第４１卷湖北师范大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ ４１第２期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｂｅｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｎｏ ２，２０２１
郭志强１，张晓明２，王冬明１
（１ 湖北师范大学化学化工学院，湖北黄石 ４３５０００；
２ 湖北省黄石二中，湖北黄石 ４３５００２）
摘要：“素养为本”的教学强调真实问题情境的创设、实验教学功能的挖掘。疫情期间，受制于线上教学的
客观条件，化学教师难以实现“素养为本”的教学。以“探究补铁剂的变质情况”为主题，围绕Ｆｅ２＋和Ｆｅ３＋
之间的转化与检验，向化学教师介绍如何基于ＮＯＢＯＯＫ虚拟实验室进行虚拟化学实验教学，以期实现“素
养为本”的线上教学。
关键词：素养为本；补铁剂；虚拟实验；线上教学
中图分类号：Ｇ６３３．８ 文献标志码：Ｂ 文章编号：２０９６－３１４９（２０２１）０２－００７６－０８
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－３１４９．２０２１．０２．０１２
论防卫过当１ 问题的提出
受新冠疫情影响，２０２０年１月２７日，教育部发出通知，要求各地大中小学校推迟春季开学时间［１］，并于１月２９日发出倡议：利用网络平台，开展“停课不停学”［２］。线上教学改变了学生的学习环境、教学的管理方式及信息技术的地位，教师必须适当调整教学的方式、方法，以应对这些转变，才能确保学生居家学习的质量［３］。
２０１７年版高中化学课程标准突出强调教学要重视学生核心素养的提升［４］，化学实验是化学教学的重要组成部分，不仅具有教育教学功能，而且具有发展学生化学学科核心素养的功能［５］。但受制于线上教学的客观条件，多数教师都只能采取视频形式或图片形式进行实验教学内容的讲解，这样的实验教学，缺乏了实验探究的过程，不能最大化地发挥实验教学的优势。本文重现了高一上学期“
以探究补铁剂的变质情况”的虚拟实验教学，从而向教师介绍如何基于ＮＯＢＯＯＫ虚拟实验室平台开展虚拟实验教学，以期线上教学能够有效发挥实验教学功能，力争学生化学核心素养得到最大化提升。
２ 虚拟实验室简介
虚拟实验室（ＶｉｒｔｕａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙ）概念，是由美国弗吉尼亚大学（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＶｉｒｇｉｎｉａ）威廉·沃尔夫（ＷｉｌｌｉａｍＷｏｌｆ）教授于１９８９年首次提出，其初衷是为了方便科学研究工作［６］，而随着信息技术的不断发展，虚拟实验室也逐渐被应用到日常教学中。本文所用的ＮＯＢＯＯＫ虚拟化学实验室可以提供初高中课程所需实验，由于使用了公式算法引擎，可根据实验所需更改实验参数，从而使得实验更为灵活，更贴近真实实验，是虚拟实验室商业化的代表作［７］，基于自身运用，通过计算机绘图将ＮＯ ＢＯＯＫ虚拟化学实验室所含元素及功能进行了绘制（如图１）。
收稿日期：２０２０－０９－０２
作者简介：郭志强（１９９７— ），男，重庆奉节人，在读硕士研究生，研究方向为课程教学论（化学）．
通讯作者：王冬明（１９６４— ），男，湖北浠水人，副教授，研究方向为课程教学论，Ｅ－ｍａｉｌ：７２４５１３７３１＠ｑｑ．ｃｏｍ．
图１
ＮＯＢＯＯＫ虚拟实验室界面图３ 教学设计
３．１ 教学内容分析
“铁及其化合物”是人教版必修①“金属及其化合物”的重要章节，学生在此之前已经学习了离子
反应、氧化还原反应，较之于“铝及其化合物”的知识，该章节可以更好地强化学生对氧化还原反应知
识的理解和应用。同时，学好本节内容，对后面非金属及其化合物的学习有着深刻的借鉴意义。该章
节在教材中的内容可分为三个板块（见表１
）。表１
铁及其化合物在教材中的内容编排铁的氧化物
铁的氢氧化物
