一体化、趣味化、问题化的“铁盐”改进实验教学方案

陕西省西安市第一中学(710082) 邢丽丽

实验是化学科学发展的根基，注重化学实验教学对提高学生的认识水平、激发学生学习化学的兴趣、培养学生的综合素质、提高学生对知识的运用能力等方面有着十分重要的作用。此外，化学实验教学是发展学生化学学科核心素养的重要手段。2018年1月新颁布的《普通高中化学课程标准》也加大了对实验的重视力度。但是很多化学教师误认为化学实验只是教学的一个辅助，往往轻视其在教学中的作用，尤其是高三复习课，多数以讲练代替做实验。为了在化学教育教学中，充分发挥化学实验教学的主体作用，激发学生学习的兴趣、主动性和积极性，达到预期的教学目标，从而培养出更具开发性和创造性的学生，笔者特设计了此改进实验教学方案，旨在为同行如何有效开展实验教学提供借鉴。

本方案以高中化学的一个重要知识点“铁盐”为例，首先对重要实验内容进行一体化整合设计，旨在打破知识章节壁垒，培养学生整合知识的能力；其次通过趣味实验情境创设方式激发学生的学习兴趣，体会化学实验的作用，培养化学实验素养；最后借助实验背后延伸出来的环环紧扣的巧妙问题启发学生思考，积极调动学生主动地提出问题并解决问题，帮助学生完成知识体系的优化和扩充，培养综合技能。该套一体化、趣味化、问题化的改进实验教学方案，尤其适用于高三化学复习课，也适用于化学校本课程趣味实验探究课以及化学社团兴趣小组探究课等，目前已取得了较好的应用研究成果。现对该改进方案具体阐述如下。

1 教学与评价目标、学情、教情分析等

1.1 教学目标

(1)认识并理解铁盐的重要理化性质，学会对实验现象的分析解释技能。

(2)学会通过铁盐实验进行知识整合并发现新问题，深化对铁盐的理解运用能力。

(3)让学生体会到化学通过我们的智慧可以变得更加绚丽多彩，化学可以使生活更美好，从而激发学生对化学的热爱之情和继续探究的欲望。

(4)对学生渗透事物间的相互关系和相互制约等辩证唯物主义观点的教育。

1.2 评价目标

(1)通过趣味实验引导，加深学生对铁盐性质的认识，诊断并发展学生的实验观察和分析问题能力，认识到实验在化学学科中的重要地位。

(2)借助启发式问题引导，让学生主动参与到学习中，诊断并培养学生形成较强的问题意识，能够发现提出有探究价值的化学问题并尝试用理论解决。

1.3 学情分析及策略

铁是地壳中最丰富的元素之一，也是人体内所必需的元素，是红细胞(血红蛋白)的主要成分，且用途广泛。作为一种典型的变价金属代表，铁形成的化合物比较多，其中铁盐是高中化学学习阶段中一个重要的知识点，且铁盐在生产和生活中也有着重要作用。学生在高一必修1中对铁盐已有了基本认识但是不够全面，后续在高二选修4和选修5中对于水解和苯酚的学习中又进一步接触了三价铁离子，可见其地位尤为重要。在高三复习课中，鉴于学生已具备了高一、高二知识的积累，新课程复习教学的重要任务就是在教师指导下，引导学生把各部分相应的知识按其内在联系进行归纳整理，将散乱的知识串成线，结成网，纳入自己的知识体系结构之中。因此，教学应善于打破知识章节壁垒，以帮助学生构建合理的系统认知。本方案通过采用将铁盐的重要性质设计成化学变“魔法茶”的形式将知识串联起来，既富有趣味性，还能根据现象设计一系列的问题探究点，强化了知识的开发与吸收，让学生不仅收获知识，还在无形中培养了学生实验分析、综合运用等基本方法，进而学科素养得到了一定程度的提升。本方案也适用于趣味化学实验拓展探究课程，供热爱化学、学有余力的学生亲自动手探究，开拓化学视野。

1.4 教学理念及策略

实践证明，光有零碎的知识而没有形成整体的知识结构，就犹如没有组装成整机的一堆零部件，难以发挥其各种功能。基于此认识，笔者以建构主义理论来指导设计相关实验内容，先将与铁盐相关的重要知识进行整合，用趣味实验效果表现出来，通过让学生根据实验现象分析猜想产物，再引导学生根据所学知识进行验证解释，最后设计一系列与实验有关的“活动单”来强化对铁盐的理解运用，从而有效建构铁盐的重要知识体系。为了最大程度地激发学生的学习兴趣，笔者采用角色扮演的方式，让教师先自然融入整个课堂探究中，通过创设情境方式进行导课，旨在一开始就紧紧吸引住学生的注意力，充分刺激学生的感官并给其留下深刻的印象，从而提高课堂教学效果。

