田　軍

（江蘇省蘇州中學(xué)　江蘇蘇州　215007)

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營造有序而緊湊的高效課堂
——“鐵及其化合物”的教學(xué)與反思

田軍

（江蘇省蘇州中學(xué)江蘇蘇州215007)

摘要：論文闡述了將“鐵及其化合物”的內(nèi)容設(shè)計成在生活經(jīng)驗和已有知識的背景下學(xué)習(xí)鐵的性質(zhì)、用實驗方法鑒別亞鐵離子和鐵離子、通過鑒定補血劑中鐵的價態(tài)而學(xué)習(xí)Fe(2+)與Fe(3+)的相互轉(zhuǎn)化三部分。通過教學(xué)實施與反思，提出有序的課堂，緊湊而有效的課堂，以及有化學(xué)學(xué)科觀念指導(dǎo)的課堂才是高效的課堂的觀點。

關(guān)鍵詞：有序；緊湊；高效；化學(xué)學(xué)科觀念

目前有限的教學(xué)課時背景下，“高效”課堂是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的追求。常見的課堂教學(xué)注重教授物質(zhì)性質(zhì)和變化的規(guī)律，以“規(guī)律總結(jié)”、“舉一反三”作為高效的目的，熱衷于人為制造出的種種習(xí)題的教學(xué)，強調(diào)解決習(xí)題的高效，這種課堂教學(xué)偏重于“是什么”、“怎么用”的問題，而對知識形成過程中“為什么”的問題往往一帶而過，甚至很少提及。因此，學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中逐漸削弱化學(xué)知識形成過程中最具有想象力的思維過程，最終缺失解決實際化學(xué)問題的能力。下面以“鐵及其化合物”的教學(xué)為例，闡述教學(xué)設(shè)計思路以及教學(xué)過程，進而闡述以學(xué)科觀念為指導(dǎo)，營造有序而緊湊的課堂。

一、教學(xué)設(shè)計思路

江蘇省《普通高中課程標準教學(xué)要求》對“鐵及其化合物”內(nèi)容的要求是：根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)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(zhì)。了解Fe3+的氧化性，認識Fe3+和Fe2+之間的相互轉(zhuǎn)化。Fe3+和Fe2+之間的相互轉(zhuǎn)化僅限于Fe3+分別與Fe、Cu的反應(yīng)，以及Fe2+與Cl2的反應(yīng)。從教材表面看，對學(xué)生的知識、能力要求并不高，但這部分內(nèi)容不但應(yīng)用到氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)理論，更是讓學(xué)生體驗化學(xué)知識與生命健康、生活實際緊密聯(lián)系。教材可拓展的余地很大，教材的處理方式也多種多樣。作為人體必需的微量元素和最常見的變價金屬，鐵在生命領(lǐng)域、現(xiàn)代社會均發(fā)揮著尤為重要的作用。本節(jié)課以鐵離子、亞鐵離子的性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化為主要內(nèi)容，介紹了鐵離子的檢驗，鐵離子、亞鐵離子的性質(zhì)與相互轉(zhuǎn)化，不同價態(tài)的鐵元素之間的相互轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)生活和科學(xué)研究中的廣泛應(yīng)用。

二、課堂教學(xué)過程

1.在生活經(jīng)驗和已有知識的背景下學(xué)習(xí)鐵的性質(zhì)

以鐵及其化合物在日常生活中的應(yīng)用引出課題，以學(xué)生已有知識為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)鐵的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。強調(diào)自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生歸納鐵的物理性質(zhì)，回顧并書寫已經(jīng)學(xué)習(xí)過的鐵的相關(guān)化學(xué)方程式，要求并不高。升華之處在于用氧化、還原反應(yīng)思想分析上述反應(yīng)，對比鐵與鹽酸和鐵與氯氣反應(yīng)不同價態(tài)的生成物，找出規(guī)律——鐵遇弱氧化劑被氧化到亞鐵離子，遇強氧化劑被氧化到鐵離子。同時，復(fù)習(xí)回顧，引出常見的強、弱氧化劑，為接下去學(xué)習(xí)它們的鑒別和相互轉(zhuǎn)化埋下伏筆。教學(xué)的片段如下：

