劉景玲

（廣東省梅州市曾憲梓中學(xué) 廣東 梅州 514021）

面對(duì)未來(lái)的教育要求課堂教學(xué)以素養(yǎng)為本，深度學(xué)習(xí)應(yīng)運(yùn)而生。化學(xué)學(xué)科深度學(xué)習(xí)是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，開(kāi)展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，其學(xué)習(xí)結(jié)果強(qiáng)調(diào)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，化學(xué)學(xué)科思想方法的理解與內(nèi)化、自主遷移與運(yùn)用［1］。深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵在于通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境，促進(jìn)學(xué)生圍繞情境任務(wù)深入分析、探究、推理、應(yīng)用等一系列的思考和行動(dòng)，使學(xué)習(xí)成為學(xué)生主動(dòng)參與的過(guò)程。因此在教學(xué)中為學(xué)生提供真實(shí)情境，在真實(shí)情境中解決問(wèn)題，是讓學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力和素養(yǎng)的有效教學(xué)方式［2］。本文以2019 年人教版高中化學(xué)必修第一冊(cè)“利用覆銅板制作圖案——Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用”教學(xué)實(shí)踐為例，探索基于真實(shí)情境的課堂教學(xué)如何促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

一、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情分析

1.本節(jié)課在教材中的地位和教學(xué)價(jià)值

本節(jié)課內(nèi)容是人教版化學(xué)必修第一冊(cè)第三章第一節(jié)鐵及其化合物第三課時(shí)亞鐵鹽和鐵鹽的探究活動(dòng)，以印刷電路板為素材創(chuàng)設(shè)活動(dòng)情境，以FeCl3為代表物質(zhì)，通過(guò)多輪次實(shí)驗(yàn)探究，推理并驗(yàn)證FeCl3與Cu的反應(yīng)，檢驗(yàn)混合溶液中的Fe2+和Fe3+，設(shè)計(jì)刻蝕廢液回收流程。本部分內(nèi)容既可以為第一章中物質(zhì)分類(lèi)、離子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)這些理論知識(shí)補(bǔ)充感性認(rèn)識(shí)的材料；又能幫助學(xué)生掌握認(rèn)識(shí)物質(zhì)的基本角度和方法，讓學(xué)生體驗(yàn)到利用化學(xué)知識(shí)研究問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的深度思維，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力，發(fā)展證據(jù)推理能力；還能使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展、改善人類(lèi)生活等方面所起到的作用，凸顯了對(duì)“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)［3］。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和困難分析

在知識(shí)上，學(xué)生已學(xué)習(xí)了物質(zhì)的分類(lèi)、離子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)，形成了從物質(zhì)類(lèi)別和氧化性、還原性這樣的角度去認(rèn)識(shí)物質(zhì)的視角，但還不能自主研究代表元素的氧化性和還原性，欠缺將真實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為化學(xué)問(wèn)題的能力，科學(xué)探究的化學(xué)素養(yǎng)有待進(jìn)一步提升。

在能力上，學(xué)生有一定的實(shí)驗(yàn)技能，能夠理解單一離子的檢驗(yàn)方案。但是，對(duì)于混合體系離子的檢驗(yàn)，要具體問(wèn)題具體分析，環(huán)境改變時(shí)檢驗(yàn)方法也會(huì)改變，涉及區(qū)分Fe2+和Fe3+的相似性和特性等信息，需要學(xué)生能夠提取多維度的信息進(jìn)行分析和比較，再得出結(jié)論，這些都是學(xué)生思維的難點(diǎn)。

二、學(xué)習(xí)目標(biāo)和教學(xué)流程

1.學(xué)習(xí)目標(biāo)

（1）通過(guò)模擬印刷電路板制作，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中尋找反應(yīng)產(chǎn)物的證據(jù)，深化物質(zhì)類(lèi)別和元素價(jià)態(tài)是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)視角這一觀念，掌握元素化合物學(xué)習(xí)的思維方法。

