關(guān)于氧化還原內(nèi)容

關(guān)于氧化還原內(nèi)容的已有研究較多，但是由于高中化學新課程課程結(jié)構(gòu)和課程內(nèi)容組織安排的變化等原因，氧化還原內(nèi)容的教學仍存在較多問題：學生對于氧化還原反應本質(zhì)沒有形成很好的理解，學生沒有形成物質(zhì)性質(zhì)研究的基本模型，氧化劑、還原劑的理解性積累存在缺陷，運用原理解決問題的思維較差等。通過教學實踐發(fā)現(xiàn)：由于教師沒有充分認識到氧化還原內(nèi)容的教學功能和價值，教師過于關(guān)注氧化還原反應知識本身的教學，忽略了氧化還原反應教學價值的體現(xiàn)和落實，特別是忽略了氧化還原反應內(nèi)容學習對學生認識發(fā)展的作用。如何才能在教學中真正實現(xiàn)氧化還原反應對物質(zhì)性質(zhì)學習的指導作用，真正落實學生的認識發(fā)展，這正是本研究所要解決的主要問題。為了達到這樣的教學目的，首先要分析氧化還原內(nèi)容對學生認識發(fā)展的作用。

一、氧化還原內(nèi)容對學生認識發(fā)展的作用

氧化還原反應是中學化學的核心知識之一，它對于學生的化學學習具有以下科學學習價值：能幫助學生更加深刻地理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系；可以指導學生探究元素化合物的性質(zhì)；可以指導學生設計物質(zhì)的制備原理；指導推斷復雜反應的產(chǎn)物或反應物；指導學生探究設計合理的原電池和電解池；有利于學生理解相關(guān)的物質(zhì)含量的定量分析；幫助學生形成正確的辯證統(tǒng)一的哲學觀點。學習了氧化還原反應之后，學生認識到化學反應有存在電子轉(zhuǎn)移和不存在電子轉(zhuǎn)移之分，即讓學生建立起“原子在重新組合過程中是否發(fā)生電子轉(zhuǎn)移”這一認識視角，發(fā)展學生對化學反應的微觀認識，建立起對化學反應分類的更本質(zhì)的角度。此外，通過氧化還原反應應用價值的分析，讓學生初步構(gòu)建化學反應利用的基本角度，如制備新物質(zhì)，實現(xiàn)物質(zhì)中不同元素價態(tài)的轉(zhuǎn)化；實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)變，為人類提供能量等。

2.促進學生對物質(zhì)及其性質(zhì)的認識發(fā)展

通過氧化性和還原性、氧化劑和還原劑概念學習，使學生建立認識物質(zhì)性質(zhì)的新視角，建立物質(zhì)分類的新視角。沒有學習這些概念之前，學生對物質(zhì)性質(zhì)的認識，局限于酸性和堿性，局限于哪些物質(zhì)之間能否發(fā)生化學反應。學習概念之后，看到物質(zhì)學生能夠主動分析該物質(zhì)是否具有氧化性或還原性，什么樣的物質(zhì)具有氧化性，什么樣的物質(zhì)具有還原性，并且學生對已經(jīng)知道或接觸的物質(zhì)能夠建立氧化性和還原性的認識角度。例如學生原先知道金屬鐵、鋅等能與酸發(fā)生反應，學習氧化性與還原性、氧化劑與還原劑之后，學生應該認識到金屬一般具有還原性，通常可以作還原劑，能夠脫離具體的化學反應，就物質(zhì)來談氧化性、還原性問題。面對物質(zhì)，學生是否自主地、能動地去分析物質(zhì)的氧化性和還原性、氧化劑和還原劑等問題，是判斷學生是否真正建立認識物質(zhì)性質(zhì)新視角和物質(zhì)分類新視角的重要依據(jù)。

3.促進學生對研究物質(zhì)性質(zhì)思路和方法的認識發(fā)展

學生原先從物質(zhì)類別的角度認識和研究物質(zhì)的性質(zhì)，學習氧化還原內(nèi)容之后，學生應該建立認識和研究物質(zhì)氧化性或還原性的思路和方法。面對一種新物質(zhì)，學生應該能夠從所含元素的化合價角度預測物質(zhì)是否具有氧化性或還原性。物質(zhì)中具有多種價態(tài)元素，其化合價處于高價，能夠降低，即有氧化性。元素的化合價處于低價，能夠升高，即有還原性。若元素的化合價處于中間價態(tài)，既具有氧化性又具有還原性；然后選擇合適是為后續(xù)的學習打下良好基礎(chǔ)。