【引入課題】教師以鐵及其化合物在日常生活生產(chǎn)中的應(yīng)用圖片引出課題，接著介紹了2014年中國鋼鐵年產(chǎn)量和人均產(chǎn)量，結(jié)合應(yīng)用示例圖片拋出問題。

【問題】結(jié)合自身體驗，請說說鐵具有哪些物理性質(zhì)？

【學(xué)生歸納】鐵的物理性質(zhì)。

【問題】根據(jù)你已有的知識，說說鐵能與哪些物質(zhì)反應(yīng)，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

【學(xué)生板書】學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識，可以寫出鐵與氧氣、氯氣，鐵與鹽酸，鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式。

【問題探討】標出鐵分別與鹽酸、氯氣反應(yīng)后的產(chǎn)物中鐵元素的化合價，請你分析化合價產(chǎn)生差異的原因。

【引導(dǎo)分析】化合價差異的原因是鹽酸和氯氣氧化性的強和弱。由此，得出結(jié)論：鐵可以被弱的氧化劑氧化到亞鐵離子（+2價），而被強的氧化劑氧化到鐵離子（+3價）。接著，師生共同討論出常見的弱氧化劑有：H+、Cu2+等、常見的強氧化劑有：氯水、氧氣、雙氧水等。

【過渡】鐵與強、弱氧化劑反應(yīng)得到不同價態(tài)的產(chǎn)物，那么，如何檢驗產(chǎn)物中的亞鐵離子和鐵離子？

2.用實驗方法鑒別亞鐵離子和鐵離子

這部分內(nèi)容是本節(jié)課的重點與難點。筆者從三個方面入手來突出重點，突破難點。

第一，引入流暢，過渡自然。在學(xué)習(xí)了鐵與不同氧化劑反應(yīng)可生成亞鐵離子或鐵離子，自然而然地引出如何鑒別它們的問題，學(xué)生看到實驗桌上擺放的硫酸亞鐵和氯化鐵兩種溶液，發(fā)現(xiàn)可以直接觀察試劑顏色，亞鐵離子呈淺綠色，鐵離子呈棕黃色，這是簡單且直觀的方法，當(dāng)然可行。但是當(dāng)老師演示實驗：取一滴FeCl3溶液于試管中，加2-3mL水，也就是濃度很小時，就沒法觀察出溶液顏色，這時引出第二種方法——滴加KSCN溶液，學(xué)生也就能理解這種方法最可行，因為它可以檢出濃度很小的鐵離子，而且現(xiàn)象明顯。那么，還有沒有第三種鑒別方法呢？結(jié)合初中學(xué)習(xí)過氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的性質(zhì)，引出NaOH溶液也可用于鑒別。

第二，問題設(shè)計層層推進，抽絲剝繭，水落石出。向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液后，發(fā)現(xiàn)溶液呈血紅色，學(xué)生自然會好奇：把KSCN溶液加入FeSO4溶液也會有如此現(xiàn)象嗎？結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶液顏色沒有變化。那么怎么證明其中有Fe2+呢，學(xué)生會想到可以把Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+，自然而然聯(lián)系到上一段引出的強氧化劑——氯水或雙氧水，這里實際上也就引出了Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+方法。學(xué)生動手完成上述實驗后，直接寫出氯水與Fe2+反應(yīng)的離子方程式。教師和學(xué)生一起分析雙氧水和Fe2+反應(yīng)的離子方程式，并能從電子守恒、電荷守恒以及原子守恒角度分析、配平方程式。

