设计“问题链”，提高课堂教学有效性——以铁及其化合物性质为案例

发布时间：2014-06-18 15:15:16

 

西安市长安区第二中学 冯淑侠

元素化合物知识的显著特点就是内容多且零碎繁琐，在复习中较难处理。如果能找到一条主线将知识串起来，对减轻学生练习负担，避免题海战术有非常积极作用。设计“问题链”能较好地将平时学到的分散的零散的知识串成线，结成网，能有意识地引导学生对知识进行分析比较，组成相互联系的整体，纳入自己的知识结构之中，使之成为一个系统化、结构化的知识网络结构。

设计“问题链”是将教材知识转换成为层次鲜明、具有系统性的一连串的问题；是一组有中心、有序列、相对独立而又相互关联的问题。以疑引思, 激起学生积极的创造性思维活动。从形式上看，“问题链”是一问接一问，一环套一环；从内容上看，它是问问相连，环环紧扣；从目标上看，它是步步深入，由此及彼。 

根据“问题链”出现的时机、呈现的形式，问题链可有五种形式：引入性问题链、知识构建性问题链、评价诊断性问题链、探究或迁移性问题链、总结性问题链。其中总结性的问题链一般在单元教学小结或章节复习时使用，根据总结知识框架的内容多少和课型的不同可以放置在课堂小结、课后知识梳理、单元复习等不同场合。此类问题链可以使学生对所学内容及其内在联系有清晰的把握，将新知识、新方法内化，形成知识网络和体系，培养学生的归纳总结能力。尤其在复习课中，通过知识链的设计将平时分散、孤立的知识点在分析、比较之后形成一个结构化、系统化的知识体系。

现以铁及其化合物知识为例加以阐述。铁及其化合物知识错综复杂（图一），如果复习没有系统性，学生很难在复习时有能力的提升和整体的掌握。

（图一）

 

 

 

 

 

 

 

如果用氧化还原反应理论把知识进行梳理，不难看出铁及其化合物的重点无非就是三种价态的互变，但从呈现形式、考查内容及与其它模块内容交叉等综合因素看主要有以下几方面：

经查阅资料，铁与水蒸气的反应，因反应温度不同，铁的氧化产物不同，较低温度生成FeO，较高温度生成Fe₃O₄，都没有Fe₂O₃生成，这为笔者设计“问题链”复习铁及其化合物性质提供理论依据。曾在高三复习中做过一道铁与水蒸气反应实验探究题，设置的问题几乎对铁及其化合物重点知识全部考察。所以，我以铁与水蒸气反应实验为明线进行复习。

【主题】铁与水蒸气反应实验

铁粉与水蒸气反应化学方程式是 3Fe＋4H₂O（g）Fe₃O₄＋4H₂  。

【问题一】反应装置探究

1．该反应发生的装置应该包括哪几部分？三部分，产生水蒸气、水蒸气与铁粉反应、检验气体产物。

2．分析图1和图2装置的优缺点

图1                               图2

（1）图1主要优点：能产生大量水蒸气，反应较充分，不足：装置较复杂，水蒸气到反应装置管太长，易被冷凝。

（2）图2主要优点：装置简洁，方便检验产生的气体，不足：棉花吸水量不好把控，产生水蒸气少。

3．若用排气法收集一试管气体产物，请在右上框画出装置图。

该小组利用图2（人教版必修1P₅₀）所列装置，得到黑色粉末和可燃气体。

【问题二】反应后固体产物探究

1．若由于温度不够高，生成铁的一种黑色氧化物FeO。

（1）取少量粉末放入过量的稀HCl中，反应离子方程式为FeO＋2H⁺＝Fe²⁺＋H₂O

（2）简述检验溶液中的金属阳离子方法：取少量溶液于试管中，加入KSCN溶液无明显现象，加氯水溶液变红，说明溶液中有Fe²⁺，写出反应离子方程式：2Fe²⁺＋Cl₂＝2Fe³⁺＋2Cl^－ Fe³⁺＋3SCN^－＝ Fe（SCN）₃