铁盐和亚铁盐
铁的常见氧化物（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４）、铁常见氧化物的物理、化学性质
Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）３的制备及离子方程式的书写、Ｆｅ（ＯＨ）２转化为Ｆｅ（ＯＨ）３过程中的现象及化学方程式的书写
Ｆｅ２＋及Ｆｅ３＋
之间
的相互转化及检验
本文将“铁的氢氧化物”及“铁盐和亚铁盐”两部分教学内容进行组合，借鉴苏教版教材中的内
容［８］
，
以“探究补铁剂的变质情况”为主题，基于ＮＯＢＯ
ＯＫ
虚拟实验室平台将学生置于实验、问题情境中进行教学。
３．２ 教学目标
教学目标是一切目标的基础，它对每一学段、每一课时、每一知识、每一项活动都具有导向功能和
评价功能［９］
。要发展学生的学科核心素养，
首先，教师要学会从基于“三维目标”的教学设计转向基于“核心素养”的教学设计［１０］
。
化学五大核心素养各有侧重，本节课拟重点提升学生三大核心素养。图２是本文基于化学学科核心素养所制定的教学目标。
图２
核心素养的课时教学目标
３．３ 教学思路
已来的主人翁
１）教师利用ＮＯＢＯＯＫ软件新建空白试验，“配置”４种稀释为无的不同溶液，每种溶液均“配置”两份，并对它们进行编号，充当“补铁剂的溶液”。 ①———溶质全为Ｆｅ２（ＳＯ４）３（完全变质的补铁剂）
②———溶质全为ＦｅＳＯ４（未变质的补铁剂）
③———溶质为ＦｅＳＯ４和Ｆｅ２（ＳＯ４）３（部分变质的补铁剂）
④———溶质不含ＦｅＳＯ４和Ｆｅ２（ＳＯ４）３（伪劣补铁剂，不含铁元素）
２）通过化学实验检验“补铁剂溶液”中的铁元素，从而证明“补铁剂”的变质或假冒伪劣情况。在实验探究过程中，教授本章节与铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐有关化学知识，发展学生核心素养。具体教学思路如图３．
图３ 探究“补铁剂”中的铁元素教学思路
４ 课堂教学
４．１ 教授三法检验Ｆｅ２＋和Ｆｅ３＋
【视频】播放白纸显红字的魔术视频。
【教师】这个神奇的魔术，就是利用我们今天所学的化学知识进行的，那么让我们一起来揭秘魔术的本质吧！
【讲解】字呈现为红是因为Ｆｅ３＋与无ＫＳＣＮ溶液会发生化学反应，反应后的溶液是血红的。
【教师】经过刚才的讲解，同学们是否能够揭开这个魔术的谜底呢？
【学生】在白纸上提前用无的ＫＳＣＮ溶液书写，再准备含Ｆｅ３＋的溶液，将溶液进行稀释，使得溶液变得近乎无，用喷壶盛装该溶液对白纸喷洒，即可使得白纸上出现红字。
【教师】非常好，同学的回答中有一个关键点，是极为重要的。那就是将含Ｆｅ３＋的溶液稀释至近乎无，依旧也可以产生现象。该反应的灵敏性很高，所以这个反应经常用来检验无溶液中是否含有Ｆｅ３＋．
【教师】我们在之前的学习中，还学习到有关于Ｆｅ３＋的检验方法，请同学们举手回答。
【学生】可以直接观看溶液的颜，含有Ｆｅ３＋的溶液是棕黄。
【学生】还可以向溶液中滴加ＮａＯＨ溶液，如果产生红褐沉淀，可以证明溶液中含有Ｆｅ３＋．【教师】请同学们书写ＮａＯＨ溶液与含有Ｆｅ３＋溶液反应，产生红褐沉淀的离子方程式。
【ＰＰＴ】展示缺铁性贫血症的症状。
菱形【教师】在生活中，如果被医生诊断为“缺铁性贫血症”，一般是需要服用补铁剂来进行的。
【ＰＰＴ】展示补铁剂说明书
【教师】请大家阅读说明书，告诉老师该补铁剂的主要成分是什么？【学生】主要成分是硫酸亚铁，每片补铁剂中含有硫酸亚铁０
．３ｇ．【教师】现在小明同学得了缺铁性贫血症，购买了上述补铁剂，但是服用一周后，病情依旧没有改善，请大家根据所学知识，猜想一下原因。提示大家，补铁剂中的主要成分是硫酸亚铁。【学生】该补铁剂的主要成分是硫酸亚铁，二价铁才可贫血。但是二价铁并不稳定，可能是由于保存不当，在空气中被氧化成三价铁而失去了效用。
【教师】非常好，那么为了帮助小明同学检测所服用补铁剂的变质情况，我们不仅要掌握Ｆｅ３＋
的
检验方法，同时还需要学习Ｆｅ２＋应当如何检验，那么请大家回答常见Ｆｅ２＋的检验方法。