再分析問題：如果加入KSCN溶液和氯水順序顛倒，還能檢驗出Fe2+嗎，進而強化正確的檢驗方法，突出重點。

第三，用動手實驗作為元素化合物學(xué)習(xí)的基本方法。元素化合物的學(xué)習(xí)不是教師強加給學(xué)生的，而是學(xué)生通過完成一系列精心設(shè)計的實驗自己去探索，去體會一種原來如此、豁然開朗的感覺。學(xué)生在FeSO4溶液中，在試管口用滴管滴加NaOH溶液，只能觀察灰綠色沉淀，沒有能發(fā)現(xiàn)白色沉淀，自然引起疑問——難道初中學(xué)習(xí)過氫氧化亞鐵沉淀是白色的知識是錯誤的？Fe（OH）2的制備是一個較難突破的難點，資料顯示，白色變色有很多種原因，目前主流觀點認為主要有兩個因素：在表面吸附Fe2+以及Fe（OH）2被氧氣氧化。經(jīng)過試驗，筆者設(shè)計了一種能出現(xiàn)白色沉淀的簡單方法，在0.1mol/L的FeSO4溶液中用長滴管在液面下滴加6mol/L的NaOH溶液，能清晰地看到白色沉淀，這就是Fe（OH）2的本來面目。然后振蕩試管，再把試管內(nèi)物質(zhì)部分倒到墊有表面皿的濾紙上。這樣就能清楚觀察到白色→灰綠色→紅褐色的變化過程，也就形象地展示出被氧化的過程。

3.通過鑒定補血劑中鐵的價態(tài)，學(xué)習(xí)Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化

【資料卡片】目前我國缺鐵性貧血發(fā)生率高達15％ ～20％，患有缺鐵性貧血和鐵營養(yǎng)不良癥者，約2億人，婦女、兒童為高發(fā)人群。缺鐵性貧血是指人體內(nèi)可用來制造血紅蛋白的儲存鐵已被用盡，紅細胞生成障礙所致的貧血。

【實物展示】藥店買的補鐵片。

【實驗探究】請設(shè)計實驗鑒別補鐵性藥片中含有的是亞鐵鹽還是鐵鹽？

【小組討論、匯報交流】提出實驗方案，完成實驗。

【學(xué)生實驗】藥片→研碎→燒杯內(nèi)加少量水溶解→取上層清液1mL加在試管中→滴加1滴管KSCN溶液→加入氯水→觀察現(xiàn)象→得出結(jié)論。

【分析藥片說明書】強調(diào)三點：一、藥片名：琥珀酸亞鐵（二價），二、本品為薄膜衣片（防止氧化），三、維生素C與本品同服，有利于吸收。

【問題】維生素C的作用是什么？能把Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，作還原劑。

【問題】常見哪些物質(zhì)也具有還原性，也能將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+？

【學(xué)生實驗】請你從下列所給的試劑中，選擇合適試劑并設(shè)計實驗方案，將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+。

供選試劑：0.1mol·L-1FeCl3溶液、KSCN溶液、新制氯水、H2O2溶液、鐵粉、銅粉。

【實驗與匯報】方案1：①FeCl3、②KSCN、③鐵粉，

方案2：①FeCl3、②KSCN、③銅粉。

【練一練】寫出Fe3+和Fe、Cu反應(yīng)的離子方程式。

【課堂小結(jié)】讓學(xué)生小結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容。

實際上，在學(xué)習(xí)Fe2+檢驗時，已經(jīng)引出了Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+的思路——加入強氧化劑。這部分內(nèi)容以生活中的補鐵劑作為背景知識來學(xué)習(xí)Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化，強調(diào)化學(xué)知識來源于生活，服務(wù)于生活，突出學(xué)以致用，學(xué)習(xí)有用的化學(xué)、真實的化學(xué)。在完成實驗把補鐵劑研碎、溶解后加入大量的KSCN溶液（為了防止KSCN被氯水氧化），沒有發(fā)現(xiàn)變色，加入氯水后溶液變紅色，探究出補鐵劑中是亞鐵的結(jié)論。分析說明書中的維生素C的作用，引出用還原劑可以把Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe2+，再讓學(xué)生設(shè)計實驗選擇其它還原劑證明這個結(jié)論。本節(jié)設(shè)計了兩個探究性實驗，兩組實驗都讓學(xué)生自行設(shè)計實驗方案，選擇實驗試劑，動手實驗，得出結(jié)論，對學(xué)生的要求較高。

