視頻標簽：自然界中的鐵元素

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視頻課題：信息素養提升實踐融合創新應用教學案例（安徽）高中化學必修主題2課堂實錄 鐵及其化合物第1課時《自然界中的鐵元素》

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高中化學必修主題2課堂實錄 鐵及其化合物第1課時《自然界中的鐵元素》教學設計

【教學設計】
第1課時 自然界中的鐵元素
在學習過物質分類、離子反應和氧化還原反應之后，物質類別和化合價就成為我們研究物質性質的兩個重要角度。鐵元素不僅在組成上種類特別豐富，而且元素價態也多變，更重要的是其廣泛存在于人類日常生產生活中，這就為課標“了解鐵及其化合物在生產生活中的應用”提供了大量的素材。由于篇幅所限，教材對于含鐵物質學習的一些情境并未涉及，例如煉鐵時注入鐵水之前的模具一定要充分干燥，制作印刷電路板（課后習題）等。本單元主要針對上述問題進行設計，創設真實情境，讓學生感受到含鐵物質的重要性，并且與所學的化學知識相關聯。另外，本單元教學設計將構建轉化關系這部分內容分散在每一節課，從認識價類二維到構建價類二維，從應用價類二維到完善價類二維，讓學生自己逐步建構和完善含鐵物質的轉化關系，以上安排不同于教材在第三課時集中對含鐵物質轉化關系的構建，這樣既符合了學生的一般認知規律，也分散了教學中的難點。
學生學習中可能存在的學習障礙有：

1. 能夠從物質類別認識鐵及其化合物，對物質進行分類，但對于物質的通性認識仍需進一步鞏固。
2. 在研究物質性質的一般程序中，能夠完成提出猜想→設計方案→實驗驗證→得出結論這一步驟，但是在設計具體的實驗方案中，缺乏控制單一變量的思想，實驗操作能力也需要進一步加強，以及在實驗過程中對出現的預料之外的現象不太能運用合理的化學知識進行很好的解釋。
3. 可以根據物質類別和化合價的角度預測物質的性質，在補鐵劑的學習過程中，由鐵元素的定性檢測到定量測定，應用價類思想去研究物質性質還需進一步加強。

【教學目標】
1.了解鐵元素在自然界中的存在形態，體會化學對人類生活的重要意義。
2.從鐵的化學史（指南針、古代煉鐵、高爐）體會中華民族在人類發展進程中的貢獻，增強文化自信。
3.能運用氧化還原反應相關原理進一步認識單質鐵的化學性質，基于實驗事實寫出鐵與水蒸氣的反應方程式，并用于解釋生產中的實際問題，培養安全意識。
4.初步建立物質類別和元素化合價二維圖，會通過價類預測物質的化學性質，理解鐵元素化合物之間的關系，幫助學生逐漸形成元素觀、分類觀和轉化觀。
【教學重點】
（1）運用氧化還原反應原理進一步認識單質鐵及其氧化物的化學性質，并用于解釋生產中簡單的化學問題。
（2）初步建構價類二維圖。
【教學難點】
建構價類二維圖，運用價類二維圖解決真實情境中的問題（如鐵與水蒸氣反應、如何除鐵銹等）。
【教學流程】

【教學過程】
環節1：課前微課——認識礦石——鐵的來源——鐵的獲取。
課前任務：微課學習——鐵及其化合物的存在。
課堂教學：
問題：生活中最常見的金屬是鐵，根據印象，鐵是什么顏色？
活動：A同學回答黑色，B同學回答銀白色，C同學回答紅色……
教師用多媒體展示生活中的鐵。

評價：通過學生的回答，了解學生對于鐵的認知情況。
問題1：請同學們觀察各種鐵礦石，根據課前微課學習，思考桌面上各種礦石的成份和用途。
活動1：將從新疆吐魯番買來的各種鐵礦石分組展示在桌面上。小組成員合作交流后回答，并完成表格中的內容。
 
