在“認知沖突”中系統認識氧化還原反應

朱建兵 袁春仙

（1丹陽市教育研究與培訓中心 江蘇 丹陽 212300；2丹陽市華南實驗學校 江蘇 丹陽 212300）

氧化還原反應知識貫穿高中化學始終，是中學化學教學的熱點。由教材對該內容的設置可以看出，通過三年學習，使學生對氧化還原反應有一個相對完整的知識結構。而建構主義的理論認為，學生的學習不是知識由教師向學生的傳遞，而是學生自己主動建構知識的過程。這種建構不可能由他人代替，而在于學生自己通過新、舊知識經驗之間反復的、雙向的相互作用，來形成和調整自己的知識結構。預設認知沖突，會造成學生認知結構的不平衡，促使學生“憤悱”心境的形成，有利于激發學生思維，重新建構并完善知識體系。

認知沖突一般是指學生的原有認知結構與所學新知識之間無法包容的矛盾。學生在學習新知識之前，頭腦中并非一片空白，而是具有了形形色色的原有認知結構。在學習新知識時，他們總是試圖以這種原有的認知結構來同化對新知識的理解，當遇到不能解釋的新現象時，就會產生認知沖突。氧化還原反應的認識過程是分階段、循序漸進的。初中階段學生已經學會從得失氧的角度分析氧化反應和還原反應，高中階段則引入化合價升降和電子轉移的觀點，理解相關基本概念，學會簡單氧化還原反應的配平，掌握電子守恒法的計算，甚至聯系電化學知識。還在此基礎上，以舊帶新，從得失氫的不同角度來認識有機化學氧化還原反應。那么，怎樣利用認知沖突來系統認識氧化還原反應呢？對此，筆者有以下幾點粗淺的看法。

一、設計認知沖突，引導學生找出氧化還原反應的外表特征

在高中學習氧化還原反應的知識前，學生已經學會了簡單的分類方法及其應用，按反應物和生成物的類別以及反應前后物質數量的多少將化學反應分為四種基本反應類型，即化合反應、分解反應、置換反應和復分解反應。

接著，給出一組反應，指出反應的基本類型，并判斷其是否屬于氧化還原反應：

② CaO＋H2O＝Ca（OH）2（化合反應，非氧化還原反應）

⑤ Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu（置換反應，氧化還原反應）

⑦AgNO3＋HCl＝AgCl↓＋HNO3（復分解反應，非氧化還原反應）

⑧CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋CO2↑＋H2O （復分解反應，非氧化還原反應）

通過本組習題討論，既鞏固了從化合價是否變化這個特征來判斷氧化還原反應，又了解了氧化還原反應與四種基本反應類型的關系。

二、制造認知沖突，幫助學生揭示氧化還原反應的本質特點

即使這樣，學生其實還會質疑：氧化還原反應進行的過程中真的有電子的轉移嗎？隨著電化學的學習，便迎刃而解。原電池、電解池的兩極分別發生了氧化反應和還原反應，電化學是建立在氧化還原反應基礎上的。就拿大家熟悉的Zn—Cu原電池（鋅片和銅片用導線相連，插入稀硫酸中，并在導線中間連接一個靈敏電流計）來說，鋅片不斷溶解，銅片上有氣泡產生，電流計的指針發生偏轉，充分說明反應中Zn失去的電子真的沿著導線流動到了銅片上，并與溶液中的H＋反應，產生了H2氣泡。

三、激發認知沖突，啟迪學生比較有機氧化還原反應的不同之處

在學習有機化學之前，學生經過長時間無機化學的學習，對氧化還原反應的概念和原理有了一定的理解和掌握。有機化學中，仍然把有機物獲得氧原子的反應叫氧化反應，把失去氧原子的反應叫還原反應。

當然，有機氧化還原反應也可從化合價升降的角度去分析，有機物中氫元素通常表現為＋1價，氧元素表現為－2價，結合化合價法則就可推出碳元素的化合價，這與無機化學的觀點并不矛盾。

四、生成認知沖突，提示學生抓住氧化還原反應的守恒關系

氧化還原反應的配平是高中化學教學中要培養學生的一項基本技能，也是各類考試的熱點。一次課堂上筆者要求學生配平硫化亞鐵能與濃硫酸反應的化學方程式，學生大致給出了以下4種答案：

① 2FeS＋6H2SO4＝Fe2（SO4）3＋3SO2↑＋2S↓＋6H2O；

② 4FeS＋18H2SO4＝2Fe2（SO4）3＋9SO2↑＋7S↓＋18H2O；

③ 6FeS＋16H2SO4＝3Fe2（SO4）3＋6SO2↑＋7S↓＋16H2O；

④ 8FeS＋18H2SO4＝4Fe2（SO4）3＋3SO2↑＋11S↓＋18H2O。

學生的認知沖突生成了：以前學過的氧化還原反應的配平只有唯一的系數，這四種配平都滿足了原子守恒，這又是怎么回事呢？在這樣的教學環節中，求知的欲望自然引發，此時，教師提示學生分析反應前后元素的價態變化，強調氧化還原反應的配平不僅要滿足原子守恒，還要滿足電荷守恒和得失電子守恒，僅有答案①滿足得失電子守恒。于是教師因勢利導提出，不僅氧化還原反應的配平要滿足得失電子守恒，而且涉及氧化還原反應的計算時也要充分利用得失電子守恒。這樣一來，學生對知識的理解更為透徹，教學更加有效。

由此可見，認知沖突有時不一定是課前預設的，也可以在課堂中生成的。“學起于思，思源于疑”，認知沖突是激發思維的第一步，思維的過程即是從認知沖突中發現問題、解決問題的過程。預設和生成認知沖突，無疑能夠引發學生主動探索，發展學生的思維能力。

［1］ 陳玉喬.化學教學中預設“認知沖突”的策略［J］.中學化學教學參考，2012，（4）：17－19

［2］ 蘇建林.新課程背景下“氧化還原反應”的教學策略［J］.中學化學教學參考，2010，（11）：12－14