（2）通過(guò)刻蝕廢液中離子檢驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)與實(shí)施，體驗(yàn)探究過(guò)程，深刻認(rèn)識(shí)到單一離子的檢驗(yàn)和混合體系離子的檢驗(yàn)是不同的，靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的本質(zhì)在于區(qū)分離子的相似性和特性，激發(fā)學(xué)生的深度思維，建立離子檢驗(yàn)的一般思維模型，發(fā)展證據(jù)推理能力。

（3）通過(guò)設(shè)計(jì)刻蝕廢液回收流程，提高學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

2.教學(xué)流程

本課例立足于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，設(shè)計(jì)融合了情境線(xiàn)、問(wèn)題線(xiàn)、活動(dòng)線(xiàn)、評(píng)價(jià)線(xiàn)、素養(yǎng)線(xiàn)為一體的教學(xué)流程，具體如表1所示。

表1 “利用覆銅板制作圖案——Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用”教學(xué)流程

三、主要教學(xué)過(guò)程

情境一：揭秘印刷電路板的制作

問(wèn)題1：如何實(shí)現(xiàn)Fe3+和Fe2+的轉(zhuǎn)換？該轉(zhuǎn)化在工業(yè)上有什么用？

教師播放視頻，提出教學(xué)任務(wù)。你知道覆銅板制作印刷電路的原理嗎？

活動(dòng)1：觀看視頻，思考討論，理解覆銅板制作印刷電路板的過(guò)程：①用蠟或不透水的物料在覆銅板上畫(huà)出電路圖；②用FeCl3溶液作為刻蝕液，將空白部分的銅溶解掉。

設(shè)計(jì)意圖：應(yīng)用媒體信息創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，使教學(xué)更具信息化、顯性化，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的感知能力，使學(xué)生更易理解覆銅板制作印刷電路的原理，從化學(xué)走向工業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)知識(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中的價(jià)值，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，同時(shí)診斷學(xué)生能否基于元素價(jià)態(tài)角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生以化學(xué)的視角分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)科素養(yǎng)。

情境二：模擬印刷電路板的制作

講述：實(shí)驗(yàn)需要的藥品和儀器如下：小塊覆銅板（約3 cm×5 cm）、35%［4］的FeCl3溶液、無(wú)水乙醇、蒸餾水、培養(yǎng)皿、鑷子、棉簽、油性筆（見(jiàn)圖1）

圖1 實(shí)驗(yàn)所需儀器、用品

具體的實(shí)驗(yàn)操作步驟（見(jiàn)圖2）：

圖2 模擬印刷電路板的制作步驟

1.制圖——在覆銅板中央用油性筆畫(huà)簡(jiǎn)單圖案或文字，畫(huà)實(shí)畫(huà)粗。

2.浸泡——將畫(huà)好圖案的覆銅板放入培養(yǎng)皿中（圖案在下），將FeCl3刻蝕液倒入培養(yǎng)皿中浸沒(méi)過(guò)圖案，靜置10分鐘左右。

3.清洗——用鑷子取出反應(yīng)后的覆銅板，依次用水、酒精清洗干凈。

問(wèn)題2：浸泡過(guò)程中有哪些現(xiàn)象？

問(wèn)題3：分析FeCl3刻蝕液與Cu 的反應(yīng)，用離子方程式表示。

活動(dòng)2：小組實(shí)驗(yàn)，用覆銅板制作圖案并觀察現(xiàn)象、討論分析。

教師：引導(dǎo)學(xué)生從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)角度分析刻蝕過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)：Fe3++Cu■→■■ Cu2++？

理論分析：鐵比銅活潑，銅不能置換出鐵。

實(shí)驗(yàn)分析：溶液顏色由黃色變?yōu)榫G色，覆銅板表面沒(méi)有固體析出，溶液中也沒(méi)有固體生成。

活動(dòng)3：書(shū)寫(xiě)離子方程式2Fe3++Cu====Cu2++2Fe2+

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析反應(yīng)原理，運(yùn)用化學(xué)符號(hào)表征物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)會(huì)思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力，提高實(shí)驗(yàn)操作能力，構(gòu)建宏觀—微觀—符號(hào)三重表征的形式。

