化学学科核心素养之一，实验探究与创新意识指出:发现和提出有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作;能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想，具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神．基于以上素养要求，结合《铁与氧气和水的反应》的教学实践，我将从以下几个方面阐述．
一、设计意图
本课实验内容是人教版教材九年级下册第八单元《金属和金属材料》第3节第二课时．课本上，“铁钉锈蚀条件的探究”实验存在周期长的缺点，而铁是一种常见的金属，学生对铁制品容易生锈的事实较为熟悉，对防止金属生锈的措施也有所认识，还知道金属生锈是一个缓慢氧化的过程．由于本实验内容紧密联系生活实际，学生有强烈的好奇心和求知欲，有利于新知识的学习，具备主动探究的原动力．存在的问题是学生对知识的学习只注重表面现象，缺乏一定的深入理解和综合思维的能力．为了让学生在课堂上即刻直观感知铁与氧气和水的反应，从正面深入理解铁锈蚀的本质，故安排了“铁与氧气和水的反应”的演示实验，从而顺利推进教学进程．
二、实验教学目标
1．通过对铁锈蚀条件探究的补充实验，让学生在课堂上即刻直观感知铁与氧气和水的反应，从正面深入理解铁锈蚀的本质．
2．感受化学就在我们身边，体会化学的有趣和神奇，联系实际，学以致用．
3．辩证地看待化学反应的作用，积极利用对人类有利的方面．
三、实验原理与方法设计
仪器:铁架台、试管、烧杯、单孔橡皮塞、导管．药品:还原铁粉、活性炭、品红、暖宝宝．将铁粉和活性炭(加快反应)等比例混合均匀，分别平铺在装有干燥纸槽的试管内和装有湿润纸槽的试管内(兼顾硬度与吸水性，纸槽用白纸与卫生纸折叠而成)，塞紧带导管的橡皮塞．利用试管内氧气被反应，压强改变，观察伸入滴有品红的导管内液柱变化，并通过暖宝宝标签有效期及材料，对比综合分析，即刻直观感知铁与氧气和水的反应，从正面深入理解铁锈蚀的本质．
四、实验教学过程
环节一:情境导入目标展示情境导入:课件展示:①全世界钢铁产量排名;②生活中常见金属腐蚀的图片．教师:人类每年向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属．中国在世界钢铁产量排名位居前列．而在生产和生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重．学生:观看图片，聆听讲解．体会感悟:金属腐蚀不可等闲视之!教师:本节课我们的学习目标如下，请大家快速浏览，了解我们本节课的任务．①初步了解铁的物理化学性质;②初步了解铁生锈的原因及防锈的主要方法;【设计意图】让学生明确学习目标，整体把握本节内容．环节二:自主学习过渡:据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约占生产总值的2%－4%，超过地震、水灾、台风等自然灾害造成损失的总和．据统计，每年因金属的腐蚀在我国至少造成上千亿人民币的损失．面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，金属腐蚀的条件是什么?【设计意图】创设情境，结合生活实际和触目惊心的数据，让学生对金属的腐蚀有直观的感受，产生浓厚的兴趣，有利于进入新课的学习．环节三:实验探究课件呈现探究:铁制品锈蚀的条件教师:【提出问题】铁锅(底部有少量水)一段时间后为什么会生锈?学生:【作出猜想】教师:请小组派一位同学出示一周前做的铁钉生锈的对比实验，交流所用实验仪器、用品、操作方法、现象、结论．【设计意图】通过对铁钉锈蚀条件的探究，了解金属锈蚀的条件，学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价，进一步提高对实验现象的观察能力和分析能力．教师:分别将相同大小的两根铁钉，一半浸没在水中和食盐水中(图片展示)，一段时间后发现铁钉均生锈，且食盐水中的铁钉严重生锈，说明食盐的存在能加速铁生锈．当然，我们要辩证地看待化学反应的作用，努力解决对人类不利的影响，积极利用对人类有利的方面．请同学们思考，日常生活中有没有对铁和氧气的反应有利的应用呢?学生:月饼包装袋里的干燥剂、暖宝宝等．教师:对，月饼包装袋里的干燥剂，实际就是双吸剂铁粉，它吸收水分防潮，吸收氧气防变质．