1 提出背景

元素化合物知识从知识的类别上属于事实性知识或陈述性知识，是中学化学教学内容的重要组成部分，约占中学化学教学内容的60%。但由于元素及化合物知识繁多，在中学化学教学中只学习代表物，如在金属及化合物学习中，仅学习钠、铁、铝等金属及其化合物的性质，各物质之间的转化，并且常以实验或实验现象总结原理，学生在这部分的课堂学习时常常觉得有趣、简单，但实际上确是以记背的方法学习，难以联系具体事实解决实际问题，难以通过代表物质的个性认识全部金属及化合物的特性。元素化合物内容本身具有繁杂、琐碎的特点，记忆量大，容易混淆。元素与化合物知识不仅是化学教学的难点，也成为影响学生化学学习兴趣的重要因素[1]。

图1 元素及化合物认识模型

研究者通过对元素及化合物知识及学生学情的研究发现，在元素及化合物学习的主要问题在于不能充分体现元素化合物知识的教学价值、用于联系各种任务的核心结构的缺乏、学生活动的层级化和系统化不足3个问题。在元素及化合物学习，特别是金属及其化合物的学习方面，由初中过渡到高中时，知识含量发生了改变，学生的认知方法也需要及时提高与修改。

根据《普通高中化学课程标准（2017版）》，周业虹对人教版教材进行分析，列出了教材中涉及模型的主题，供化学教师参考[2]。化学教学时运用模型方法是化学课程教育的需要，能够帮助一线教师更好地描述相关的化学概念、原理、梳理问题框架。尤其是在金属及化合物中的运用能够帮助学生掌握金属及化合物相关知识，培养学生科学的思维与解决问题的能力。

2 基于模型的教学设计

2.1 教学设计编写原则

在编写以模型方法进行铁及化合物教学时，需要遵守以下原则。

2.1.1 学生为主的原则

模型方法在平时化学教学中已有涉及，但并未引起一线教师与学生的注意，所以模型方法对于学生来说仍然是一个新的学习方法，所以在以模型方法进行教学时，要遵守学生为主的原则。该原则要求教师不能照本宣科，要以学生为主体、以模型方法为载体学习化学知识，要激起学生求知的愿望，通过教师引导、学生探索的方式来进行金属及化合物的学习。

2.1.2 模型与学生已知联系的原则

各学科知识间的联系是千丝万缕的，不是孤立存在的，化学学科也是同样。在进行模型教学时要考虑金属及化合物知识与前后知识间的联系，比如金属元素知识与非金属元素间的关系、物质的化合价与氧化还原知识、电化学知识等之间的联系，在进行教学设计时要有大局意识，能够与前后的知识形成联系，为以后的知识做铺垫。

2.1.3 模型的适用性原则

高中化学中重点钠、铁、铝等金属及化合物，但整个高中化学还涉及镁、铜、锌等其他金属，这些金属虽然没有安排章节来进行学习，但对高中生来说也是必不可少的知识。以模型方法进行金属及化合物学习时要注意模型的适用性与弹性，即学生应用模型方法学过某一金属后能够举一反三，在认识到金属通性的前提下认识到各金属的特性，完成其他各金属的模型并学会运用及评价模型。

2.2 教学设计编写依据

《普通高中化学课程标准（2017版）》对金属及化合物的内容要求学生能够结合真实情景中的案例或通过实验探究，从知识上认识了解钠、铁、铝、铜及重要化合物的性质，并从情感上认识到这些物质在生产生活中的应用及其对环境的影响[3]。王磊教授及其团队提出元素及化合物的四基石结构[4]（见图1）。

以认识角度、化学问题、研究对象及任务类型四大核心要素来进行刻画。王磊指出，元素及化合物知识的认识对象包括具体物质、具有共同特点的一类物质（如金属单质、金属氧化物、酸、碱等）、含某种元素的物质、含不同种元素的物质等；研究这些物质的角度通常从物质反应的原理、元素周期律不同、物质的化合价变化、一类物质具有的通性及代表物的性质等；以物质的保存、使用、检验、鉴别、制备、分离等问题作为载体；设计学习理解、实践应用、探究创新等不同难度的题目。

2.3 铁及其化合物教学设计

以铁及其化合物为例，依据元素及化合物认识模型进行教学设计如下。

2.3.1 教学设计目的

（1）掌握铁及其化合物性质。