在提升化学学科核心素养的理念引领下，笔者设置了一些不同的教学环节，力争在实现三维教学目标的背后，让不同的学生都得到发展和成长。例如,可以让学生自己给不同的“魔法茶”命名，为有文学特长的孩子提供展示机会，激发其学习兴趣；在校本课程上还可以让爱好摄影的学生把每种“魔法茶”都拍下来，以便在校园文化艺术节进行展览，从而延伸到课外学习中。

1.5 改进实验用品

氯化铁溶液、绿茶水、9种无色透明的未知溶液(依次为:①草酸或者Vc溶液、②氢氧化钠溶液、③硫氰化钾溶液、④苯酚溶液、⑤淀粉-碘化钾溶液、⑥碳酸钠溶液、⑦硫化钠溶液、⑧硝酸银溶液、⑨亚铁氰化钾溶液)分别装在贴有相应序号的透明瓶子内、滤纸若干张、毛笔、喷壶等。

2 实验教学过程设计

2.1 教学环节一：观察—体验；分析—实验

(1)方案1

情境创设:多媒体黑屏展示营造一种神秘气氛，并附上动态文字——化学界的变色龙。教师装扮成茶艺师，端一杯绿茶进入教室，首先请学生观看魔术表演：先在杯子里倒入半杯刚刚品尝过的绿茶，然后向茶水中加入几滴神秘液体(氯化铁溶液)立即变成黑色，再将变黑后的茶水倒入另一个盛有少许无色透明液体(①草酸或者Vc溶液)的瓶子内又瞬间还原成刚才的绿茶。

趣味实验:“会魔法的铁盐”表演——继续分别向剩余装有8种无色透明未知溶液(依次为②氢氧化钠溶液、③硫氰化钾溶液、④苯酚溶液、⑤淀粉-碘化钾溶液、⑥碳酸钠溶液、⑦硫化钠溶液、⑧硝酸银溶液、⑨亚铁氰化钾溶液)的杯子内滴加少量神秘液体(氯化铁溶液)，请学生认真观察实验现象，并邀请学生给每种“魔法茶”命名(见图1)。如果是在兴趣实验探究课上，可以让学生亲自动手操作探究，还可以请爱好摄影的学生把每种“魔法茶”都记录下来留作影像资料。

(2)方案2

把在杯子里表演改成在滤纸上依次用上述无色未知透明溶液先书写不同的密信，再依次用喷壶喷洒少许神秘液体(氯化铁溶液)，依次显现不同颜色的字迹内容(见图2)，效果也很充满神秘色彩，学生的学习激情即刻被点燃。

趣味实验效果及学生命名名称:①茶水中含有的鞣酸会与铁离子反应而变黑色，再加入草酸或者Vc溶液可以复原(可乐或学问茶);②铁离子与NaOH溶液反应生成Fe(OH)3红褐色沉淀(胡萝卜汁);③三价铁离子与KSCN溶液作用显血红色(红葡萄酒);④三价铁离子可以使苯酚显紫色(紫葡萄酒);⑤KI的淀粉溶液加入铁离子，碘离子与铁离子发生氧化还原反应获得I2遇淀粉溶液变蓝色(蓝莓汁);⑥铁离子可以与碳酸钠溶液发生水解反应生成红褐色沉淀(胡萝卜奶昔);⑦铁离子可以与Na2S发生氧化还原反应生成黄色或黑色沉淀(芒果布丁或黑芝麻糊);⑧铁离子可以与硝酸银溶液发生复分解反应生成白色沉淀(珍珠奶茶);⑨铁离子与亚铁氰化钾反应生成蓝色沉淀(蓝色妖姬)。

启发思考:教师在展示各杯极具色彩冲击力的“魔法茶”后揭示谜底实质为FeCl3溶液，请学生根据出现的不同现象来猜一猜对应杯子中分别是什么溶液？体现了铁盐的什么重要性质？(提示：可以从研究物质的3个角度入手，即物质的类别通性、元素的价态变化和物质的特征颜色、状态。)

