梁明星
广州市番禺区象贤中学 广东广州 510483）
摘要 价-类二维图是元素化合物性质学习的重要工具，学生通过学习形成价-类二维观是化学学科核心素养的重要体现。本文以人教版（2019）高中化学教材“铁盐与亚铁盐”的实验教学为例，通过教师设置基于真实可见的化学情景问题，激发了学生的学习兴趣和思考，搭建铁元素价-类二维框架，用作离子反应和氧还理论作为理论分析工具，给予学生解决问题的抓手和工具；教师设置Fe3+和Fe2+相互转化开放性实验探究，促动学生课堂思维发散，落实宏观辨析与微观探析、证据推理与模型认知及科学探究与创新意识等核心素养，培养学生科学精神。
关键词 素养为本、价-类二维图、铁盐和亚铁盐、实验教学
1. 背景介绍
《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》提出了化学学科核心素养是学生必备的科学素养，是学生终身学习和发展的重要基础，这也预示着“素养为本”的学科教学应当是高中化学课堂教学的常态，重视开展“素养为本”的教学即倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力[1]。郑长龙教授[2]认为，“素养为本”化学课堂教学要以发展学生化学学科核心素养为主旨，将落脚点放在课堂教学设计和实施上。设计注重“课堂教学板块和学习任务的具体设计”，实施应注重“引导学生形成化学认识视角和认识思路”。价-类二维观是学习元素及其化合物的最为基本的观念，它将无机物间转化的类别线和价态线融为一体，形成知识网络。合理构建物质关系图是学生知识结构化及化学观念发展的具体表现[3]。元素及其化合物的教学基本范式，可通过搭建价-类二维视图框架，设置问题开展科学实验探究来落实学科核心素养，构建“素养为本”的课堂教学。
“铁盐和亚铁盐”安排在人教版(2019)《化学必修第一册》第三章第一节，是新课标必修课程“主题2：常见的无机物及其应用”的重点内容，是元素化合物知识体系里面不可或缺的部分，铁及其化合物性质实验属于学生必做实验。该内容现有的研究案例及相关成果非常丰富，一线化学教学工作者对“铁盐和亚铁盐”教学作了多角度多层面的剖析，涌现了许多优秀的针对具体教学过程的教学设计案例，较早期“铁及其化合物”的“高端备课”便产生了很多的优秀成果，另外，仅2021年广东地区的优秀研究成果也不少：如孙华开展了“化合价实验”的教学设计[4]，在让化合价看得见→化合价的变化看得见→感受生活中的化合价变化的环节设计中落实以学科知识为载体提升学科核心素养的目的。廖玉红等人实施了“素养为本”的“铁盐与亚铁盐性质及转化”教学[5]，设计评价量表，检测学生核心素养的发展情况。邓君基于魔术“黄酒变红酒”和“麦片中含铁粉是真的吗?”为真实问题情境开展了“铁盐和亚铁盐”的教学，发展学生核心素养。在诸多教学设计中，研究角度各有不同，素养落地途径和方式不同，但都特点鲜明，优点显著。抱着学习的态度，笔者亦以高中化学教材人教版(2019)《化学必修第一册》“铁盐与亚铁盐”的实验教学进行设计，开展了一节区级公开研讨课，试图为“素养为本”的教学课堂提供更多参考样本。
本教学设计实施前，学生已经储备了化学实验的基本方法、物质的分类、离子反应及氧化还原反应等内容，前一课时也已经认识了铁的氧化物和氢氧化物的性质，并开展了相关的实验探究活动，初步构建了铁元素的价-类二维框架图，感受到了铁元素的变价特性，为本节课“铁盐和亚铁盐”的学习铺垫了足够可用的知识基础和能力基础，当中包括能利用双线桥法对简单氧还反应的配平等。本设计通过教师设置真实可见的化学问题，搭建铁元素价-类二维框架，给予学生解决问题的抓手和工具；教师设置Fe3+和Fe2+相互转化开放性实验探究，促动学生课堂思维发散，落实宏观辨析与微观探析、证据推理与模型认知及科学探究与创新意识等核心素养，培养学生科学精神。
2.“铁盐与亚铁盐”教学的设计与实施
2.1 教学目标：
①了解铁离子、亚铁离子的检验方法。
②在从类别视角认识物质的基础上，学会从元素价态视角认识Fe3+和Fe2+间的转化关系，建立认识模型，培养学生化学观念，丰富研究无机物性质的一般思路和方法。
③能利用离子反应和氧化还原反应等理论工具，预测实现Fe3+和Fe2+相互转化的途径，并进行科学实验验证，进一步巩固研究物质性质的一般方法和思路，落实相应化学学科核心素养。
2.2 教学流程
本内容为实验教学，具体教学流程设计如图所示。
图1. 教学流程图
.png)
2.3 实验教学过程
素养为本的实验教学，应当是基于真实可见的情景问题，以问题明方向，促使学生的思维在课堂发散，层层推进，拓展思维的广度和深度，同时在教学后期以真实情景问题评价学生学习效果；素养为本的实验教学，应当是以实验作为工具发展学生高阶思维能力，获取结构化的化学知识，能够设计活动以提供学生核心素养表现平台，促使学习者主动提升化学核心素养，实现深度学习。
据此笔者提供以下文案，呈现真实情景问题的引入路径设计(图2)、教学实录、环节设计意图和对应具体素养功能 (表1)。
图2. 环节一实验情景引入路径设计图
.png)
