基于化学核心素养的教学设计
文章编号：1005?C6629（2017）5?C0051?C05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
2016年9月，普通高中课程标准修订组发布了《普通高中化学课程标准（征求意见稿）》。在此背景下，宁波市教育局教研室开展了主题为“基于化学核心素养的课堂教学研究”教学研讨活动，笔者执教了“铁及其化合物的应用”这一示范课，受到了与会专家和教师的好评。
1 基于化学核心素养的教学内涵
《中国学生发展核心素养》认为核心素养是“学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”[1]。高中化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，包括“宏观辨识与微观探析”、“变化观念和平衡思想”、“证据推理和模型认知”、“科学探究与创新意识”和“科学精神与社会责任”5个维度，全面展现了学生通过化学课程学习形成的关键能力和必备品格[2]。基于化学核心素养的教学是指教学目标的确定、教学内容的组织、教学过程的实施、教学结果的改进、教学评价的设计等一系列教学环节均以化学核心素养的发展作为衡量准则，培养学生的关键能力和必?淦犯瘛＞咛謇此担?教学目标源于化学学科核心素养、教学内容基于真实情境、教学过程的实施（教学方法）有利于素养的内化，关注“教、学、评”一致性，有效开展化学日常学习评价，促进学生化学学科核心素养的提升。
2 基于化学核心素养的教学设计程序
基于核心素养的教学设计程序应把握以下几个方面：
2.1 解构核心素养目标
在此次深化课程改革中，各学科核心素养作为统领课程标准研制与修订的灵魂，教学目标的确定理应依据学科核心素养。相对于三维目标，核心素养的超越更多体现在“操作性上”，因为素养是可测的、有阶段性的、有水平层次差异的。因此，在确定教学目标时，需将对学生总体的素养期望具体化为课时教学目标，并以此来确定教学内容，选择教学活动方式。据此，“铁及其化合物的应用”教学目标定位如图1所示。
2.2 创设真实问题境脉
张华认为，素养是人在特定情境中综合运用知识、技能和态度解决问题的高级能力与人性能力[3]。离开情境谈素养，素养就成为了无源之水、无本之木。因此，基于核心素养的教学要求教师为学生创设“未知”的、“原始”的、“实际”的问题情境，并以此为主线，将整个教学内容融合其中，从而统领整个教学过程，这就是“问题境脉”。它的核心内涵在于情境中蕴含的真实问题是学生知识建构的载体，在整个学习过程中都能激发、推动、维持、强化和调整学生的认知活动、情感活动和实践活动等，让学生的思维不断地走向深入，建构有意义的知识体系[4]。
据此，“铁及其化合物的应用”以燕麦片含有铁粉引起大众惊慌这一新闻事件作为教学情境主体，以是否含有铁――为何添加铁――如何促吸收――能做质检员作为教学主线，将铁的物理性质、化学性质、相互转化、实际应用等内容融合其中。
2.3 诊断素养达成情况
基于核心素养的教学要求将评价融入到平时的教学中，设计与目标相匹配的评价任务（提问、实验探究、练习等活动），为学生提供解决真实情境下不同复杂程度化学问题的素养表现机会，获取与目标达成相关的学习信息，基于这些证据诊断学生的发展水平并做出反馈或进行指导。“铁及其化合物的应用”教学诊断任务如下：
通过对“燕麦片中是否含有铁粉”的实验探究和还原铁粉作用的判断与分析，诊断并发展学生对铁的性质认识水平；
通过对“Fe2+与Fe3+相互转化”条件探讨和实验方案设计，诊断并发展学生氧化还原反应认识结构化水平及科学探究水平；
通过对“补铁剂是否变质”的实验方案设计与操作，综合评价并巩固提升学生的化学核心素养。
3 基于化学核心素养的教学实施
3.1 是否含有铁
[PPT]麦片中添加还原铁粉引起公众惊慌的新闻事件。
[教师]今年早些时候，有这样一则新闻引起公众惊慌：一些麦片中添加了还原铁粉。是否真的如此呢？
[实物展示]雀巢牌麦脆片配料表。
[教师]我从超市买了雀巢牌麦脆片，配料表显示添加了还原铁粉，请你根据已学知识设计简单实验判断麦脆片是否真的添加了还原铁粉？
[学生]利用铁具有铁磁性这一性质，如果有黑色粉末能被磁石吸引，可判断含有铁粉，我曾在网上看到过这一实验。
[教师]现场打磨麦脆片并装入保鲜袋。
[学生]上台做实验。