学生活动：学生分组交流讨论，然后汇报结果，接下来对其性质及迁移运用逐一进行深层次探究，使学生形成对各反应的系统认知。

2.2 教学环节二：探究—思考；类比—迁移

2.2.1 探究活动一：铁盐的制备

思考：以FeCl3为例，请你想一想通过哪些方法可以进行制备。

备选试剂：Fe粉、Fe2O3、Fe(OH)3、FeCl2溶液等。

师生互动：学生思考、交流、讨论并尝试板演相关化学方程式，其他学生纠错，教师补充完善，强化化学用语书写的规范性。

2.2.2 探究活动二：铁盐的检验

思考：硫酸亚铁糖浆是一种重要的小儿补铁剂，请你设计实验来检验市场上销售的补铁剂是否变质。

提示试剂：氢氧化钠溶液、KSCN溶液、苯酚、淀粉-KI溶液等。

师生互动：学生思考、交流、讨论并尝试用所学知识进行解释，教师点评，强化化学用语表述的规范性。

2.2.3 探究活动三：铁盐的氧化性

(1)迁移1

(2)迁移2

制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，请预测其结果如何。

(3)迁移3

向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，请预测实验现象，并根据现象书写离子方程式。

学生活动：分小组交流讨论，并在老师点拨下对可能出现的多种情况进行分析解释，培养其考虑问题的全面性。

2.2.4 探究活动四：铁盐的水解反应

应用1：Fe(OH)3胶体的制备原理和方法。

应用2：实验室配制和保存FeCl3溶液方法。

应用3：工业流程中如何制备FeCl3·6H2O晶体。

应用4：如何除去CuCl2溶液中的Fe2+和Fe3+。

学生活动：运用所学知识将铁盐与实际生产生活联系起来理解并进行解释，教师启发引导，培养其灵活运用知识的能力。

2.3 教学环节三：拓展—应用；总结—提升

2.3.1 拓展活动一：铁盐的催化作用

探究Fe3+、Cu2+等不同催化剂对H2O2分解速率影响，实验过程见图4。

思考1：请你评价上图中的实验设计是否合理。

思考2：请你设计实验证明Fe3+起到了催化作用。

设计意图:提升学生分析评价、设计验证实验的应用能力。

2.3.2 拓展活动二：如何正确补铁

铁是构成人体中的一种必不可少的微量元素，如果缺铁就会影响人体的健康和发育，最大的影响是缺铁性贫血，这是一种比较严重、比较广泛的四大营养缺乏病之一，尤其在生育期妇女和婴幼儿中发病率高。所以,在日常生活中，我们要注重通过食用富含铁的食物(如黑木耳、猪血、红枣等)来补充必需的、适量的铁元素以预防疾病，但是注意，如果不是贫血患者，尽量不要通过补铁药物来强化铁元素补充，否则补铁过量的话容易导致铁中毒。因此，为了健康养生，请学会从正确补铁开始。请根据上述知识，制作一张正确补铁的宣传海报，并在条件允许的情况下进行专题报告讲座。

设计意图：从贴近学生生活实际出发，使学生意识到化学就在他们身边，并学以致用。

2.3.3 拓展活动三：构建铁三角

根据前面所学知识，把铁、二价铁、三价铁之间的相互转化通过“铁三角”思维导图提炼出来，构建关于铁元素的全面知识体系，培养其运用综合知识的能力。把转化图中涉及的化学方程式熟练书写，以落实知识基础。

设计意图：让学生根据铁盐出发，从系统的高度来建构“铁及其化合物”知识网络，最终提升知识和能力层次。

三氯化铁作为铁盐的一种代表，除了能发生以上颜色不同的特征反应外，在实际生产生活中也有广泛的应用，主要用于金属蚀刻(包括铜、不锈钢、铝等材料的蚀刻)和污水处理(净水效果好、价格便宜、但容易使水色泛黄，目前经过电解后生成的高铁酸钾已成为新型的绿色环保水处理材料)等方面。此外，根据所学知识可知，三价铁作为铁的高价态，具有较强的氧化性，可以与一些还原剂发生反应，所以人们在服用补铁剂的同时最好伴随维生素C(具有还原性可以将三价铁还原为二价铁)服用，以提高药效。由此可见，学好化学，可以使生活更美好。

3 教学反思

在新课改理念下，化学实验教学是培养发展学生化学学科核心素养的一种重要手段，对学生科学思维的引导和培养有着十分重要的作用。基于此认识，笔者对本节“铁盐”教学设计的最大亮点是把铁盐的性质以一种一体化和趣味化的实验方式呈现出来，在促进学生知识迁移的同时，引导学生掌握铁盐的制备、检验和铁及其化合物的转化关系。既复习了本节课的重难点，加深了印象，又培养了学生的创新能力和创新思维。根据实验设计的问题情景贯穿了整节课始末，将铁盐的实验现象和重要性质很自然地联系在一起，问题的解决过程就是学生获取知识的全过程。通过有意识地渗透启发，理论联系实际，极大地调动了学生学习和思考的主动性。通过课堂教学效果反馈来看，学生普遍反应收获颇多，难以忘记。

本节课是一节比较成功的展示课，不仅在轻松愉快中将铁盐的知识建构在学生的脑海，而且培养了学生的宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识、环保意识与社会责任等核心素养，使学生感受到化学的巨大魅力。值得一提的是，这种复习方式也可以应用于其他元素及其化合物的复习中，笔者将继续努力探索，以不断促进具有化学特质的学科素养发展的视角和方法来展开教学活动，立德树人。