學生思路：1號礦石能被磁鐵吸引不能吸引鐵絲，是隕石；2號礦石呈現紅色是赤鐵礦，手上都是紅色，可以做顏料；3號礦石呈現黑色，能吸引鐵絲，是磁鐵礦，可以做磁鐵；4號礦石呈現黃色，屬于黃鐵礦，主要成分為FeS₂，可以煉鐵。師生小結：鐵在自然界中的存在形態，赤鐵礦和磁鐵礦的用途。
評價1：教師根據學生回答情況評價學生認識物質水平（基于經驗水平）和探究物質性質水平（孤立水平、系統水平）。根據課堂中生成的問題，評價學生的質疑能力和敢于發現問題的意識。
（設計意圖：創設真實的問題情境，引導學生根據已有的知識經驗，運用“宏—微—宏”的協同思維解決由宏觀表象到微觀本質再到宏觀用途的相關問題。通過中國古代四大發明之一的指南針，讓學生感受中國古人的智慧，提升學生的文化自信。）
問題2：鐵從哪里來？有哪些方法？如何從鐵礦石中獲取鐵？
活動2：學生觀察桌面上的礦石，不難想象可以從隕鐵和鐵礦石中獲取鐵單質。小組討論交流，得到煉鐵用鐵礦石不用隕鐵的原因：隕鐵來源稀少，價格昂貴，鍛煉不易，很難大規模生產；赤鐵礦含量豐富，廉價易得，是煉鐵主要原料，并把它們標在價類二維圖上。

評價2：通過認識鐵單質的獲取方式，診斷并了解學生對金屬冶煉原理的掌握情況。
設計意圖：（通過實物更直觀的了解鐵單質的獲取方式，并在認識中國古代冶鐵技術的同時感受中國古代科技的先進。）
問題3：你能從原料、原理和產物三個方面分析高爐煉鐵的過程嗎？
活動3：圍繞人類使用鐵的時間線，學生思考并展開討論。由廉價易得的焦炭和赤鐵礦進行高爐煉鐵得到生鐵，并對生鐵到鐵進行深入探討，補充價類二維圖，并書寫相關的化學反應方程式。

評價3：根據學生的回答情況，診斷學生從物質含量角度認識元素化合物的能力。根據學生寫出的化學方程式，診斷學生對氧化還原反應本質的認識。
（設計意圖：通過介紹中國古代煉鐵史，感受中華文化的博大精深，提升文化自信。通過結構與性質、性質與用途的關系，了解Fe₂O₃作為冶煉單質鐵的原因。認識從理論到實際生產過程中，條件對化學反應的制約。）
問題4：在條件簡陋的野外，對鐵需求量不高，科學家發明了一種新的煉鐵方法，主要用于焊接鋼軌，你能說出該方式用于焊接鋼軌的原因嗎？

活動4：觀看錄制的學生實驗《氧化鐵和鋁粉反應》，對實驗現象進行描述，小組討論交流，得出此煉鐵方法用于焊接鋼軌的原因（反應操作簡單，放出大量熱，能將鐵融化），書寫相應的化學反應方程式，并在價類二維圖中標出Fe₂O₃到Fe的轉化。
    

評價4：根據學生對實驗現象的描述，能從物質的宏觀特征入手，基于實驗事實得出性質，由性質歸納用途，診斷學生解決真實問題的能力及對化學價值的認識水平。
（設計意圖：引導學生從自然界和人類生產的視角，運用化學、環境資源知識歸納單質鐵來源，培養學生多角度的發現并解決真實問題，發展學生的環境保護意識。）
環節2：預測性質——實驗探究——產物分析——得出結論——裝置分析，掌握單質鐵的化學性質。
問題5：在鋼鐵廠的生產中，熾熱的鐵水注入模具之前，模具必須進行充分的干燥處理，不得留有水，這是什么原因？
活動5：教師與3位學生觀察員共同完成鐵與水蒸氣的反應實驗。根據實驗現象猜測鐵與水反應的產物，學生結合金屬活動性順序（鐵位于氫之前），類比金屬鈉與水反應，猜測：鐵+水=鐵的氫氧化物+氫氣，進行實驗驗證。教師引導學生分析濕棉花、肥皂液和燈罩有何作用，結合課本實驗裝置說出改進后實驗裝置的優點。

評價5：根據學生對反應的預測情況，評價學生對信息的歸納類比能力。通過學生對實驗現象的描述和對實驗裝置的分析，診斷并發展學生化學實驗探究水平。
（設計意圖：培養學生問題意識，在與同學討論的基礎上能提出探究性問題和假設，引導學生基于實驗事實預測物質性質，發展學生的科學探究和創新意識等素養。）
問題6：鐵與水蒸氣反應的產物有哪些？
活動6：學生結合實驗現象與教師提供的相關信息推測產物的成份，并寫出相應的化學方程式。