这位同学还带来了暖宝宝，我们了解一下它的反应原理:撕开包装后，空气中的氧气通过无纺布进入，与铁粉、水反应放热．接下来请同学们以小组为单位，利用已有的实验器材设计实验，证明铁生锈离不开水?学生:讨论交流，形成实验方案．教师演示:铁粉和活性炭分别放在装有干燥纸槽的试管内和装有湿润纸槽的试管内，连接导管并伸入滴有品红的烧杯内，观察液柱变化．教师:请同学们思考，通过暖宝宝标签有效期及材料，说明铁生锈又离不开什么?对了，氧气．【设计意图】对比综合分析，即刻直观感知铁与氧气和水的反应，从正面深入理解铁锈蚀的本质．感受实验改进所带来的成功体验，培养学生具有独立思考、敢于发现和提出有探究价值的化学问题的创新精神．环节四:合作交流教师:请同学思考，今天的演示实验与同学们一周前的实验相比有什么优点?学生小组讨论回答……教师:对了，材料易得，操作简单，反应速度快，现象明显，有趣……【设计意图】通过合作交流的提示使学生明确讨论交流的方向，使学生学会多角度分析问题的方法，培养分析问题、解决问题的能力．并联系实际，学以致用．环节五:当堂检测1．如何防止你家的刀、剪等铁制品和铁制农具等生锈?提出你的方案，并在家里实施你的方案．2．在“铁能生锈的条件”实验探究结束后，老师告诉同学们，铜在空气中也能生锈，铜生锈，主要是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水共同作用的结果．请同学们设计实验验证铜生锈的条件．【设计意图】通过对比实验探究，让学生了解金属腐蚀的条件，利用控制单一变量，联系生活实际，突破本节课的重难点．环节六:盘点收获教师引导:同学们，通过本节课的学习，在知识上你有哪些收获?我们运用了哪些解决问题的方法?通过本节学习你受到什么启发?学生:结合板书总结学习收获．【设计意图】引导学生自主总结，既调动了学生的积极性体现了学生的主体地位，又锻炼了学生的总结把握知识的能力和表达能力．
五、教学反思与评价
1．依据探究目的，优化实验方案．通过对铁锈蚀条件探究的补充实验，让学生在课堂上即刻直观感知铁与氧气和水的反应，从正面深入理解铁锈蚀的本质．考虑将耗时长的实验在课堂快速、直观演示是改进实验的核心．通过思考，让铁消耗氧气使得压强减小用细长的导管和品红溶液显现，从而使现象明显．在实验过程中，如何控制变量也是需要反复揣摩的．例如开始将铁粉和活性炭(加快反应)均匀混合用纸槽送入湿润的试管内，直立试管固定在铁架台上，快速塞进带导管的橡皮塞，导管另一端插入品红溶液中．可以发现，红色液体沿导管倒流，但速度缓慢并逐渐停止．经观察发现，部分铁粉和活性炭的混合物，由于试管内壁没有完全湿润而掉落在试管的底部，导致氧气不能完全被消耗，水不能快速倒流，且没有设置对照组，使得实验无法证明铁生锈与水有关．通过思考改进，将铁粉和活性炭等比例混合均匀，分别平铺在装有干燥纸槽的试管内和装有湿润纸槽的试管内(兼顾硬度与吸水性，纸槽用白纸与卫生纸折叠而成)，为防止粉末掉落，将试管由原先的竖直放置改为横放，塞紧带导管的橡皮塞，导管另一端均放入品红溶液，发现连接放有湿润纸槽试管的导管内品红溶液快速上升，连接放有干燥纸槽试管的导管内品红溶液无变化．从而说明铁生锈离不开水;利用学生带来的暖宝宝标签，保质期三年，且真空包装的特点，说明铁生锈离不开氧气．综合对比说明，铁生锈是铁与氧气和水共同作用．
2．创设教学情境，激发学习兴趣．自然且恰当的教学情境，有利于营造良好的学习氛围，激发学习兴趣．使学生沿着知识产生的脉络，准确把握学习内容．利用日常生活中的暖宝宝使用原理:撕开包装后，空气中的氧气通过无纺布进入，与铁粉、水反应放热．结合演示实验，感受化学就在我们身边，可以让学生从生动的直观迈向抽象思维，迅速深入的了解了铁与氧气和水的反应，是导致铁生锈的本质．为后面学习寻找防止铁制品锈蚀的方法打下基础．
3．实施实验创新，培养学科素养．化学学科素养指出:能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想，具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神．课本上，“铁钉锈蚀条件的探究”实验存在周期长(约一周)的缺点．改进后的实验，材料易得，操作简便，现象明显．完成本实验仅五分钟左右，便让学生高效地完成了核心认识的一次飞跃，使教学过程由枯燥无味即刻变得生动，学生体会到化学的有趣和神奇，印象深刻，教学效果非常好!
作者:高晓燕 单位:江苏如东县实验中学