发展学生“预测与实验验证”物质化学性质能力的教学——以“多角度认识硫酸亚铁的化学性质”教学为例，本文主要内容关键词为：化学性质论文,硫酸亚铁论文,为例论文,多角度论文,物质论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
人教版高中化学必修1第二章《化学物质及其变化》，主要涉及物质的分类、离子反应和氧化还原反应等概念性知识。学生研究物质的性质，主要从两方面探讨，一个是物质属于哪种类别，该类别的物质可能跟哪些物质发生反应；另一个是从物质所含元素的化合价分析，该物质是否具有氧化性或还原性；离子反应帮助学生从微观上认识物质在水溶液中的反应实质。对于高一学生来说，初次接触这些抽象的概念，学生关注的是对概念的理解和如何应用这些知识进行解题，较少关注概念知识的认识价值，更加难于自动将概念知识转化为认识物质化学性质的程序性知识和策略性知识，难于形成研究物质化学性质的一般思路和方法。为此，我们以“多角度认识硫酸亚铁的化学性质”教学为例展开探讨。
一、“多角度认识硫酸亚铁的化学性质”及其教学价值
本节课选择硫酸亚铁作为研究的素材，是因为从物质分类的角度看，硫酸亚铁既属于亚铁盐又属于硫酸盐；从元素化合价的角度看，
处于铁元素的中间价态，既有氧化性又有还原性，方便学生全面体验通过元素价态预测物质性质的方法，并且由于稀溶液中
不表现氧化性，因此两种离子之间没有相互反应，各自保持自己的性质，方便学生通过实验验证预测是否正确。因此，从促进学生认识发展的角度看，本节课的教学价值主要体现在以下几个方面：第一，发展了学生在宏观层面依据元素组成对物质进行分类的认识，同时通过硫酸亚铁溶解后电离出离子的事实，发展了学生在微观层面上认识可溶的盐类物质在水溶液中的元素存在形态与化学性质之间的关系，打通了从宏观和微观两个层面上通过物质的通性预测物质性质的认识。第二，使学生有意识地关注物质中核心元素的化合价，通过核心元素化合价的可能变化预测物质的氧化性和还原性，发展了学生研究物质和研究物质发生化学反应的新视角。第三，通过化学实验验证物质是否具有某种性质，发展了学生学习化学科学知识过程中的实证意识，使学生体会到化学实验在化学学习中的重要价值。
二、学生学习该内容的困难和障碍
学生在初中学习过诸如二氧化碳、碳酸盐、常见的酸、碱、盐等物质的性质，但是学生并没有学习物质性质的思路和方法，更多的是接受和模仿性的学习。因此将具体物质的性质学习上升为学习物质性质的一般思路和方法对学生来讲是认识上的困难点之一。初中化学的学习，虽然学生已经从微观本质角度认识了氧化还原反应，但只是停留在知识层面，学生不习惯也不知道如何应用氧化还原反应的知识对物质性质进行研究，这也是本节课学生认识的困难点之一。学习本节课学生的主要障碍点是氧化还原反应相关概念还不是很清楚，头脑中氧化剂和还原剂知道的较少，需要老师给予方法导引和资料支持。
三、基于促进学生预测和实验验证物质化学性质能力发展的教学活动设计
1.教学的整体思路
本节课采用问题驱动策略，在教学的四个环节中设置五个具有任务驱动性质的问题，引导学生沿着实验预测、实验验证、实验观察、实验结论、梳理方法、形成规律认识这样一条方法线索，展开物质性质预测、物质性质验证、物质性质应用即物质转化和制备这样一条知识线索。通过问题线、方法线和知识线发展学生的认知能力，达成教学目标。详见下页表1。
2.基于实验支持的教学环节设计
环节1：问题驱动学生思考，多角度预测物质化学性质。
[回顾]研究物质化学性质的一般程序：分离、提纯物质→观察物质的外观性质→预测物质的性质→实验和观察→解释及结论。
[展示]一瓶绿矾晶体、一瓶内有铁粉的硫酸亚铁溶液（要求浅绿色较容易观察到的）。
[资料]铁元素在地壳中的质量分数为4.64%，仅次于氧、硅和铝。它在自然界中可以单质形态（如陨铁）存在，更多的则以+2价和+3价的化合态存在。含有三种价态的含铁物质在一定条件下可以相互转化。
问题1：请你预测
（硫酸亚铁）可能具有哪些化学性质？说出你进行预测的依据。
[学生活动]小组交流、讨论、汇报。
[教师引导]同学们能够根据盐类物质的通性推测硫酸亚铁可以与金属、碱、某些盐溶液发生反应；能够从元素组成以及硫酸亚铁在溶液中存在和，分析它们的可能反应；还可以从什么角度预测硫酸亚铁的可能性质？
学生1：化合价……
学生2：从氧化还原的角度……
