普通高中化学课程标准（2017年版）提倡“做中学”并且更加强调提高学生综合运用知识解决实际问题的能力。那么开展价-类二维图的项目式教学为学生深度学习、理解及提升知识应用能力提供了平台。同时课标提出“结合真实应用实例或通过实验探究，了解铁及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产、生活中的应用^[1]。以此为契机，本文基于以上指导思想围绕“补铁剂中铁元素的检验”这个真实生活情境素材展开，引导学生利用项目小组分工合作模式借助价类二维图深度学习铁元素化合物转化科学知识，进而培养学生实践创新能力。

一 项目主题的确立与分析

《补铁剂中铁元素的检验》选自铁及其化合物人教版高中化学必修第一册第三章的拓展内容，是继金属钠以后第二个系统学习的金属元素，内容涵盖了氧化还原反应、离子反应及检验等基础知识^[3]，并且通过初中金属相关性质的学习，学生思维能力进阶到新高度，对于其中设计到的基础性实验作为发展学生观察分析能力的重要载体。通过设立“补铁剂铁元素的检验”的项目活动，激发学生学习的兴趣和动机，使枯燥乏味的理论知识转变为学生积极学习解决问题的动力。为了更好地实现“补铁剂中铁元素的检验”问题的解决，设置了一系列挑战性活动^[2]。以分析补铁剂中铁元素价态通过项目小组以任务线为主干，以活动线为串联，将知识内容贯穿其中^[4]，巩固学生之前所学知识内容，认识补铁剂相关知识同时掌握不同价态含铁化合物的转化的知识，构建铁及其化合物知识中铁元素的知识框架，建立铁元素的价-类二维图，引导学生将所学知识迁移到实际生产生活当中，不断迁移应用持续完善发展学生的高阶思维提升学生交流合作能力，同时由于本节内容和实际生活密切相关更有利于培养学生的进而培养学生实践创新能力。在充分依据新课标的前提上，综合考虑本学科的自身特点，同时兼顾教学内容的逻辑顺序以及学生认知心理发展顺序，在初中启蒙性知识的台阶之上发展学生的就近发展区，用“望远镜思维”向外延伸，使学生通过预习查询资料，观看教师多媒体课件等了解补铁剂的相关知识并分析，帮助学生掌握铁元素的相关性质及Fe ²⁺、Fe ³⁺的检验及相互转化关系，在学习新知识的同时也复习巩固了氧化还原反应在铁元素中的应用。

二 教学目标

(1)学生认识常见的补铁物质，了解铁元素在补铁剂中的存在形式。

(2)通过小组交流学生能设计检验补铁剂中的铁元素的实验方案，理解掌握常规Fe ²⁺、Fe ³⁺的检验方式并掌握Fe ²⁺和Fe ³⁺它们之间的转化关系，熟悉科学探究的一般规律和方法，培养学生创新意识和解决实际问题的能力。

(3)学生通过项目活动的探究，建立以“物质类别”和“元素价态”两个维度形成的价类二维图，促进学生的思维进阶。

三 项目流程的设计

 铁元素对于人体就如同汽油对于汽车一样重要。铁是构成血红蛋白的关键元素，血红蛋白如同人体的“快递员”，负责运输氧气到各个器官和组织，而铁元素就是让这个“快递员”正常工作的关键。如果人体缺少铁元素，就像汽车没有了汽油，身体这部“机器”就无法正常运转，大脑等重要器官会因供氧不足而出现各种问题。所以怎样有效地补铁成为实际生活中切实存在的问题。通过铁及其化合物知识的学习我们知道铁有多种价态及物质类别，“什么样的铁是身体需要的？如何选择和服用补铁剂？” 等启发性问题可以很好地激发学生学习的热情及探究欲望，适合作为项目式教学。

铁元素补充剂就是大家所熟知的补铁剂，通过教师引导启发学生不断尝试设计能够检验补铁剂中的铁元素的实验方案，理解掌握铁元素的性质及Fe²⁺、Fe³⁺的检验方法和相互转化关系。对于常常被提及的无效补铁及失效？如何正确的保存和服用？在这些问题的引导下，学生研究补铁剂，Fe²⁺、Fe³⁺如何保存以及检验方式与它们之间的转化关系，同时创建完善基于“物质类别”和“元素价态”的价-类二维图，能够促进学生深度学习发展学生高阶思维， 使学生通过本节课的学习能够提升此类生活实际问题解决的能力。本项目设计将所学的理论知识融入真实情境，可将项目划分为三个环节，教学流程如图1所示。