(3)如何使學生建立研究物質(zhì)氧化性和還原性的思路和方法

要想解決這個問題，需要清楚讓學生建立研究物質(zhì)氧化性和還原性的思路和方法所必備的知識有哪些？需要經(jīng)過怎樣的學習活動才能夠建立方法性內(nèi)容。首先氧化性和還原性、氧化劑和還原劑的概念是必要知識；其次需要讓學生建立如何預測物質(zhì)氧化性和還原性的方法；第三，學生知道哪些物質(zhì)具有氧化性通?？梢宰鳛檠趸瘎?，哪些物質(zhì)具有還原性通?？梢宰鳛檫€原劑；第四，學生能夠設計實驗，選擇適當?shù)难趸瘎┗蜻€原劑驗證預測，從而得出物質(zhì)氧化性或還原性的結(jié)論；第五，學生建立的認識和方法需要通過具體的應用加以鞏固和強化。根據(jù)上述分析，在氧化還原教學中除了讓學生建立基本的概念外，還需要通過具體的案例分析讓學生了解預測、設計實驗研究物質(zhì)氧化性和還原性的思路和方法，比如通過雙氧水或亞硫酸鈉等物質(zhì)氧化性或還原性的研究活動，讓學生初步建立思路和方法。通過鐵及其化合物氧化性和還原性的探究活動對建立的思路和方法進行應用。因為概念和方法的學習過程需要通過應用環(huán)節(jié)促進發(fā)展，才能實現(xiàn)概念和方法的內(nèi)化，才能納入學生的長時記憶系統(tǒng)。

我們應該深入地認識到，在整個高中階段學生關(guān)于氧化還原的認識是分階段和不同水平的

水平1：通過新授課的教學，學生建立氧化還原反應、氧化劑和還原劑、氧化性和還原性等基本概念，能夠分析哪些化學反應屬于氧化還原反應，能夠指出氧化劑和還原劑，說出哪個物質(zhì)具有氧化性或還原性，初步了解常見的氧化劑和還原劑；能夠依據(jù)化合價預測物質(zhì)的氧化性和還原性，能夠初步設計實驗驗證預測。

水平2：在硫、氮、鋁等具體元素及其化合物知識的學習中，學生應用研究物質(zhì)氧化性或還原性的思路方法，初步體會到物質(zhì)的氧化性或還原性存在強弱關(guān)系，如二氧化硫與濃硫酸的氧化性強弱等；學生初步應用電子轉(zhuǎn)移守恒原則進行一些需要掌握的氧化還原反應的配平，如濃、稀硝酸與金屬銅的反應配平；學生能夠書寫簡單的氧化還原反應的離子方程式。

水平3：學生對物質(zhì)氧化性和還原性的強弱建立規(guī)律性認識，如同周期和同主族元素得失電子能力的比較，并能夠從物質(zhì)結(jié)構(gòu)（原子結(jié)構(gòu)）的角度預測分析物質(zhì)的氧化性和還原性以及強弱關(guān)系。教師關(guān)于氧化還原內(nèi)容的教學組織和處理具有穩(wěn)定的、習慣性的方式，在新課程的背景下，面對新的要求，必然會產(chǎn)生相關(guān)教學論問題，如氧化還原反應概念教學是否一定要經(jīng)歷“得失氧、化合價變化、電子轉(zhuǎn)移”三段式？在氧化還原反應概念的教學中如何避免枯燥？為什么要探討氧化還原反應與4大反應類型的關(guān)系等。

(1)氧化還原反應概念教學是否一定需要從得失氧到化合價變化、電子轉(zhuǎn)移的三段式

氧化還原反應概念教學原先處理采用得失氧、化合價變化、電子轉(zhuǎn)移三段式，主要是考慮到了學生原有初中氧化還原知識的背景，考慮了從學生熟悉的化學反應和基本化學反應類型出發(fā)，符合學生的認識發(fā)展，體現(xiàn)了從表面現(xiàn)象到特征再到本質(zhì)的認識過程。但是初中新課程已經(jīng)不再從得失氧的角度介紹氧化還原反應，初中課程標準對氧化還原反應也不再作要求；其次，高中所講的氧化還原反應已不在得失氧的水平；第三，讓學生從得失氧角度轉(zhuǎn)到化合價變化角度，突破這一認識在教學上是個難點。因此教師需要突破原有的教學范式，跳開三段論重新考慮氧化還原概念的形成問題，例如，可以先直接分析化合價，再深入到本質(zhì)；或者直接進入本質(zhì)，然后再使電子轉(zhuǎn)移與化合價建立聯(lián)系。