情境三：檢驗(yàn)刻蝕廢液中的Fe2+和Fe3+

問(wèn)題4：根據(jù)反應(yīng)原理預(yù)測(cè)廢液可能含有的陽(yáng)離子，如何檢驗(yàn)廢液中的Fe2+、Fe3+？你可以選擇哪些試劑？填寫(xiě)表2。

表2 選擇試劑檢驗(yàn)廢液中的Fe2+、Fe3+

活動(dòng)4：思考、小組討論交流，設(shè)計(jì)并完善實(shí)驗(yàn)方案、分組進(jìn)行廢液中Fe3+的檢驗(yàn)，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論。在小組討論中，教師要對(duì)學(xué)生物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)角度進(jìn)行追問(wèn)和評(píng)價(jià)（如表3）。

表3 物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)角度

小結(jié)：刻蝕廢液中Fe3+的檢驗(yàn)無(wú)法選用NaOH 溶液，其中含有的Cu2+與堿反應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀會(huì)干擾。應(yīng)該利用Fe3+的特性，取少量廢液于試管中，滴入兩滴KSCN 溶液，試管中溶液變?yōu)榧t色（見(jiàn)圖3 右）。說(shuō)明刻蝕廢液中含有Fe3+。

圖3 刻蝕廢液中Fe3+的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)設(shè)計(jì)、交流修正并實(shí)施探究實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和評(píng)價(jià)等培養(yǎng)高階思維的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，初步形成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的一般思路；教師及時(shí)引導(dǎo)，在高度開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)情境中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力，發(fā)展證據(jù)推理能力。

問(wèn)題5：檢驗(yàn)混合體系中的Fe2+，利用Fe2+的什么性質(zhì)？又如何證明Fe2+被氧化成Fe3+呢？先加氧化劑還是先加KSCN呢？

活動(dòng)5：根據(jù)Fe2+的物質(zhì)類(lèi)別和元素價(jià)態(tài)，選擇合適的試劑檢驗(yàn)廢液中的Fe2+，分組完成實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

討論：刻蝕廢液中Fe2+的檢驗(yàn)無(wú)法選用NaOH 溶液，其中含有的Fe3+、Cu2+與堿反應(yīng)均產(chǎn)生有顏色的沉淀會(huì)產(chǎn)生干擾；也不能選用KSCN和氧化劑，因?yàn)閺U液中含有Fe3+，先滴入KSCN，廢液變?yōu)榧t色，再滴入氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+，F(xiàn)e3+濃度變大了，溶液的紅色應(yīng)該加深，就更紅了，但實(shí)際上這個(gè)現(xiàn)象眼睛無(wú)法觀察到。因此應(yīng)該選用其他有顏色的氧化劑直接檢驗(yàn)Fe2+，例如酸性高錳酸鉀。

小結(jié)：用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)Fe2+時(shí)，為排除刻蝕液中Cl-的干擾，取酸性高錳酸鉀稀溶液三等份，向其中一份滴入五滴原FeCl3刻蝕液，紫紅色溶液變?yōu)榧t色（見(jiàn)圖4右）；向另一份溶液中滴入五滴刻蝕廢液，溶液紫紅色褪去（見(jiàn)圖4中），說(shuō)明刻蝕廢液中含有Fe2+。

圖4 刻蝕廢液中Fe2+的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

活動(dòng)6：完成Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化。如圖5。

圖5 Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化圖

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)混合溶液中Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)方法和Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化，使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到混合體系離子檢驗(yàn)的關(guān)鍵是排除干擾，要綜合分析Fe2+和Fe3+的相似性和特性等多角度的信息，才能得出結(jié)論。通過(guò)逐層遞進(jìn)的問(wèn)題群引導(dǎo)學(xué)生深入思考，在理解知識(shí)的過(guò)程中形成學(xué)科思維，在解決真實(shí)問(wèn)題的認(rèn)知矛盾中促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

情境四：回收刻蝕廢液

問(wèn)題6：為了減少Cu2+的污染，并使刻蝕廢液循環(huán)利用，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)流程，回收廢液中的Fe3+和Cu2+。