图一

四 教学过程

环节一：预测补铁剂中铁元素价态及检验

【情境导入】小华同学最近身体不好，老是感觉呼吸急促、乏力、嗜睡，于是去医院抽血化验得到下面的报告，有哪位同学看出了报告单上的异常呢？

【学生】从检验报告单上看到小华缺铁元素，应该适当补铁有益于身体健康。

【设计意图】从实际生产生活中真实的健康问题出发引入教学情境，使学生意识到该门学科是与社会生产生活密切关联的学科，激发学生学习热情的和求知欲望。

【老师】请同学们思考人们查出缺铁，那么通常会用哪些方式来补充铁元素呢？

【学生1】可以通过食补的方式补充铁元素，比如菠菜、猪肝、木耳、胡萝卜等。

【学生2】如果急需补铁，可以通过药补的方式会更好，我们日常维持人体需求可以通过食补。

【老师】同学们思考很全面，预习工作做的很好，那医院常用的补铁剂你们想过这些补铁剂中的铁是什么样的铁吗？我们能用哪些方法检验呢？请大家查阅资料进行小组讨论。

【设计意图】教师用“放大镜思维”不断深挖通过启发深问，引导学生通过自己收集资料了解补铁剂中铁元素的价态，并且经过讨论初步得出检验方法，可以很好的提升学生小组合作交流沟通的创新的能力。

【学生1】我们认为补铁剂的铁可能是Fe²⁺，因为二价铁更容易被人体吸收。

【教师】大家通过课前查询资料也学习到补铁剂铁元素价态，回答的很好，那现在请同学们小组讨论设计具体检验的实验方案，并向大家阐述你们组的预期现象和相应的结论。

【学生1】我们组设计的实验方案是向补铁剂中滴加KSCN溶液，如果溶液变红则证明含Fe³⁺，如果无明显现象则证明含Fe²⁺。

【学生2】我们组设计的实验方案是向补铁剂中滴加NaOH溶液，如果溶液变成白色沉淀迅速变成灰绿色，最后呈红褐色则证明含Fe²⁺。

【教师】各小组通过讨论都得出了小组试验方案，接下来请同学们小组为单位进行实验并做好记录。

【设计意图】学生通过自主设计检验方案，在小组讨论过程中各述其见激发学生的探索思维，培养团队协作能力，提高学生的问题解决的能力。

【学生】按照预定方案进行实验。

【教师】现在请大家检验桌面上的未开封的补铁剂完成实验的小组向大家展示实验成果，并做出简单的分析。

【学生1】我们组向补铁剂中滴加1-2滴KSCN溶液，发现溶液颜色无明显变化，说明新开封的补铁剂中的铁元素是以Fe²⁺形式存在。（如图2所示）

图2

【学生2】我们组向补铁剂中滴加NaOH溶液，溶液由白色沉淀变为灰绿色最终转化为红褐色沉淀。说明新开封的补铁剂中的铁元素是以Fe²⁺形式存在。（如图3所示）

图3

【教师评价】各小组操作过程严谨，现象明显观察记录得当，表现的很好。

【教师】经过同学们验证新开封补铁剂中的铁元素确实是以 Fe²⁺形式存在，现在我们一起根据物质类别和元素价态初步构建 Fe²⁺、Fe³⁺ 的价类二维图，如图4所示。

   图3

图4

【设计意图】通过学生讨论设计实验方案进行验证，培养学生科学求实的科学态度，提高学生科学探究能力。通过运用学生已有知识的生成性价值，初步构建铁元素的价类二维图发展学生模型建构能力。

环节二：失效补铁剂中铁元素价态的变化

【情境导入】根据多媒体展示某补铁剂说明书中的性状，请同学们思考补铁药物中糖衣片有什么作用呢？

【学生】防止补铁药物发生氧化导致变质。

【设计意图】通过引入现实生活情境的问题激发学生学习的热情，认识到化学与人类生活密切相关。

【教师】根据我们上个检验实验，请同学们深入考虑变质的补铁剂中主要成分还是Fe²⁺吗？以小组为单位，讨论后并描述各组的验证方案。

【学生1】我们组认为变质的补铁剂中应该含有Fe³⁺，方案1：我们设计的实验方案是向补铁剂中滴加1-2KSCN溶液，若溶液变为红色，证明补铁剂中有Fe³⁺，说明补铁剂已经变质；方案2：向补铁剂中滴加NaOH 溶液，如果产生红褐色沉淀，证明补铁剂中有Fe³⁺，也说明补铁剂已变质。

【教师讲解】如果补铁剂发生部分变质，补铁剂里面同时含有Fe²⁺和Fe³⁺ ，上述给出的方案无法检测变质程度。通过老师的提示还有哪个小组补充呢？

【学生2】他们组的设计只能证明补铁剂中只有Fe²⁺或着Fe³⁺的情况，如果是二者同时存在是无法证明的。我们组认为先滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，再滴加新制氯水，若溶液红色加深，则同时含有Fe²⁺和Fe³⁺。