那么，是否徹底不談與得失氧相關(guān)的氧化還原反應？如何處理學生的差異？可以從化合價或電子轉(zhuǎn)移入手，當學生建立這些認識后，通過開放性任務，讓學生的不同認識得到統(tǒng)一和深化。

(2)在氧化還原反應概念教學中如何避免枯燥

氧化還原概念教學通常是老師講授為主，平鋪直敘，而不是學生主動的建構(gòu)概念，課堂教學氛圍比較沉悶，學生興趣不高，如何才能避免枯燥？可以從具體的任務出發(fā)，該任務學生能夠順利完成，在此基礎(chǔ)上引出問題。例如從學生比較熟悉的氯化鈉入手，讓他們列舉制備氯化鈉的反應。學生通常舉出鹽酸和氫氧化鈉的反應，也有學生會提到鈉與氯氣的化合反應。然后讓學生從微粒的角度分析反應前后元素的形態(tài)是否發(fā)生了改變。學生很容易發(fā)現(xiàn)，對于鹽酸和氫氧化鈉反應，離子前后是沒有變化的，而對于鈉和氯氣的反應前后微粒發(fā)生了變化，這種變化帶來的直接結(jié)果就是化合價的不同。

(3)為什么要探討氧化還原反應與4種基本反應類型的關(guān)系

4種基本反應類型并不能囊括所有的反應，它主要是從反應前后宏觀的物質(zhì)個數(shù)角度的分類，氧化還原反應是一種更本質(zhì)的分類，是涉及反應本質(zhì)的分類。探討氧化還原反應與4種基本反應類型的關(guān)系這一環(huán)節(jié)是必須要有的。首先，它是概念原理教學中非常重要的一個環(huán)節(jié)。氧化還原概念建立之后不可能孤立存在，必然要跟原有經(jīng)驗進行整合，在整合過程中實現(xiàn)知識的系統(tǒng)化；其次在關(guān)系的明確過程中有利于幫助學生進一步理解氧化還原反應本身的特征，精致和發(fā)展認識，在某種程度上也是一種應用。

不同教師在這一環(huán)節(jié)的處理過程中有所區(qū)別，有些將其當作概念辨析處理，有些將其當作概念整合處理，其中比較有智慧的處理是點出了氧化還原的分類與原有分類相比，對學生認識的發(fā)展點，使學生認識到從化合價有無變化、有無電子轉(zhuǎn)移角度對化學反應進行分類更本質(zhì)、更有意義。

四、氧化還原專題的單元整體教學設計

在分析探討了氧化還原內(nèi)容的教學論問題后，需要站在單元整體的視角進行氧化還原每課時的教學設計。如氧化還原內(nèi)容的單元整體教學目標是什么，學生在整個單元中的認識發(fā)展是怎樣的，每課時中學生的認識是如何建構(gòu)的；為了達到單元目標，不同課時的關(guān)系是怎樣的，教學內(nèi)容如何選擇和組織，以期在氧化還原單元整體教學中做到三維目標的有機融合，讓學生體驗到多樣化的教學方式，達到整體教學效果的最優(yōu)化。

五、氧化還原專題的單元整體教學效果

為了探明上述關(guān)于氧化還原內(nèi)容教學論問題分析的合理性和單元整體教學設計的效果，研究者通過對比教學實驗進行了研究。選取北京市第八十中學水平相當?shù)?個班級作為被試，控制學生水平、教學時間、教學內(nèi)容深廣度等無關(guān)變量。自變量為教學處理思路，對比班采用常規(guī)的教學處理，實驗班采用上述的單元整體教學處理。因變量為學生氧化還原知識的掌握情況，學生對化學反應、物質(zhì)性質(zhì)及研究物質(zhì)性質(zhì)的思路和方法等方面的認識發(fā)展，以及解決分析氧化還原相關(guān)問題的水平等。

教學研究結(jié)果表明，促進學生認識發(fā)展的氧化還原內(nèi)容單元整體教學是非常有效的，學生在各方面獲得明顯發(fā)展，特別是學生對化學反應的認識、對物質(zhì)性質(zhì)的認識、對物質(zhì)性質(zhì)研究思路和方法的認識獲