評價6：根據學生的互動情況，評價學生從陌生的情境下依據相關信息探究物質成份的能力。運用SOLO分類理論制訂的評價標準如下：
A.有爆鳴聲，氣體可能是氫氣，通過顏色變化排除Fe₂O₃、Fe(OH)₂、Fe(OH)₃、而FeO不穩定，受熱容易變成Fe₃O₄，推測的產物是Fe₃O₄和氫氣。（關聯結構水平）
B.有爆鳴聲，氣體可能是氫氣，FeO和Fe₃O₄為黑色，產物是二者之一。（多點結構水平）
C.根據鈉與水的反應，猜測產物為氫氣和Fe(OH)₃。（單點結構水平）
（設計意圖：引導學生從物質狀態、顏色和熱穩定性等不同視角認識復雜環境下陌生物質的轉化關系，運用“具體—抽象—具體”的思維模式推測物質的組成、性質與變化。）
問題7：鐵除了與水蒸氣反應生成Fe₃O₄，還可以與哪些物質反應得到Fe₃O₄ ?你還能想到鐵的哪些反應？
活動7：觀察價類二維圖，學生思考回答，小組間進行補充，教師小結。
   
評價7：根據學生對單質鐵性質的總結，以在價類二維圖上找到相應的關系，評價其靈活運用氧化還原反應的情況，診斷并發展學生的證據推理和模型認知的水平。
（設計意圖：引導學生學會將鐵及其氧化物的知識點串聯起來，培養元素關聯性和整體性思想，初步形成元素觀和轉化觀，培養學生總結問題的能力，為后面三課時做鋪墊。）
環節3：價類二維圖下的鐵及其氧化物。
問題8：通過學習知道，鐵的化學性質比較活潑，在自然界中容易生銹，這也是大家為什么看到鐵表面有紅色的原因。如何除去鐵銹呢？
 
活動8：學生根據價類二維圖從物質類別的角度分析，Fe₂O₃屬于金屬氧化物，也是堿性氧化物。學生預測Fe₂O₃的性質，通過觀察實驗Fe₂O₃與鹽酸反應，得到可以用酸來除鐵銹的結論。教師介紹實際除銹操作的復雜性，講述金屬防銹（烤藍）。同時解釋這也是有些鐵表面變黑色的原因。

評價8：從堿性氧化物與酸反應解釋物質性質，開展學生互評、師生互評活動，評價學生從物質類別角度認識元素化合物的能力。
（設計意圖：引導學生從物質類別的視角學習堿性氧化物的性質，并運用實驗證實，屬于“抽象—具體”概念遷移活動，讓學生運用所學的化學知識和方法解決實際生活中的簡單問題，感受化學學科的價值。）
問題9：鐵的氧化物除了Fe₂O₃與Fe₃O₄，還有哪些呢？你能通過價類二維圖預測出它的性質嗎？
活動9：學生獨立思考后回答，學生評價，教師總結。
  
評價9：根據學生的互動情況，評價學生從物質類別角度認識元素化合物的能力，根據學生提出的鐵單質及氧化物的氧化性和還原性猜測，評價學生從化合價視角認識物質性質的能力。
（設計意圖：引導學生學會從不同角度（元素化合價和物質類別）學習元素化合物知識，掌握元素化合物之間的轉化關系，提高學生總結問題的能力。）
【教學反思】
1.本課時教學遵循教、學、評一致性理念，通過三個環節9個問題引發的學生活動表現性評價可以看出，圓滿地達成了預設的教學目標。問題指向的教學目標結構圖如下：︎

2.本課時教學設計遵循的深度學習基本教學模式為：情境—問題—活動—知識—素養，它是單元教學的第一課時，以自然界中真實存在的礦石入手激發學生的好奇心和求知欲，依托自然界中的含鐵礦石和鐵元素的價類二維圖為載體，創設了三個環節9個進階性問題，啟迪學生全身心的投入學習，引發問題情境的復雜程度逐漸增大：鐵在自然界的存在形式（了解鐵礦石的成份與用途）→鐵從哪里來（隕鐵、高爐煉鐵、鋁熱反應）→鐵到哪里去（鐵與水蒸氣反應）→如何除鐵銹？一連串問題的思維層次逐步提升，由理論到實踐，由課本到實際，問題的設置貼近生產、生活，重視化學與其他學科的聯系，基于知識關聯的結構化、認識思路結構化和核心觀念結構化組織教學內容。
3.本課時教學通過課前微課學習和課中安排的三項環節（認識自然界中的鐵礦石、單質鐵的化學性質、價類二維圖下的鐵及其氧化物），任務明確，對學生核心素養的培養和發展定位準確，讓學生從生活中來，分析不同鐵顏色的原因，研究單質鐵及其氧化物的性質，最終回歸到生活中的問題解決。這實際上是將學生認識物質及其轉化關系和進行真實問題解決的思路方法進行外顯，這種外顯的思路方法需要學生間的緊密合作、師生間的深入探尋，通過對自身思維過程的深刻反思才能提煉出來。

 
 

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