建構主義理論在化學核心概念教學中的應用

賴彥君

摘 要：當代建構主義理論強調學生個人的“經驗”和主動參與在學習中有重要的作用，該理論對化學核心概念的教學具有重要的指導意義。本文以“氧化還原反應”為例，依據“設計情境，協作討論，意義建構”的思路進行教學設計，并對過程進行反思總結，以期將建構主義理論有效的應用于化學核心教學中。

關鍵詞：化學概念;建構主義;氧化還原反應

掌握化學核心概念對于化學學習具有重要意義，但核心概念本身具有一定的抽象性，理解較為困難，如何降低其教學難度一直是中學化學教學的研究重點。在抽象概念學習時，學習者最常用的方式是在抽象概念與自身的直接經驗之間建立聯系，進而完成對于上位概念的建構。而“建構主義理論”恰恰強調學生個人的“經驗”和主動參與在學習中有重要的作用，因此該理論對化學核心概念的教學具有重要的指導意義。

一、“建構主義理論”簡介

建構主義理論認為知識的獲得是在一定的學習情景下，學生利用必要的學習資源，并在老師和學習伙伴的共同協助下，運用已有的知識結構對新知識進行意義建構的過程。情境、協作、討論和意義建構是建構主義學習理論中學習環境的四要素。情境是學習的觸發器，強調真實問題的解決;協作，討論是建構學習的主要過程;意義建構是學習的目的，分為“同化”和“順應”兩種模式。當新的外部信息能夠吸收并與已有的認知結構合并時，即為同化，認知結構得以擴充;當新的外部信息與原有的認知結構無法同化，而引起認知結構的重組與改造時，即為順應，認知結構得以質變。

二、建構主義理論在化學核心概念教學中的應用

“氧化還原反應”屬于化學核心概念，是電化學學習的基礎。同時與日常生活中諸多現象，如物質的燃燒、金屬的冶煉等有著緊密的聯系。本文以高中必修階段的“氧化還原反應第一課時”為例，探究建構主義在化學核心概念教學中的應用。

（一）教學目標

1.通過方程式分類，討論等活動形成氧化還原反應的概念，理解其特征。

2.通過實驗，微觀分析理解氧化還原的本質。

3.通過電子轉移的表示方法與氧化還原反應基本要素的歸納，形成認識的基本思路。

4.通過真實的問題情境，體會氧化還原反應的價值。

（二）教學設計思路

當代建構主義理論強調學生個人的“經驗”和主動參與在學習中有重要的作用，教學設計以學生原有認知為起點。本節課前學生具備的相關知識基礎有：判斷常見物質中的元素化合價，知道四大基本反應類型，能從得氧失氧的角度認識氧化反應，還原反應，知道常見的原子離子的核外電子排布。本文依據“設計情境，協作討論，意義建構”的思路，進行概念的意義建構，同時結合實驗，動畫，將抽象的概念形象化。

（三）教學設計

教學環節一：引入氧化還原反應概念，認識其特征

【問題情境1】化學的物質及反應繁多，分類尤為重要。請同學們應用初中所學的反應類型對以下反應進行分類：

【學生活動】根據已有知識對反應進行分類。

【設計意圖】方程式分類過程喚起前知識，由于方程式3無法分類，體會到原有認知在化學反應分類上的受限，有尋找新的分類標準的必要。

【提問】方程式3中元素的屬性在反應前后有什么變化？

【學生答】價態有所變化

【學生活動】根據元素價態是否改變將反應再次分類，得到圖1。

【引入概念】科學家們沿用了氧化還原反應的名稱，拓展了它的內涵。將有元素價態變化的反應稱為氧化還原反應，無價態變化的反應稱為非氧化還原反應。

【學生活動】找到氧化還原反應與四大基本反應間的關系。

【設計意圖】學生討論得到的成果圖1很好地將學過的反應類型與新學的氧化還原反應聯系起來，進行概念的意義建構。

教學環節二：探尋氧化還原反應的本質，建構化合價與電子得失的關系

【問題情境2】氧化還原反應中價態變化的原因是什么？如果你有一雙看得見微觀粒子的眼睛，你能發現在反應：2Na+Cl2=2NaCl中Na原子和Cl原子發生了什么變化？這些變化與化合價的升降的關系是怎樣的？

【學生討論】核外電子發生了得失，可得圖2。

【過渡】如何通過實驗證明氧化還原反應中存在電子的轉移？

【學生觀察實驗】實驗驗證：以“Zn+H2SO4=ZnSO4+H2”為例，組裝原電池（如圖3所示），觀察電路中電流計的指針是否發生偏轉。

【設計意圖】運用學生的原子結構的知識，引導學生積極主動地進行思考，理解并體驗氧化還原的本質。

教學環節三：建構反應類型，化合價升降，電子轉移間的關系

【學生活動】以熟悉的方程式為例，討論并填空：

（1）鐵的氧化反應：3Fe+2O2=Fe3O4

物質（Fe）被氧化，發生氧化反應，得到_____產物，價態_______，________電子，自身作為_______劑。

（2）氧化銅的還原反應：CuO+H2=Cu+H2O

物質（CuO）被還原，發生還原反應，得到_____產物，價態_______，_________電子，自身作為_______劑。

【追問】根據氧化還原反應的本質，在鐵的氧化反應中是否存在還原反應？在氧化銅的還原反應中是否存在氧化反應？

【總結】（1）氧化還原反應中存在氧化反應和還原反應，化合價升降的對立統一，這與生活中的各種事物的特征相符合

（2）提煉氧化還原模型如下：

【設計意圖】由初中熟悉的氧化還原反應入手，建構氧化還原反應中各種要素間的關系，降低認知難度。并升華到哲學層面，形成對立統一的化學學科思想。

教學環節四：利用真實的問題情境，體會氧化還原反應的價值

【問題情境】84消毒液的有效成分是NaClO，原理是氯元素具有強氧化性。潔廁精的主要成分為鹽酸。二者混合不僅不能加強作用，反而會失效甚至中毒。其原因是二者會發生氧化還原反應，討論產物的成分，并說明理由。

設計意圖：建構主義強調學生會解決生活中真實的問題，通過問題的解決過程體會到氧化還原反應的學科價值——從價態變化的角度認識（推斷）反應中的物質。

三、教學效果及反思

本文的教學設計應用于教學實踐中，課堂氛圍輕松活躍，學生能積極參與討論及思考。后續進行教學測評，結果顯示學生對氧化還原反應的掌握不錯。在建構主義理念應用在化學核心概念的教學中，教師要關注學生的已有概念，可以通過引導學生發現認知的局限性，自主的構建新概念，并幫助學生理清新舊概念間的關系，有效地降低認知難度。在問題情境設計方面，要層層遞進，由具體到抽象，由宏觀到微觀，透徹的探討概念的內涵與本質，最終將所學知識應用到實際生活中。在課堂上，要以學生為中心進行教學，鼓勵學生協作討論，讓學生充分地參與到生生之間，師生之間的交流互動中來，利用思維的碰撞，建構知識，提升科學素養。

參考文獻

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