环节二：
价-类二维分析（实录略） 搭建铁元素价-类二维框架，用作理论分析工具，给予学生解决问题的抓手和工具；在环节三中Fe2+和Fe3+相互转化的半开放性实验探究中进行试剂预测及选择。 学习无机物的元素观、分类观、价态观。
素养功能定位为“变化观念”与“模型认知”。
环节三：
.png)
Fe2+和Fe3+的相互转化 3-1建模：
预测→理论分析→方案设计→实验验证→符号表征 模型构建的升华，掌握和应用科学实验探究的一般思路和模型，同时拓展离子检验方法中定性定量思路。继续强化氧化还原理论的运用，巩固了双线桥配平方法。
给学生提供思考和实践及展示的机会，落实素养为本的课堂实验教学。 提高学生实验操作能力，小组合作能力，根据实验现象分析问题及获取结论的能力
素养功能定位为“证据推理与模型认知” 及“科学探究与创新精神”
3-2用模1：Fe2+转化为Fe3+：
环节四：
.png)
应用与评价
4-1： 模拟电路腐蚀：
用马克笔在铜片上写字，置于装有稍浓的氯化铁溶液烧杯中，不一会，铜片光泽变暗，喷洒酒精擦拭掉笔迹，光亮的铜片形成的图案出现。
4-2：“铁三角”
.png)
4-3：课堂评价试题：
（1）保存FeSO4溶液时，常需加入一定量的铁粉，原因是？
Fe2+易被空气中O2氧化变质，铁粉能与Fe3+反应重新生成Fe2+
（2）证明上题中的FeSO4溶液含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是？
先滴加少量KSCN溶液，再滴加几滴氯水（或过氧化氢等）。
（3）用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入过量的铁粉，充分反应后，最终溶液中的金属阳离子有： Fe2+
模拟真实情景，回归化学价值，活化知识，提升学生学习兴趣。
知识结构化
题1用真实情景问题暴露学生能否趁热打铁，敏捷感受到Fe2+容易被O2氧化，而Fe粉又能还原Fe3+。
题2进一步检验、巩固和评价学生课堂实验探究的知识和思维收获。
题3用真实情景问题评价学生 体现化学之美，展现化学学科社会价值
素养功能定位为“科学态度与社会责任”
表1. 教学实录、环节设计意图和对应具体素养功能
3. 教学效果与总结
结合评课网络现场几位老师的评课，教学效果良好，值得借鉴。广东仲元中学高一备长黄老师评：这节课为了我们一线教师实施新课标新教材提供了一定的方向和指引，让我们都要积极思考在课堂上如何培养学生的化学学科核心素养。教师大胆地设计了开放性的实验，使得学生的互动讨论和思考变得活跃和充分，以活动和任务推动学生思考讨论交流和探究，切实地培养了学生的核心素养。广东仲元中学特级教师曾老师点评：这节课在传授化学知识的同时更主要是在渗透化学学科思想，课堂重点内容建立了分析和探究模型，教师在开放实验的同时，特别注重了实验的定性与定量，建议环节四的铁三角放回价-类二维图中，一堂课要把价-类二维图这个理论工具从始到末用好用透。番禺区化学教研员陈老师点评：教师本节课的教学内容以价-类二维图为中心开展设计，课堂节奏把握得当，善于启发学生，调控教学进程，学生积极思考参与度高，两点建议，一是在本节课书写亚铁离子和过氧化氢、高锰酸钾的离子方程式会增加学生的负担，需要优化。二是为了使得学生在课堂的实验过程更顺畅，实验前的说明需要更加充分。
总体来说，本课是“素养为本”的课堂实验教学中的积极尝试，很好的形成了知识问题化、问题情境化及问题探究化的思路，在价-类二维的框架下，实现教学路径的可视化，拓宽了学生学习无机物性质的思考路径，帮助学生课堂高效学习，同时也为基础年级开展教学研究提供可借鉴的教学案例。素养为本的课堂标准是有多层级、多角度和多维度的课堂，创设真实而有意义的化学学习情境，注重转变学生的化学学习方式，引导学生积极主动开展建构学习、探究学习和问题解决学习，实施 “教、学、评”一体化，积极开展“素养发展为本”的化学学习评价等，都是实施“素养为本”的化学课堂教学的重要教学策略[2]。学科核心素养的落地是不能一蹴而就的，在“一核----立德树人、服务选才、引导教学”的引领下，所有的化学教育工作者们都作为有责任和义务开展相关研究，结合课堂教学分享简洁有效的“素养为本”教学案例成果。
参 考 文 献
[1]中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018:4.
[2]郑长龙,孙佳林.“素养为本”的化学课堂教学的设计与实施[J].课程教材教法,2018(4):71-78
[3]胡久华，张银屏.基于化学观念的化学１模块元素化合的教学研究[J].教育科学研究,2013(10):56-62.
[4]孙华.[J].“铁盐和亚铁盐”教学中的“化合价实验”设计[J].中学化学教学参考,2021(4):18-22
[5] 廖玉红,申燕.“素养为本”的“铁盐与亚铁盐性质及转化”教学[J].中学化学教学参考,2021(6):13-17
[6] 邓君.基于真实问题情境发展学生核心素养的教学——以“铁盐和亚铁盐”为例.[J].化学教与学,2021(4):48-53