基于發(fā)展核心素養(yǎng)的高中化學(xué)氧化還原反應(yīng)教學(xué)策略

福建省福安市第三中學(xué) 林秋華

隨著新課程改革的深入推進(jìn)，為了適應(yīng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人才的培養(yǎng)要求，黨和國(guó)家提出要培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。核心素養(yǎng)是使學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展，以及學(xué)生的終身發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)在新一輪基礎(chǔ)教育課程改革中具有非常重要的地位。各學(xué)科要結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)提出本學(xué)科核心素養(yǎng)體系，發(fā)揮學(xué)科的育人功能。

一、化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)家組根據(jù)化學(xué)學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)科特質(zhì)，提出高中化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)主要包括“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析、變化觀(guān)念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”。

學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)必然要落實(shí)到學(xué)科教學(xué)中。實(shí)現(xiàn)化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的主要途徑是化學(xué)學(xué)科知識(shí)的教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的主要資源是化學(xué)教材，因此在教材中應(yīng)存在豐富的與學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展聯(lián)系緊密的內(nèi)容。為實(shí)現(xiàn)發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的目的，教師要深入研究課程標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真體悟化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，創(chuàng)造性地開(kāi)發(fā)和使用教材，分析學(xué)生的真實(shí)學(xué)情，圍繞化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。

二、基于發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的氧化還原反應(yīng)教學(xué)策略

氧化還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)不僅增加了學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)角度，也豐富了對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)。那么針對(duì)氧化還原反應(yīng)這一重要教學(xué)內(nèi)容，我們應(yīng)該采取什么教學(xué)策略，才能提高學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)呢？

1.化學(xué)觀(guān)念建構(gòu)發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生通過(guò)化學(xué)課程學(xué)習(xí)形成有關(guān)化學(xué)科學(xué)的基本觀(guān)念。化學(xué)學(xué)科觀(guān)念是學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科本質(zhì)規(guī)律，以及化學(xué)學(xué)科價(jià)值的基本認(rèn)識(shí)，是在紛繁復(fù)雜的化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)之上提煉出的化學(xué)本質(zhì)規(guī)律。化學(xué)觀(guān)念包括變化觀(guān)、微粒觀(guān)、守恒觀(guān)、分類(lèi)觀(guān)等，它不但能提高學(xué)生的認(rèn)知水平，而且能提高學(xué)生的思維能力，當(dāng)學(xué)生面對(duì)真實(shí)情境中的問(wèn)題時(shí)能應(yīng)用化學(xué)學(xué)科知識(shí)分析并解決問(wèn)題。

氧化還原反應(yīng)的特征是元素化合價(jià)的變化，為了使學(xué)生理解得失電子與元素化合價(jià)變化的關(guān)系，設(shè)置一系列問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生深入思考討論：

（1）2N a+Cl2=2N aCl是否是氧化還原反應(yīng)？

（2）鈉、氯氣、氯化鈉分別是由什么微粒構(gòu)成的？

（3）鈉原子與氯原子如何才能反應(yīng)生成氯化鈉？請(qǐng)學(xué)生寫(xiě)出鈉原子、氯原子、鈉離子、氯離子的結(jié)構(gòu)示意圖，進(jìn)行對(duì)比分析。學(xué)生根據(jù)初中學(xué)過(guò)的元素性質(zhì)與原子最外層電子排布的關(guān)系，得出鈉原子最外層只有1個(gè)電子易失去1個(gè)電子形成N a+，氯原子最外層有7個(gè)電子易得到1個(gè)電子形Cl-,N a+和Cl-通過(guò)靜電作用形成穩(wěn)定的氯化鈉。

（4）鈉和氯的化合價(jià)如何變化？為什么會(huì)發(fā)生這樣的變化？學(xué)生通過(guò)討論分析發(fā)現(xiàn)鈉失去了1個(gè)電子化合價(jià)從0變成+1，氯得到了1個(gè)電子化合價(jià)從0變成-1。再讓學(xué)生研究反應(yīng)Zn+2H+=Zn2++H2↑中元素化合價(jià)變化與得失電子的關(guān)系，最后得出元素化合價(jià)變化與原子得失電子數(shù)目相等，而且得失電子數(shù)目是守恒的。

從原子、離子等微粒的角度，引導(dǎo)學(xué)生分析元素化合價(jià)變化與原子得失電子的關(guān)系，不但有利于理解氧化還原反應(yīng)中元素化合價(jià)變化的本質(zhì)原因，而且使學(xué)生能從微觀(guān)角度分析理解化學(xué)問(wèn)題，形成微粒觀(guān)和守恒觀(guān)，從而促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