【教师评价】通过补充后的实验方案较为完整，同学们也能很好的从氧化还原视角分析问题。

【设计意图】教师通过不断设问引发学生思考，通过讨论选择合适的检测剂，提高学生运用所学知识解决真实情境问题的能力，初步培养基于物质类别进行物质检验的能力。通过小组间的互评来提升学生的分析评价水平。

【教师】请各小组利用老师事先准备的AB两瓶不同久置时间的补铁剂药品，根据预定的实验方案进行实验。描述现象做出分析。

【学生】（1）我们先向A瓶中先滴加KSCN溶液，观察到溶液变为血红色，再滴加新制氯水，溶液红色加深，证明含有Fe²⁺和Fe³⁺，说明补铁剂部分变质。（2）我们向B瓶中同样操作发现溶液颜色变红未加深，说明补铁剂完全变质。

【教师讲解】与新开封的补铁剂实验现象相比，久置补铁剂已经发生变质，正二价的铁元素在空气中被氧气氧化成正三价。Fe²⁺处于中间价态，被空气中的氧气氧化为 Fe³⁺，体现出还原性，此外还具有氧化性。Fe³⁺处于最高价态，只具有氧化性。请同学们回忆第一章学过的氧化还原反应基本原理知识结合今天的内容我们一起黑板上总结一下“铁三角”的转换关系，如图5所示。

【教师展示】

图5

【设计意图】学生通过小组合作开展探究实验，观察实验现象做出分析，利用新旧知识之间的联系很好的完成实验验证。提高学生的动手操作水平，激发学生对化学更深入的学习兴趣兴趣。并且通过“铁三角”的转化关系知识图谱，促进氧化还原的深度学习。

环节三：补铁剂的保存和食用

【教师】经过上一轮的实验，大家确实验证了补铁剂中的铁是 Fe²⁺，也知道了 Fe²⁺更容易被人体吸收。但 Fe²⁺也极易被空气中的氧气氧化为 Fe³⁺，那同学们仔细研究过补铁剂说明书吗？

【学生1】我们组通过观察发现一般的补铁片有包糖衣，也是为了防止氧化。

【学生2】我们组发现补铁口服液中说明书上强调，一旦开封不易长期暴露在空气中，这也是为了防止被氧化。

【教师】大家观察细致，分析也到位。那么这一块其实涉及到的就是氧化还原反应相关的原理，也很好的检验了各位同学的掌握效果。那大家知道为什么维生素Ｃ和铁一起服用效果会l更佳吗？

【学生】为了能促进铁的更好吸收。

【教师】有谁能清楚其中的原理呢？

【学生】维生素Ｃ是一种很好的还原剂，可以使补铁剂中的铁以二价的形态存在，从而促进了铁的吸收。

【教师】请同学们根据之前学习到的知识将铁元素及其化合物的价-类二维图进一步调整完善和优化，并且通过同学们之间的互评再修正后进行成果展示。（如图6所示）

图4

图6

【设计意图】将真实生活情境贯穿始终，引导学生真正体会生活中的化学，同时还可以让学生运用所学到的知识解决实际问题，深化对铁不同价态的认识与把握。通过引导学生从氧化还原的视角完善价类二维图发展学生的高阶思维，使学生认识化学的思路逐渐结构化，学习化学的方法系统化，发展学生模型建构能力。

五 教学反思

   本项目活动以真实情境补铁剂中铁元素的检验为主线，通过实验探究以任务线、问题线、活动线及知识线多线并进，来探究Fe²⁺和Fe³⁺的性质以及二者的相互转化的微项目教学。在整堂课中利用资料卡片等让学生全方位理解掌握本章节内容，在教学中，教师引导学生主动从元素价态和物质类别两个视角去通过讨论分析、小组设计实验方案、观察实验现象、得出结论等程序展开学习，使得问题得以解决。并且在此过程中通过不断调整完善建立基于铁元素的价类二维图促进学生转化高阶思维，使学生认识化学的思路逐渐结构化，学习化学的方法逐渐系统化，能很好的培养学生小组合作能力，同时也提高解决实际生活情境问题的能力。在课堂教学中密切联系社会生产生活实际，通过借助多媒体播放视频展示相关图片创设生动活泼的真实问题情境，很好的解决了单纯知识教学难以体现的生成性价值，可以为广大教师提供了教学参考。

六 参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017 年版）［S］.北京：人民教育出版社，2018.

[2] 杨菲菲,黄明浩.基于“教、学、评”一体化的深度学习实践——以“补铁剂中铁元素的检验”为例[J].中小学教学研究,2024,25(04):61-66.

[3] 李倩.价类二维模型在高中化学元素化合物教学中的应用研究[D].牡丹江师范学院,2024.DOI:10.27757/d.cnki.gmdjs.2024.000116.

[4] 王磊.基于项目式教学的高中化学教学设计——以“铁及其化合物”为例[J].学园,2024,17(15):35-37.