[教师]有没有观察到被磁铁吸引的黑色粉末？
[学生]有。
[教师]说明配料表中标注有还原铁粉没有问题。刚才实验我们是利用铁具有铁磁性这一特殊的物理性质，铁是生活中应用最广泛、用量最大的一种金属元素，具有典型的金属通性，那它还具有哪些物理性质呢？
[学生]银白色金属光泽，导电性、导热性、延展性。
设计意图：基于核心素养的教学一个显著的特征是问题来源于真实情境、是原生态的。本节课以麦片中添加还原铁粉引起公众惊慌的新闻事件作为引入，一下子吸引了学生的兴趣，让学生明白本节课在社会生活中的价值。此外，这一环节让学生设计简单的实验方案判断“燕麦片是否真的含有铁”，目的在于诊断学生对铁的物理性质认识发展水平以及提升以下化学核心素养：素养3，依据证据推出合理的结论；素养4，设计简单的实验方案，根据现象作出解释；素养5，运用所学知识解决生活中简单的化学问题。 3.2 为何添加铁
[教师]很好，接下来我们要思考的一个问题是麦片中为何要添加还原铁？
[学生]补铁，血红蛋白中含有二价铁，还原铁粉吃下去后能和胃酸中的盐酸反应，生成二价铁。
[教师]还有其他作用吗？提示：铁露置在空气中最终会生成什么？形成铁锈的条件？从另一个角度说明铁还具有哪些作用？
[学生]吸收空气中的氧气和水。
[教师]正因为如此，还原铁粉又被称为“双吸收剂”，糕点中通常会放一小包黑色粉末，其实就是还原铁粉。通过刚才的问题我们发现，铁可被盐酸氧化到+2价，被氧气氧化到+3价，还有哪些物质分别可将铁氧化到+2价、+3价？请举例。
[学生]铁与稀硫酸、硫酸铜、硝酸银等反应生成二价铁，被氯气、溴、双氧水等物质氧化为三价铁。
[教师]下面请同学们概括，铁单质在什么条件下转化为+2价，什么条件下转化为+3价？
[学生]与弱氧化剂反应生成+2价铁，与强氧化剂反应生成+3价的铁。
[教师]这位同学回答一针见血。
设计意图：铁的化学性质是学生较为熟悉的内容，本节课在此内容的处理上并不是简单罗列，而是创设真实的问题情境――“麦片中为何要添加还原铁”，目的在于诊断学生对铁的化学性质认知是处于识记水平还是应用水平。此外，“铁单质在什么条件下转化为+2价，什么条件下转化为+3价”这一评价任务的设计，目的在于使学生氧化还原反应理论达到“结构化”水平，实现知识向素养转化。
3.3 如何促吸收
[过渡]还原铁粉易被氧化为Fe（Ⅲ），能否被人体直接吸收利用？
[学生]不能。
[追问]那怎么办？
[学生]将其转化。
[追问]从氧化还原的角度来看，从+3价转化为+2的铁化合价是降低的，需要加入哪类物质才能实现转化？
[学生]还原剂。
[教师]相反，从+2到+3则需要加入（停顿）……
[学生]氧化剂。
[教师]同学功底很扎实。
[过渡]当然，在研究相互转化时，你是如何判断+3价的铁已经转化为+2价的铁了呢？（停顿），这就涉及到+2价、+3价的铁的鉴别与检验的问题。请同学们根据已有的知识思考如何鉴别。
[学生] 1.颜色；2.加碱。
[教师]还有其他方法吗？请你们仔细阅读教材第75页的信息提示。
[学生]滴加KSCN。Fe3+为血红色，Fe2+无色。
[学生]动手实验――用KSCN检验Fe3+。
[教师]巡视，并提示轻轻振荡试管，注意观察颜色。有血红色吗？是血红色溶液还是沉淀？
[教师] Fe3+与KSCN反应非常灵敏，我们只需1滴KSCN就出现了血红色溶液，因此可以用来检验Fe3+的存在。
[过渡]已经知道+2价铁与+3价铁的鉴别，让我们把镜头重新切换到转化。除了氧气之外还有哪些物质能够实现它们之间的相互转化？这是我们接下来要着重解决的问题。
[PPT]活动与探究
设计Fe2+和Fe3+相互转化的实验方案
试剂：FeSO4溶液、FeCl3溶液、KSCN溶液
氯水、双氧水（H+）
铁粉（铜粉）、KI溶液、淀粉溶液
[教师]凡事?A则立不预则废，动手实验之前需要先设计方案，小组展开讨论，请将设计好的方案填在教材第75页的表格中。如果方案设计完成，请将你的方案付诸实践。
[学生]讨论实验方案，动手实验。
[教师]我们先讨论+2价转化到+3价，哪个小组愿意分享你们的成果？请按照取样、操作、现象、结论这一思维程序进行描述。
[学生1]在试管中加入适量FeSO4溶液，滴入1滴KSCN溶液，溶液颜色未明显变化，再加入几滴双氧水或新制氯水，溶液变成血红色，说明双氧水或新制氯水能将Fe2+转化成Fe3+。