学生3：硫酸亚铁中的铁元素为+2价，处于中间价态，应该既有氧化性又有还原性。
（本环节设计意图：给出学生知道但不熟悉的硫酸亚铁作为性质预测的素材，可以探查学生预测物质性质的角度，强化学生从物质的组成进行分类并根据通性预测性质的方法，发展学生从宏观和微观两个层面认识元素组成、存在形态与物质化学性质关系的能力。在此基础上，引导学生关注组成物质核心元素的化合价，发展学生通过核心元素化合价的可能变化，预测物质的化学性质的能力，使学生初步清晰多角度预测物质化学性质的思路与方法。）
环节2：依据理论分析，设计实验方案，实验验证物质化学性质。
问题2：通过哪些反应可以证明溶液中存在和？可以选择哪些物质作为反应试剂？
问题3：如何证明既有氧化性又有还原性？
方法导引：证明具有氧化性需寻找合适的还原剂，反之亦然。
[任务]
从下列药品中选择试剂，设计实验方案（如下页表2）。
（资料支持：给出常见氧化剂、还原剂的资料卡片）
[学生活动]分组讨论。
[教师演示]
（说明：下列实验均为试管中取1～2 mL硫酸亚铁溶液，加入试剂为滴管滴加。）
实验1：将打磨后光亮的镁条插入硫酸亚铁溶液中。
实验2：向硫酸亚铁溶液中滴加氯水，再加入KSCN溶液。
实验3：向硫酸亚铁溶液中先加入KSCN溶液，再加入
溶液。
实验4：向硫酸亚铁溶液中先加入溶液，再加入KSCN溶液。
[学生实验]
实验1：向硫酸亚铁溶液中加入NaOH溶液。
实验2：向硫酸亚铁溶液中加入稀硝酸，再加入
溶液。
[教师活动]请同学们汇报实验现象。实验现象支持了你的预测的，请给出实验结论。你观察到实验有什么异常现象？实验中你产生了哪些问题？
[学生汇报并提出问题]硫酸亚铁与NaOH溶液反应的现象很乱，我不知道到底生成什么？
[教师演示]在试管中加入新制的硫酸亚铁溶液，用长滴管吸取氢氧化钠溶液，插入硫酸亚铁液面下，挤出碱液。学生观察到有白色沉淀生成，然后将生成的沉淀倒在滤纸上，观察变化。
[问题]根据实验现象，可以得到关于硫酸亚铁性质的哪些结论？
（本环节设计意图：根据理论预测，首先进行实验设计，选取合适的反应试剂，既是对理论的直接应用，又可以通过学生所选试剂及其选取顺序，探查学生思维过程。教师演示学生陌生的氧化还原反应的实验，有利于在实验过程中引导学生用氧化还原反应概念对化学反应现象进行分析，有利于学生的理解。将亚铁离子和硫酸根离子的复分解反应交给学生实验，有利于学生应用已有知识进行验证并发现新的问题，有利于建立知识间的联系，发展学生理论与实验联系以及逻辑分析的能力。通过实验验证性质并发现新的问题，有利于学生对知识的理解。）
环节3：梳理研究物质化学性质的一般思路，应用于物质制备。
问题4：根据硫酸亚铁性质的预测及实验验证过程，你能否总结研究物质性质的一般思路和方法？
PPT：总结提炼出研究物质性质的三维视角，即从物质分类、氧化还原、特性的角度研究物质性质的思路和方法。
过渡：硫酸亚铁在生产生活中具有广泛的用途。
问题5：如何制备硫酸亚铁？写出相应反应的化学方程式。
学生1：铁与稀硫酸反应……
学生2：……
教师归纳总结：梳理出认识化学反应的二维关系图（图1）。告诉学生在后面学习铁及其重要化合物时，将进一步完善二维图，充分体现其作用。
（本环节设计意图：根据对硫酸亚铁性质的预测及实验验证并对研究物质性质的思路和方法进行梳理，发展学生“预测并实验验证”及理论提升的能力。将研究物质的性质的价值体现在物质转化与制备中，通过驱动性任务，调动学生思维，多角度思考制备硫酸亚铁的方法，梳理出认识物质反应的二维思维图，提升学生认识反应的规律性，并加强学生关注物质特性的意识。）
环节4：总结提升，迁移应用，体现一般思路和方法的价值。
问题6：请你结合本节课所学方法，预测
可能具有哪些化学性质？
提问：通过本节课的学习，你在学习、研究物质性质的方法上有什么收获？
（本环节设计意图：应用本节所学预测和实验验证物质化学性质的一般思路和方法，让学生对其他物质进行预测，教师可以评价学生的学习效果，学生可以体验本节学习方法的实践价值，体会成功的喜悦。）
总之，通过本节课的教学，发展了学生“预测与实验验证”物质性质的能力，将物质的分类和氧化还原反应概念等陈述性知识转化为应用于元素化合物学习的程序性知识和策略性知识，为学生今后的学习打下方法的基础。
（本文得到北京教育学院何彩霞老师的悉心指导，在此表示感谢。）