探討初高中“氧化還原反應”知識體系的建構和教學意義

李華女

摘 要：“氧化還原反應”作為中學化學的核心知識之一，是貫穿中學化學知識系統的一條思想主線。依據課程標準中對有關氧化還原反應的內容要求以及結合教材中對相關知識的編排，從知識呈現的邏輯順序上，探討初高中化學有關氧化還原反應知識體系的建構和功能。

關鍵詞：氧化還原反應;教材內容;知識建構

氧化還原反應是學生有效學習元素及其化合物化學性質的理論基礎，也是引導學生探究和推斷物質性質的重要依據。通過氧化還原反應內容的學習，提高學生在具體的實際情景中運用氧化還原反應的相關理論分析和解決問題的能力，也是氧化還原反應社會價值的體現。

一.初高中階段教材的編排

初中階段，課程標準只要求掌握四種基本類型的反應，對氧化還原反應不作要求，但在教材內容上有所體現。教材中通過氧氣的化學性質體現物質的氧化性，碳粉還原氧化銅體現物質的還原性，分別從得失氧角度感性認識氧化反應和還原反應，兩個概念相對獨立。

高中階段，氧化還原反應內容在化學課程安排中采取分階段呈現的方式，通過螺旋式上升的方法分為三個階段編排穿插在不同的主題中。隨著學習階段的推進，從《化學1》電子轉移角度認識氧化還原反應的本質，到《化學2》認識元素性質與物質結構的關系，再到《化學4》運用基本原理實現化學能與電能的轉化，電化學腐蝕原理等不斷深入，氧化還原反應核心概念理解趨于完善，其中對每個階段的具體要求和內容編排如下所示：

階段1：在《化學1》氧化還原反應內容中涵括了氧化還原反應的本質、氧化劑與還原劑以及氧化還原反應方程式的配平等。其次，在后兩章元素化合物學習中，也著意發揮了氧化還原反應對元素化合物學習的指導作用。在物質的轉化中充分滲透了氧化還原反應觀，也讓學生進一步了解生產、生活中常見的氧化還原反應。

階段2：在《化學2》原子結構與元素周期表學習中，通過探究原子結構與元素性質的關系，形成對元素性質（氧化性、還原性）的規律性認識。初步認識化學能與電能的轉化;

階段3：《化學4》電化學內容的學習是氧化還原反應的應用實例，深化學生從本質上理解運用氧化還原反應，深刻認識化學能與電能之間的轉換的裝置，解釋金屬腐蝕原理，體會科學的價值與魅力。

綜合以上分析可知，氧化還原反應作為中學化學的重要知識主線，主要通過四個步驟即得失氧的角度、電子轉移的角度、原電池和電解池原理貫穿于中學化學教學中，深化對核心概念的理解。關于氧化還原反應在高中階段的知識體系如圖1-1所示。

《化學1》教材中“氧化還原反應”概念的形成過程都體現了宏觀與微觀、定性與定量、語義與符號等表征形式。首先通過化合價分析確定化合價發生變化的反應為氧化還原反應，再從電子轉移層面認識其化合價變化的微觀實質，以達成概念宏觀到微觀的本質認識。而后又通過氧化還原反應方程式的配平及元素化合物知識的學習，逐步從定性深入到定量，認識電子轉移及物質轉換之間的定量關系，并突出化學符號的應用。

二.氧化還原反應的教學意義

氧化還原反應作為中學化學的核心概念之一，挖掘其潛在的價值，探究化學核心概念對學生的認識發展作用具有重要的實踐意義。在《化學1》階段，氧化還原反應及其相關概念的教育教學價值在于：對化學反應分類的新視角，對物質及其性質的新視角，研究物質性質思路和方法的新視角，分析實際現象和問題的新視角。其中，主要體現為以下四點。

（1）促進對化學反應及其應用的認識發展

氧化還原反應概念的建立，能使學生以新的更為本質的視角看待化學反應的類型。學生對化學反應分類原有的認知是根據反應物和生成物的種類及數量判斷，對化學反應的微觀認識僅停留在原子間的重組。而學習氧化還原反應后學生能從微觀角度——根據原子重組時有無電子的轉移把氧化還原反應分為氧化還原反應和非氧化還原反應，拓展了對化學反應更為本質的微觀認識。

（2）促進學生對物質性質及其類別的認識發展

通過核心概念的下位概念氧化性和還原性、氧化劑和還原劑概念的學習，能使學生建立認識物質性質和物質類別的新視角。學生對物質性質的原有認識局限于酸性和堿性，對化學反應局限于以酸堿鹽為分類的物質類別之間的反應。

學習了氧化還原相關概念后，學生能對接觸的物質建立氧化性和還原性的認識以及促進對物質類別的認識，例如學生能認識到金屬一般具有還原性，常常作還原劑。

（3）促進學生對研究物質性質思路和方法的認識發展

在學習氧化還原反應內容前，學生僅從物質的類別角度認識和研究物質的性質。學習后，學生能建立認識和研究物質的氧化性或還原性的思路的方法。即面對一種新物質時，學生能抓住核心元素并分析其化合價變化，從元素化合價的角度預測物質具有的氧化性或還原性，然后能自主地選擇合適的氧化劑或還原劑設計實驗進行驗證。

（4）促進學生對實際現象和問題的分析

通過氧化還原反應內容的學習，提高學生在具體的實際情景中運用氧化還原反應的相關理論分析和解決問題的能力。例如，鐵生銹、燃燒現象的解釋;低價態硫的物質轉化為生活生產所需的高價態的硫酸;選擇合適的還原劑還原自然界中高價元素的金屬礦物質等。當然，對實際現象和問題的解釋分析還需要在其他模塊中學習發展，《化學1》模塊主要發展學生基于化合價對化學反應和物質性質分析、解釋、預測和探究的水平。