（3）在（1）中加入NaOH溶液后所观察到的实验现象是：先出现白色沉淀，迅速变灰绿色，最后变红褐色沉淀，写出所发生的反应方程式：OH^－＋ H⁺＝H₂O  

Fe²⁺＋2OH^－＝Fe（OH）₂↓   4Fe（OH）₂＋O₂＋2H₂O＝Fe（OH）₃

2．若在高温下铁粉反应完全，停止反应，待试管冷却后，黑色固体产物是Fe₃O₄。

（1）取少量粉末加入过量稀盐酸充分反应，过滤，写出反应的离子方程式：Fe₃O₄ ＋8H⁺ ＝ Fe^2＋ ＋2Fe³⁺ ＋4H₂O

（2）简述检验滤液中是否有Fe^3＋的操作方法：取少量溶液于试管中，加入KSCN溶液，若变红，说明溶液中有Fe³⁺。

（3）滤液中是否有Fe²⁺是（填是或否），如何检验：取少量溶液滴入酸性KMnO₄溶液的试管中褪色，证明该溶液中有Fe²⁺。

（4）该小组学生利用上述滤液制取FeCl₃·6H₂O晶体，设计流程如下：

滤液→FeCl₃溶液→FeCl₃·6H₂O晶体

①步骤I中通入Cl₂的作用是：把Fe²⁺氧化成Fe³⁺ 。

②步骤II从FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃·6H₂O晶体的主要操作包括：加热浓缩、冷却结晶、过滤。

③该流程中需保持盐酸过量，主要原因是（结合离子方程式简要说明）  Fe^3＋＋3H₂O  Fe（OH）₃＋3H⁺，c（H⁺）增大，抑制Fe^3＋的水解。

④若把FeCl₃溶液蒸干、灼烧，得到的产物是  Fe₂O₃  ，所以要从溶液中通过蒸发得到FeCl₃固体，一定要在 氯化氢气氛中加热蒸干 才能得到。

3．若黑色固体粉末为三种物质组成的混合物，则它们的化学式为Fe、FeO、Fe₃O₄

（1）取少量粉末溶于稀盐酸，若在所得溶液中滴加KSCN溶液不变红色，用方程式解释原因：Fe＋2Fe³⁺＝3Fe²⁺。

（2）取这种混合物粉末进行如下定量实验：

①下列仪器中，在灼烧沉淀时必须用到的仪器有泥三角和 坩埚   (填名称)。

 

 

②写出溶液Y中滴加H₂O₂溶液时发生反应的离子方程式 2Fe²⁺＋H₂O₂ ＋2H⁺＝2Fe³⁺＋2H₂O

③通过以上数据，得出2.24g黑色固体粉末中铁元素的质量分数 50％  。

此复习活动以铁与水蒸气反应为明线，以铁单质、氧化物、氢氧化物、铁盐性质的学习为暗线，复习包含设计、评价和改进实验方案；采取适当的方法控制实验条件；描述实验现象和收集有关数据；识别或绘制典型的实验仪器装置图；铁及其重要化合物的主要性质和应用等。在问题二中，紧扣黑色固体产物，根据反应前后质量守恒，设计三种可能的情况来逐步引导学生分析。全面考察了有关铁和铁的化合物方程式的书写，Fe²⁺、Fe³⁺的检验和转换，陌生方程式书写，有关计算和实验，化学平衡以及电解质溶液知识等。当然，教师还可以在此基础上对有关这部分的知识点进行更深入的挖掘。在复习过程中不再是逐个知识点问答式的复习，而是在解答问题的过程中完成了所有重要的知识点的学习。学生在通过自己的努力解决问题过程中能随时享受到成功的喜悦，突破重难点知识的那种情感体验本身就也是一种珍贵的课程资源。

在设计“问题链”复习过程中，师生共同设计复习问题是基础，学生参与问题的设计则能更加体现学生的自主性和主体性。因为元素化合物知识涉及知识多、联系广，如下图3，这为师生设计问问相连、环环相扣的问题提供了丰富的资料。

         图3   元素化合物与其它知识联系

在问题的设置过程中，应由易到难，紧扣重点、难点；注意问题之间的前后联系，承接转合；问题要有梯度，要引导学生注重知识的相互联系，训练解决问题方法的灵活性和规范性；问题中要有拓展、变式训练的问题，要把系列化的问题形成“学案”发给学生；问题要和生产生活实际、科技发展相联系等。在教学实施过程中，教师要注重培养学生的知识迁移能力和发散的思维能力，要进行解决问题的“通法”指导，逐步形成解决问题的能力；教师要参与到学生中间，一起讨论、适时点拨，及时鼓励夸奖，充分调动学生学习热情，可以说设计“问题链”来复习元素化合物知识是一种高效的方法。