[学生2]在试管中加入适量FeSO4溶液，先加入几滴双氧水或新制氯水，再滴入1滴KSCN溶液，溶液变成血红色，说明双氧水或新制氯水能将Fe2+转化成Fe3+。
[教师]现在有两套方案，你认为哪一套更佳？
[学生]方案1，先判别试剂中原先是否存在+3价铁。
[教师]下面我们来看Fe3+转化到Fe2+的相关方案。哪个小组愿意分享你们的成果？
[学生3]在试管中加入适量FeCl3溶液，滴入1滴KSCN溶液，溶液变成血红色，再加入铁粉或铜粉，溶液血红色变浅，说明铁粉或铜粉能将Fe3+转化成Fe2+。
[学生4]在试管中加入适量FeCl3溶液，滴入KI溶液，溶液颜色加深，再滴入淀粉溶液，溶液颜色变蓝，说明I-能将Fe3+转化成Fe2+。
[练习]书写相关离子方程式。
[过渡]如果是日常补铁，我们可以选择诸如添加铁的麦片进行食补；如果是轻度、中度缺铁性贫血呢，你会选择……
[学生]保健品、药品。
[教师]食物展示各种各样补铁剂（亮出说明书），说明书注意事项中有一条引起了我的兴趣：“本品不应与浓茶同服”。为什么一些补铁剂不能与浓茶同服呢，我们来做一个魔术。
[教师]擦亮你们的双眼，演示茶水―墨水―茶水实验。
[PPT]魔术解密：茶水里含有大量的单宁酸（鞣酸），当单宁酸遇到亚铁离子后立刻生成单宁酸亚铁，它的性质不稳定，很快被氧化生成单宁酸铁的络合物而呈蓝黑色，从而使茶水变成了“墨水”。维C具有还原性，将+3价的铁离子还原成+2价的亚铁离子，因此，溶液的蓝黑色又消失了，重新显现出茶水的颜色。 [教师]维C能够把+3价铁还原为+2价的铁，说明维C具有什么性质？
[学生]还原性。
[教师]服用补铁剂时补充维C有利于促进铁的吸收利用。
设计意图：Fe（0）、Fe（Ⅱ）易被氧化为Fe（Ⅲ），如何促进铁的吸收利用，自然而然过渡到Fe2+和Fe3+相互转化。通过相关问题的探讨，强化“变化观念”这一核心素养。《普通高中化学课程标准（征求意见稿）》强调要充分认识化学实验的独特价值，精心设计实验探究活动来学习化学。据此，本课在教材“活动与探究”栏目基础上，增添了双氧水、铜粉、KI等试剂，完全由学生自主设计方案、动手操作实验，在教师引导下进行成果分享、小结，增强了探究活动的开放性，体现了探究活动的本质特点，提升了学生的科学探究素养。此外，教师展示茶水―墨水―茶水魔术实验，阐述“补铁剂不能与茶水同服”的缘由，并提供解决方案，凸显了“Fe2+和Fe3+相互转化”的应用价值。
3.4 能做质检员
[过渡]作为质检人员，最关心的是药品是否含有铁以及含铁量是否达标。补铁剂中的铁应该是什么价态？
[学生] +2价。
[教师]你能设计实验方案来研究补铁剂中是否真的含有二价铁？
[学生]先加KSCN，再加氧化剂。
[学生]动手实验。
[教师]下面请一位同学汇报看到什么现象，有什么结论？
[学生]滴加KSCN溶液的颜色没有明显变化，再滴加酸化的H2O2后溶液变红色，说明朴雪口服液中含有Fe（Ⅱ）。
[设问]这瓶补铁剂有没有被氧化变质？
[学生]没有。
[追问]我这有一瓶?a铁剂露置空气一段时间，你如何设计实验证明它部分被氧化？
[学生]如果是部分被氧化，则需证明补铁剂既含Fe3+、又含Fe2+。取适量补铁剂，加KSCN溶液，若显血红色，则说明有Fe3+；另取部分补铁剂，滴加酸性高锰酸钾溶液，若高锰酸钾溶液褪色，则说明含有Fe2+。
[追问]如果仅有蒸馏水、氯水、KSCN能完成上述实验吗？
[学生]加KSCN，用蒸馏水稀释，再加氯水观察颜色是否加深。
[教师]刚才我们通过实验定性检测到补铁剂中的确含有二价铁，那如何定量检测铁元素的含量呢？请同学们课后阅读讲义上的相关内容，下周活动课时间有兴趣的同学我们一起去实验室做个检测。
[总结]今天的研究课题来源于生活中的真实社会议题，通过小组讨论、设计方案、动手实验，从而得出结论，再将所学知识应用到生产、生活中，可以归纳为起源于生活、形成于课本、应用于生活，这是完整的科学探究脉络。希望同学们在今后生活中遇到与科学特别是化学相关的社会议题时，能够遵循科学探究脉络理性思考问题，不要人云亦云，这是有科学素养的公民。
设计意图：本环节运用角色模拟法让学生综合应用Fe2+和Fe3+相互转化、Fe2+和Fe3+鉴别与检验等内容检测补铁剂商品质量，综合评价并巩固提升学生的化学学科核心素养。最后的结语既呼应了开头，又升华了主题，使学生今后能对与化学有关的社会热点问题进行理性思考，从而做出正确的价值判断，提升了“科学精神与社会责任”这一核心素养。
