙，生成了寶貴教學資源，并在過程中強化了創新精神與實踐能力。最終，在繪畫創作中，學生既展現了創造力，又實現了化學實驗設計的美學價值與素養教育目標。

參考文獻

［1］王晶，鄭長龍.普通高中教科書" 化學" 必修" 第一冊［M］.北京：人民教育出版社，2019.

［2］中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［3］胡久華.深度學習：走向核心素養（學科教學指南·初中化學）［M］.北京：教育科學出版社，2019.

［4］黃怡婷，錢揚義，王敏琪.三價鐵離子和二價鐵離子的鑒別與轉化的繪畫實驗［J］.化學教育（中英文），2022（23）：84-92.

［5］上官慶景，阮雪丹.基于元素化合物認識模型的單元教學設計實踐探索——以“鐵及其化合物”單元教學為例［J］.化學教育（中英文），2021（19）：69-74.

［6］蔡玲玲，林海斌.生活境脈促體驗 實驗創新助探究——指向核心素養發展的“鐵及其化合物的應用”教學實踐［J］.化學教育（中英文），2021（21）：47-51.

［7］張麗華.“素養為本”的元素化合物知識教學——以“鐵及其重要化合物”為例［J］.化學教學，2019（8）：57-61.