活動(dòng)7：學(xué)生畫(huà)流程圖，小組內(nèi)合作討論修改，小組代表上臺(tái)展示，小組間同學(xué)評(píng)價(jià)完善，最后形成科學(xué)方案。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)設(shè)計(jì)廢液回收流程，一是引導(dǎo)學(xué)生能夠?qū)r(jià)類(lèi)角度分析Fe2+、Fe3+的性質(zhì)遷移應(yīng)用到Cu2+轉(zhuǎn)化為Cu的問(wèn)題上；二是促使學(xué)生關(guān)注生態(tài)環(huán)境保護(hù)、廢棄資源回收利用等社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，提高學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

課時(shí)小結(jié)：回顧學(xué)習(xí)過(guò)程，談收獲

講述：本節(jié)課圍繞真實(shí)情境印刷電路板展開(kāi)，通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)習(xí)鐵鹽、亞鐵鹽的化學(xué)性質(zhì)和混合溶液中Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)。以后在學(xué)習(xí)物質(zhì)性質(zhì)時(shí)我們要繼續(xù)關(guān)注兩個(gè)核心角度，一是物質(zhì)類(lèi)別，二是元素化合價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：反思評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)過(guò)程，深化物質(zhì)類(lèi)別和元素價(jià)態(tài)學(xué)習(xí)元素及其化合物性質(zhì)的兩個(gè)視角，逐步感悟元素化合物學(xué)習(xí)的思維方法。

四、教學(xué)反思

1.情境素材要體現(xiàn)學(xué)科價(jià)值

本課時(shí)選擇“覆銅板制作圖案”為真實(shí)情境，設(shè)計(jì)“揭秘印刷電路板的制作”“模擬印刷電路板的制作”“檢驗(yàn)刻蝕廢液中的Fe2+和Fe3+”“設(shè)計(jì)刻蝕廢液回收流程”四個(gè)具有啟發(fā)性、探究性和關(guān)聯(lián)性的情境，用問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)其內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，逐步深入探究，培養(yǎng)以化學(xué)的視角來(lái)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，讓學(xué)生感受從工業(yè)生產(chǎn)走進(jìn)化學(xué)，再?gòu)幕瘜W(xué)回到工業(yè)生產(chǎn)的歷程，感悟化學(xué)學(xué)科價(jià)值。

2.問(wèn)題設(shè)計(jì)要引發(fā)深度學(xué)習(xí)

在真實(shí)情境中設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的問(wèn)題串，驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與、深度探究，在解決真實(shí)問(wèn)題的過(guò)程中建構(gòu)分析問(wèn)題的思維模型，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。如情境3 設(shè)計(jì)“如何檢驗(yàn)刻蝕廢液中含有Fe2+和Fe3+”“可以選擇哪些試劑”“檢驗(yàn)混合體系中的Fe2+，利用Fe2+的什么性質(zhì)”“如何證明Fe2+被氧化變成Fe3+”層層遞進(jìn)的問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生逐步深層思考，多角度思維，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，建構(gòu)單一離子和混合體系中離子檢驗(yàn)的思維模型，發(fā)展學(xué)生信息加工、實(shí)驗(yàn)探究和證據(jù)推理能力。運(yùn)用問(wèn)題導(dǎo)學(xué)，能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)從被動(dòng)走向主動(dòng)、從知識(shí)走向能力，從淺層走向深層。

3.學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)指向核心素養(yǎng)

深度學(xué)習(xí)和真實(shí)情境，都是為了培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。本節(jié)課通過(guò)多樣化和梯度化的學(xué)習(xí)活動(dòng)，從多維度發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。例如，宏微結(jié)合分析刻蝕廢液的微觀組成；在檢驗(yàn)廢液中的Fe2+、Fe3+活動(dòng)中，體驗(yàn)離子檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般思路，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究和證據(jù)推理素養(yǎng)；在設(shè)計(jì)刻蝕廢液回收流程的活動(dòng)中，模擬體會(huì)社會(huì)實(shí)踐的“真實(shí)過(guò)程”，引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感?？傊?，通過(guò)一系列真實(shí)問(wèn)題情境和學(xué)習(xí)活動(dòng)，師生圍繞真實(shí)問(wèn)題進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)活動(dòng)中發(fā)展核心素養(yǎng)。