2.實(shí)驗(yàn)探究發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。實(shí)驗(yàn)探究在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造使學(xué)生身臨其境的教學(xué)情境，開(kāi)拓學(xué)生的思維，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究技能等方面發(fā)揮著重要作用。實(shí)驗(yàn)探究可以使學(xué)生掌握化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真細(xì)致的習(xí)慣，對(duì)于發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)具有非常重要的價(jià)值。

當(dāng)建立氧化還原反應(yīng)等相關(guān)概念后，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)鐵、氯化亞鐵和氯化鐵的氧化性和還原性進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，能使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到氧化還原反應(yīng)的功能和價(jià)值。教師通過(guò)以下步驟引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究：

（1）預(yù)測(cè)與假設(shè)。通過(guò)化合價(jià)預(yù)測(cè)鐵、氯化亞鐵、氯化鐵的氧化性和還原性。

（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。設(shè)置以下問(wèn)題為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究方案的設(shè)計(jì)做好鋪墊和準(zhǔn)備。如何證明物質(zhì)具有氧化性或者還原性？如何證明兩種物質(zhì)之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)了？如何驗(yàn)證溶液中含有Fe2+和Fe3+？教師提供試劑：稀硫酸、氯水、硫氰酸鉀溶液、鋅片、銅片，哪些試劑具有氧化性哪些具有還原性？引導(dǎo)學(xué)生如何選擇試劑。接著學(xué)生進(jìn)行分組討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并交流設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生互相評(píng)價(jià)，教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)，要求學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。

（3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。教師提醒各小組學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)安全、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、防止污染等。要求學(xué)生注意觀(guān)察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析并寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

（4）表達(dá)與交流。請(qǐng)各小組匯報(bào)交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)小結(jié)，并對(duì)各小組的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

通過(guò)以上探究活動(dòng)，學(xué)生不但深刻理解了氧化還原反應(yīng)的概念，而且提高了實(shí)驗(yàn)探究能力。我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中應(yīng)該認(rèn)真研究課程標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知能力，設(shè)計(jì)適合的探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，認(rèn)真組織并精心計(jì)劃實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

3.宏微結(jié)合發(fā)展核心素養(yǎng)。

在化學(xué)學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中，我們經(jīng)常先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，觀(guān)察并分析宏觀(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后從分子、原子或離子等微觀(guān)的角度探討其現(xiàn)象的本質(zhì)，得出物質(zhì)變化的基本規(guī)律，并且用相關(guān)的化學(xué)符號(hào)來(lái)表達(dá)這些規(guī)律。化學(xué)就是從宏觀(guān)、微觀(guān)、符號(hào)三個(gè)角度來(lái)研究物質(zhì)及其變化的。通過(guò)宏觀(guān)辨識(shí)在獲取宏觀(guān)事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析推理，然后從微觀(guān)角度理解物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，形成宏觀(guān)微觀(guān)符號(hào)三重表征的化學(xué)學(xué)科思維，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

電子的轉(zhuǎn)移是學(xué)生看不到的，那么如何使學(xué)生理解氧化還原反應(yīng)本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移？筆者設(shè)計(jì)了三個(gè)實(shí)驗(yàn)，逐步引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)宏觀(guān)現(xiàn)象探討其微觀(guān)本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)一：將鋅片放入稀鹽酸中，觀(guān)察現(xiàn)象并寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式，判斷該反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)二：在鹽酸中再放入一塊銅片，觀(guān)察銅片上是否有氣泡冒出并分析原因。實(shí)驗(yàn)三：將鋅片和銅片用銅導(dǎo)線(xiàn)相連接，并在兩者中間連接一個(gè)電流表，認(rèn)真觀(guān)察銅片上是否有氣泡冒出，電流表的指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)。Zn+2H+=Zn2++H2↑是氧化還原反應(yīng)，但銅片不與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)，銅片上為什么會(huì)產(chǎn)生氣泡呢？學(xué)生經(jīng)過(guò)思考討論后認(rèn)為，一定是溶液中的氫離子在銅片上得到電子而轉(zhuǎn)化為氫氣。銅片本身是不可能失去電子的，電子只能來(lái)至鋅片，同時(shí)又觀(guān)察到電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)線(xiàn)中有電流通過(guò)說(shuō)明導(dǎo)線(xiàn)中有電子的定向移動(dòng)，所以鋅失去電子氫離子得到電子。教師進(jìn)一步展示了電子在導(dǎo)線(xiàn)中移動(dòng)的flash動(dòng)畫(huà)，將微觀(guān)的電子移動(dòng)宏觀(guān)化，使學(xué)生獲得形象直觀(guān)的認(rèn)識(shí)。那么如何表示電子轉(zhuǎn)移的情況呢？引導(dǎo)學(xué)生用雙線(xiàn)橋法和單線(xiàn)橋法表示該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移情況。