【学生】可以直接观看溶液的颜，含有Ｆｅ２＋
的溶液是浅绿。
【教师】与Ｆｅ３＋相同，Ｆｅ２＋也有其特征颜。Ｆｅ３＋
可以与ＮａＯＨ溶液反应产生红褐沉淀，用以检验Ｆ
ｅ３＋．那么Ｆｅ２＋是否也可以和ＮａＯＨ溶液反应产生沉淀呢？如果产生沉淀，沉淀的颜是否还是红褐呢
【ＮＯＢＯＯＫ虚拟实验平台】ＦｅＳＯ４溶液与Ｎ
ａＯＨ溶液反应（如图４）。
图４ ＦｅＳＯ４溶液与Ｎ
ａＯＨ溶液反应现象【教师】观察到实验现象为先产生白沉淀，紧接着白沉淀迅速变为灰绿沉淀，最后变为红褐沉淀。产生上述现象的原因和之前同学们所说的一样，因为二价铁的不稳定，所以白的Ｆｅ（ＯＨ）２沉淀不能在空气中稳定存在，容易被空气中的氧气氧化成红褐的Ｆｅ（ＯＨ）３沉淀。请大家书写出Ｆｅ（ＯＨ）２在空气中被氧化为Ｆｅ（ＯＨ）３的化学方程式。
【学生】４Ｆｅ（ＯＨ）２＋Ｏ２＋２Ｈ２ Ｏ４Ｆｅ（ＯＨ）３
【教师】大家氧化还原配平的实际运用能力很棒，那么请问大家如果想要较长时间观察到白的
Ｆｅ（ＯＨ）２沉淀，实验的关键在哪里？【学生】由于白的Ｆｅ（ＯＨ）２沉淀不能在空气中稳定存在，所以实验成功的关键应该是隔绝Ｆｅ（ＯＨ）２
沉淀与空气的接触。【教师】大家回答得很正确，那么由于Ｆｅ２＋
可以与ＮａＯＨ溶液反应，产生特殊现象，所以也可以用
该方法检验溶液中的Ｆ
ｅ２＋．【ＰＰＴ】总结检验Ｆｅ２＋和Ｆｅ３＋
的三种方法、展示本节课类价二维图，如图５、图６所示。
图５
检验Ｆｅ２＋
和Ｆｅ３＋
的三种方法 图６ 本节课类价二维图
４．２ 讲解三种方法的适用情况
【教师】观察法与氢氧化物沉淀法均可用于检验Ｆｅ２＋和Ｆｅ３＋，但是这两种检验方法适用于常量下两种离子的检验。而显法中Ｆｅ３＋与无ＫＳＣＮ溶液反应灵敏度高，故而该反应经常用来检验微量下的Ｆｅ３＋，但却不能检验Ｆｅ２＋．（提出疑问：难道真的不能吗？这么灵敏的反应试剂不就无法继续发挥价值了嘛，请大家仔细看一下本节课的类价二维图，创造性的利用ＫＳＣＮ溶液。）【学生】可以将Ｆｅ２＋转化为Ｆｅ３＋从而检验Ｆｅ２＋．
电子期刊
【教师】思路是非常正确的，Ｆｅ２＋转换为Ｆｅ３＋化合价会升高，我们可以通过添加氧化剂的方法实现这样的转换，应该添加什么氧化剂呢？在这里又有什么限制呢？请大家举例。
如何提高孩子学习成绩【学生】该反应最后会变为红，所以加入的氧化剂必须是无的，不能有其他颜干扰。可以加入双氧水。
【教师】大家分析的很透彻，方法我们都已经掌握了，那么我们现在一起来探究如何检验补铁剂的变质情况吧！
４．３ 虚拟实验探究“补铁剂”的变质情况
【ＮＯＢＯＯＫ虚拟实验平台】检验四种“补铁剂”的变质情况
【ＰＰＴ】展示８支利用ＮＯＢＯＯＫ虚拟实验室配制的四种未知溶液（如图７）。
图７ 自配补铁剂
【教师】向盛有４支不同溶液的试管中滴加ＫＳＣＮ溶液，观察实验现象（如图８）。
图８ 滴加ＫＳＣＮ溶液后实验现象
【教师】向每支试管滴入ＫＳＣＮ溶液后，发现１号和３号试管溶液变成了红，可以证明什么？
【学生】１号和３号试管中都含有Ｆｅ３＋．
【教师】那能否得出结论１号与３号“补铁剂”完全变质了吗？有没有可能有其他的情况？
【学生】如果“补铁剂”部分变质，也可以产生Ｆｅ３＋，虽然还含有Ｆｅ２＋，也会出现上述现象。
【教师】大家的推测是完全正确的，那怎样证明，哪一支试管中的“补铁剂”是部分变质呢？如何证明还存在Ｆｅ２＋？观察法和沉淀法显然不能有效地验证Ｆｅ２＋的存在。（给予提示：请大家再观察一下本节课的类价二维图，思考Ｆｅ２＋具备什么性质。）
【学生】部分变质的“补铁剂”中还存在Ｆｅ２＋，Ｆｅ２＋有还原性，如果把酸性ＫＭｎＯ
溶液滴入溶液
三国鼎立形势图４
中，酸性ＫＭｎＯ４溶液的紫红褪去了，就可以证明原溶液含有Ｆｅ２＋．
【教师】请问大家是不是向已经变红的溶液中滴加酸性ＫＭｎＯ
溶液？
４
【学生】不对，已经变红的溶液中存在颜干扰，应该向编号相同的未滴加ＫＳＣＮ溶液的试管中滴
加酸性ＫＭｎＯ４溶液。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议