基于培養學科素養的課堂教學實踐和反思
——以“氧化還原反應”（高三一輪復習）為例

叢 高

（如東縣教師發展中心 江蘇如東 226400）

基于培養學科素養的課堂教學實踐和反思
——以“氧化還原反應”（高三一輪復習）為例

叢 高

（如東縣教師發展中心 江蘇如東 226400）

以設計的三個循序漸進的學生活動為主線：“觀察體驗——敲鐵成銅”、“推理驗證——原電池反應”、“理性分析——電解CuCl2溶液”，借助感性、理性認識，加深對氧化還原反應的理解，同時寓學科相關素養的培養于學生思維品質的優化中。

實驗探究；證據推理；宏微結合；模型認知；平衡思想

一、設計理念

氧化還原反應的學習一直貫穿于整個中學的始終，從學生認知水平發展看：北師大胡久華老師在《促進學生認識發展的化學1模塊氧化還原專題的單元整體教學研究》一文中將其分為5個階段，本節課的教學正是處于水平5：即“高考復習，達到應用氧化還原反應解決分析綜合實際問題的能力。如綜合應用物質的氧化性和還原性強弱，解決分析定量計算、物質制備、能量轉化、實驗設計等綜合問題，甚至還要跟其他相關的知識聯系共同解決問題?！保?］

大學無機化學通過討論電極電勢［2］和氧化還原反應的關系，從根本上解決了氧化還原反應發生的條件及其主要影響因素，那么能不能在高中教學的最后階段，充分基于電化學基礎知識，將氧化還原反應拆解為“半反應”作為過渡，并就此初步討論氧化還原反應發生的條件及其主要影響因素，從而建立新的視角認識氧化還原反應呢？本節課正是按照這種構思，由學生熟悉的我國古代濕法煉銅的原理入手，討論氧化還原反應的發生及其影響因素，結合落實學生學科核心素養的培養，整節課的教學思維導圖可表示如下。

二、教學過程

圖1 教學思維導圖

1.觀看視頻——化學小魔術“敲鐵成銅”

［師］我們先來觀看一段視頻：將已鈍化處理過的鐵圈下端浸入硫酸銅溶液中片刻，取出。見證奇跡的時刻：輕輕敲打鐵圈——瞬間“變紅”！神奇嗎？誰來揭秘？

［生］板演濕法煉銅的原理：Fe+Cu2+====Fe2++Cu。分析化合價變化以及電子轉移情況。并寫出微粒表現為氧化性和還原性的兩個半反應式：Fe－2e－====Fe2+；Cu2++2e－====Cu）

［師］它們是同時發生的，但在2000多年前，當時還只是提出了“還原”這一概念（可謂古老），而直到200多年前（1777年），拉瓦錫否定“燃素說”后才提出“氧化”這個概念（可謂年輕），一直到100多年前（1897年）湯姆生發現電子后，氧化還原反應的本質才得以揭示。

設計意圖：感受氧化還原反應概念的建立和完善經歷了漫長的證偽和證實的過程，同時梳理氧化還原反應中幾組對立統一的概念。而半反應的書寫也為后面從新的視角認識氧化還原反應打下伏筆。

2.推理和驗證

［師］如何設計實驗檢測電子在氧化還原反應中發生了轉移呢？

［生］利用原電池裝置。

［師］如何將此反應設計為原電池？

［生］從電極材料、電解質、鹽橋等角度分析。

［師］展示銅鐵原電池圖片，同時和銅銀原電池進行比較。“實驗才是最高法庭”！

圖2 銅鐵原電池與銅銀原電池比較

演示銅銀原電池：（操作：裝液、鹽橋、電極、介紹“微電流傳感器”：用于檢測電流的大小和方向，采集的數據同步顯示在這個坐標系上，其橫坐標是時間，縱坐標表示電流的大小和方向）。

設計意圖：感受同一銅電極在兩個不同原電池中“半反應”方向的不同，再次為討論氧化還原反應的方向做好鋪墊。

設計意圖：從學生已有的金屬活動性順序出發，變金屬活動左右排序為半反應的上下排序，并將“以強制弱”的規則延伸至從半反應看氧化還原反應的方向，從而提升至一個全新的視角認識溶液中發生的氧化還原反應。

［師］演示實驗：運用多量程電流計，測定c（Fe3+）=電流強度。

圖3 兩種Fe3+濃度所對應的微電流強度比較

［師］引導分析：濃度的改變對物質的氧化性（或還原性）的影響，進而影響氧化還原反應的方向。

設計意圖：旨在說明某些半反應的發生可通過改變濃度等因素控制反應方向，限于學生現有認知水平（尚不足以深入的細節），開個窗口，留給學生日后去達到，同時又遵循學科知識的科學性和嚴謹性，通過適度的“解釋”，以給學生今后的學習留有發展空間，符合“以人為本”的教學要求。

［師］對于有些反應，改變方向是很困難的，僅僅靠改變濃度等是難以實現的，唯有采用最強有力的氧化還原手段——電解。

3.完成電解氯化銅溶液實驗，并交流實驗報告

問題討論：要使I－和Br－的混合液中I－被氧化而Br－不被氧化，可選擇哪些氧化劑？

設計意圖：從實驗的角度豐富了制備銅的方法，也呼應了課開始的濕法煉銅。可通過加液后在V型管兩端自然形成的液面高度差判斷裝置的氣密性，另外裝置在密閉體系中檢驗Cl2，減少了其污染，本身就體現了綠色思想。同時針筒內試紙顏色的變化及其解釋也為比較物質的氧化性強弱提供了極佳的例證。

拓展延伸：通過“84消毒液”的生產和使用注意事項（不能和潔廁靈混合使用），認識酸堿性對物質氧化性（或還原性）的影響。

設計意圖：讓學生理解化學法制備強氧化劑一般選擇堿性介質的根本原因。

表1 實驗記錄

課堂小結：形成思維導圖。

課后思考與拓展：

（1）控制溫度，鈉可置換出熔融氯化鉀中的鉀，為什么？科學合理地運用本節課中的“序”要注意哪些問題？

（2）整理本節課中你感興趣的某個點或未能完全弄清楚的問題，查閱資料，獨立或和同學討論深入探討這些問題。

三、教學反思

本節課的設計有點“劍走偏鋒”，沒有走尋常路，而是大膽地讓學生走進一個相對陌生的視角——從電極電勢看氧化還原反應，也可謂是一種嘗試，從現場教學效果看，學生轉換一個新的視角還是具有一定的難度，也需要一個過程，更需要教者教育的智慧，有人說偉大的教師在于啟發，這也正是我所追求的，盡管我現在可能還沒有上路，但我堅信彼岸就在不遠的前方。

［1］ 胡久華.促進學生認識發展的化學1模塊氧化還原專題的單元整體教學研究［J］.化學教育,2010（3）：25

［2］ 無機化學教研室.面向21世紀課程教材.無機化學（上冊第四版）［M］.北京：高等教育出版社,2005

1008-0546（2017）10-0041-03

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2017.10.014

*本文系江蘇省南通市中小學教學研究課題（2015年度第十一期）的研究成果之一。