通過(guò)觀(guān)察宏觀(guān)現(xiàn)象，深入分析實(shí)驗(yàn)的微觀(guān)本質(zhì)，學(xué)生仿佛看到了導(dǎo)線(xiàn)中的電子從鋅片上流到銅片上，然后用化學(xué)符號(hào)將這種電子轉(zhuǎn)移情況表述出來(lái)。經(jīng)歷了這樣的自主討論和思維的過(guò)程，學(xué)生能自覺(jué)地從宏觀(guān)——微觀(guān)——符號(hào)三個(gè)視角分析和解決化學(xué)問(wèn)題，并且將三者聯(lián)系起來(lái)，使三者能在真實(shí)的情景中發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

4.變化平衡發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

變化觀(guān)念要求學(xué)生知道化學(xué)變化是化學(xué)科學(xué)的重要研究對(duì)象，化學(xué)變化種類(lèi)繁多，要能從不同的視角進(jìn)行分類(lèi)研究，總結(jié)同一類(lèi)反應(yīng)的特征和規(guī)律。氧化還原反應(yīng)的教學(xué)功能和價(jià)值之一就是要增加學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的視角。建立氧化還原反應(yīng)概念后可以給學(xué)生多個(gè)不同的化學(xué)反應(yīng)，要求學(xué)生根據(jù)不同的角度對(duì)這些反應(yīng)進(jìn)行分類(lèi)。學(xué)生經(jīng)過(guò)思考討論，可以從四大基本反應(yīng)類(lèi)型和氧化還原反應(yīng)角度進(jìn)行分類(lèi)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的理解寫(xiě)出化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)、分解反應(yīng)與氧化還原反應(yīng)之間的關(guān)系。

平衡思想要求學(xué)生能用動(dòng)態(tài)平衡、聯(lián)系發(fā)展和對(duì)立統(tǒng)一的觀(guān)點(diǎn)研究化學(xué)反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)是個(gè)內(nèi)涵豐富的概念群，存在多對(duì)聯(lián)系緊密而對(duì)立統(tǒng)一的概念，如氧化劑與還原劑、氧化性與還原性、氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)、氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物、得電子能力與失電子能力。教學(xué)過(guò)程中針對(duì)具體反應(yīng)進(jìn)行分析，然后引導(dǎo)學(xué)生將這些概念進(jìn)行對(duì)比，理解概念的內(nèi)涵和外延，不但有利于概念的掌握，而且能使學(xué)生形成辯證統(tǒng)一意識(shí)，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

5.模型認(rèn)知發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

模型認(rèn)知要求學(xué)生能依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型，并用建模思想來(lái)解決復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題。建模思想就是在研究問(wèn)題時(shí)將研究問(wèn)題中的次要的因素去掉，提取出問(wèn)題的本質(zhì)，并用簡(jiǎn)潔的關(guān)系示意圖概括地表示出復(fù)雜結(jié)構(gòu)聯(lián)系的一種思維方法。雖然氧化還原反應(yīng)中概念眾多，但是教師可以引導(dǎo)學(xué)生厘清概念，總結(jié)出基本規(guī)律，建立研究氧化還原反應(yīng)的基本模型，（圖1）指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)。教師還可以通過(guò)典型的氧化還原反應(yīng)的例子讓學(xué)生分析反應(yīng)中元素化合價(jià)變化的規(guī)律，從而自主建構(gòu)一些氧化還原反應(yīng)模型，如歧化反應(yīng)、歸中反應(yīng)（圖2）等。除此以外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生建立氧化還原反應(yīng)配平模型、得失電子守恒模型等。通過(guò)模型認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)模型和利用建模思想分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，從而發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

圖1 氧化還原反應(yīng)基本模型

圖2 歸中反應(yīng)和歧化反應(yīng)模型

三、結(jié)語(yǔ)與展望

以發(fā)展核心素養(yǎng)為基礎(chǔ)的化學(xué)課程學(xué)習(xí)，能夠幫助學(xué)生形成在陌生情景中解決問(wèn)題的能力，也能使學(xué)生從化學(xué)的視角來(lái)解決與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問(wèn)題，能堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的理念，感受化學(xué)對(duì)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展中的重要作用。培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)不是一蹴而就的，我們要以課堂教學(xué)為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的主陣地，在日常的教學(xué)中研究課程標(biāo)準(zhǔn)和省高中化學(xué)學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)，結(jié)合化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，挖掘其中與學(xué)科核心素養(yǎng)緊密聯(lián)系的教學(xué)素材和資源，精心進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施，從而發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

[1]楊梓生.對(duì)高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016（8）.

[2]周業(yè)虹.基于發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)案例分析[J].化學(xué)教學(xué)，2016（8）.

本文系全國(guó)教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2017年度教育部重點(diǎn)課題“基于核心素養(yǎng)視域下教材二次開(kāi)發(fā)研究”（課題批準(zhǔn)號(hào)為DHA170421）階段性成果之一。