三、對教學(xué)的反思

在化學(xué)教學(xué)中，問題的呈現(xiàn)順序、知識的邏輯順序、學(xué)生的認知順序緊密結(jié)合，所學(xué)知識才能易懂久記。只有注重問題的由淺入深，知識的前后聯(lián)系，才能讓學(xué)生對知識有更好的理解和辨析。首先必須讓學(xué)生感受到化學(xué)學(xué)科是有趣的、實用的，從日常生活中鐵及其化合物的應(yīng)用著手，以學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的鐵的性質(zhì)為立腳點，在輕松愉悅的氣氛下學(xué)習(xí)新的內(nèi)容，掌握相關(guān)知識與技能。實驗設(shè)計由易到難，由簡單到復(fù)雜。從簡單的觀察溶液顏色，到選用新的試劑，再到選擇加入試劑的先后順序；從正常操作引起的反常現(xiàn)象，到為了防氧氣用長滴管伸入液面以下的特殊操作，再到為了快速被氧化，把試液部分倒到墊有表面皿的濾紙上；從驗證性實驗到自己選擇試劑、設(shè)計方案的探究性實驗，體現(xiàn)了循序漸進的原則，引領(lǐng)學(xué)生在實驗中思考，營造高效的課堂氛圍。

緊湊而有效的課堂才是高效的?；瘜W(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的一門學(xué)科，其知識的形成與實驗過程中的感性觀察與想象，理性分析與歸納、演繹，嚴密的邏輯推理是密不可分的?；瘜W(xué)來自于生活，服務(wù)于社會，本節(jié)課的知識貼近學(xué)生的生活實際，補鐵劑和VC是生活中常見的兩種藥物，選擇常用的補鐵劑琥珀酸亞鐵片，通過引出問題→提出猜想→設(shè)計實驗→探索研究→解決問題的實驗探究，讓學(xué)生體驗了科學(xué)探究的一般方法，在一系列活動中掌握鐵離子的檢驗，鐵離子、亞鐵離子的性質(zhì)與相互轉(zhuǎn)化條件，前后呼應(yīng)。通過補血劑等常見物質(zhì)學(xué)會從化學(xué)視角觀察生活、生產(chǎn)和社會中的有關(guān)問題。

在學(xué)習(xí)元素化合物知識的同時要培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科觀念。用理論指導(dǎo)的課堂教學(xué)才能讓學(xué)生認識透徹，能讓學(xué)生形成有效解決新問題的能力，遷移應(yīng)用，觸類旁通。本節(jié)課中鐵單質(zhì)的性質(zhì)、鐵離子與亞鐵離子的相互轉(zhuǎn)化也是氧化還原反應(yīng)理論以及離子反應(yīng)概念一個典型實例。在學(xué)習(xí)反應(yīng)方程式時要能應(yīng)用電子守恒、電荷守恒、原子守恒的觀點分析和理解，從而把元素性質(zhì)的認識以及方程式學(xué)習(xí)落到實處。因此，學(xué)會用粒子變化的觀念和守恒的觀念都是應(yīng)該被關(guān)注的，希望化學(xué)學(xué)科觀念的種子能在學(xué)生的腦海中發(fā)芽，而不僅僅是所謂的化學(xué)知識。有效地激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)激情并養(yǎng)成從化學(xué)視角看現(xiàn)實問題的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻

［1］江蘇省教育科學(xué)研究院課程教材研究中心.普通高中課程標準教學(xué)要求［M］.南京：江蘇教育出版社，2007：35

［2］江敏.在體驗中學(xué)習(xí)［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2012，（6)：16-19

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.04.016

文章編號：1008-0546（2016）04-0043-03

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B