模型認知下的高中化學微課設計及實施

摘 要：微課是基于信息技術發展而來的教學工具，具有主題突出、針對性強、容量小等特點，被廣泛用于高中各科教學中.以魯科版高中化學“氧化還原反應”教學為例，探討模型認知下微課的設計以及實施.

關鍵詞：模型認知；微課；設計；高中化學

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2023）09-0090-03

1 “氧化還原反應”內容的解讀

“氧化反應反應”是高中化學中非常重要的概念，從宏觀以及微觀兩個角度對化學反應的本質進行描述［1］.學生學習該概念不僅有助于其對化學反應有個更為全新的認識，而且對鍛煉與提升其模型認知核心素養有著積極的促進作用［2］.

魯科版高中化學課本“氧化還原反應”部分共包含三部分內容：認識氧化還原反應、氧化劑和還原劑、氧化還原反應的應用.其中“認識氧化還原反應”中主要介紹了氧化還原反應的定義以及本質.“氧化劑和還原劑”主要介紹了氧化劑、還原劑兩個概念以及高中階段常見的氧化劑和還原劑.“氧化還原反應的應用”從研究物質的性質、實現物質轉化、獲取能量角度闡述氧化還原反應的應用.

“氧化還原反應”知識在高中化學中占有重要地位，不僅是學生學習的重要知識點，而且是各類測試的熱門考點.該部分內容教學中教師應結合自身教學經驗，做好微課素材的收集以及制作，提高學生的課堂學習體驗，逐漸引導學生在頭腦中建立氧化還原模型，深化對氧化還原反應知識的認識與理解，并能靈活用于分析問題中.

2 模型認識下“氧化還原反應”微課設計

2.1 微課之氧化還原反應的特征

學生對該部分內容的學習熱情以及掌握牢固程度，會對后續內容學習產生較大影響，因此設計該部分微課內容時應提升學生的學習體驗，給其留下良好的印象.具體可設計如下微課內容：

展示銅絲在空氣中加熱、氫氣還原氧化銅、鐵絲與硫酸銅溶液反應、硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液反應的實驗，要求學生認真觀察實驗現象，寫出對應的化學方程式.

預留一些空白時間，要求學生標出各反應中對應元素的化合價，引導其從化合價變化角度對化學方程式進行歸類.

為學生講解氧化還原反應概念，并分別闡述氧化反應、還原反應.同時，告知學生化學反應中有元素的化合價降低，就有元素的化合價升高，即使其認識到氧化反應和還原反應通常統一于一個化學反應中.

2.2 微課之氧化還原反應的實質

為使學生對氧化還原實質有個清晰地認識，為構建氧化還原反應模型打下堅實基礎.圍繞該部分進行如下微課內容的設計：

展示鈉在氯氣中燃燒的實驗.提出問題：氯氣、鈉以及氯化鈉分別由什么構成？鈉在氯氣中燃燒過程中微粒發生了什么變化？展示課本中鐵與硫酸銅溶液反應的實驗，要求學生認真觀察實驗現象，提出問題：電流表指針為什么發生偏轉？該反應是否為氧化還原反應？

從微觀角度講解鈉在氯氣中燃燒以及鐵和硫酸銅溶液反應的過程：鈉在氯氣中燃燒生成氯化鈉，鈉原子變成了鈉離子，因失去電子化合價由0價變為+1價；氯原子變成了氯離子，因得到電子化合價由0價變為-1價；鐵和硫酸銅溶液反應中鐵元素因失去電子化合價由0價變為+2價，銅元素因得到電子化合價由+2價降低至0價.提出問題：根據上述內容的分析，你認為氧化還原反應的本質是什么？要求學生自主完成課本中“方法導引”內容的學習，使用兩種方法標出以下化學反應中元素化合價的升降以及電子轉移的情況：

2KMnO4+16HCl

2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

2.3 微課之氧化劑與還原劑

在微課中展示如下化學反應：

2Cu+O2△2CuO

H2+CuO△Cu+H2O

3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2

提出問題：哪些物質含有的元素反應后化合價升高、哪些化合價降低？給學生預留思考時間，而后講解氧化劑與還原劑的概念.同時，要求學生指出以下化學反應中哪些是氧化劑、還原劑？具備的氧化性還是還原性？哪些物質被氧化和被還原？

H2+CuO△Cu+H2O

展示酸性KMnO4溶液和KI溶液發生反應的實驗操作，要求學生觀察實驗現象，寫出對應的化學方程式，標出氧化劑、還原劑.另外，要求學生完成課本內容的學習，總結中學化學里常見的氧化劑和還原劑，并完成以下填空：

中學化學里常見的氧化劑有活潑的非金屬單質，如______、______；含有較高價態元素的含氧酸，如______、______；含有較高價態元素的鹽，如______、______、______；常見的還原劑有______，______以及______和______.

在此基礎上，預留時間要求學生聯系所學，構建有關氧化還原反應的模型.

2.4 微課之氧化還原反應的應用

在微課中要求學生閱讀課本“方法導引”中“研究物質氧化性或還原性的思路”的內容.而后要求其填寫“探究物質的氧化性或還原性”中表格內容以及課本中“思考”中的問題.同時，要求學生閱讀、自學課本中的內容，要求其歸納影響物質氧化性和還原性強弱的因素，列舉運用氧化還原反應實現物質轉化與獲得能量的具體案例，并鼓勵其相互交流、討論，進一步加深對氧化還原反應作用的認識.同時，展示如下習題，要求學生思考作答：

已知常溫下在溶液中可以發生如下兩個反應：①Ce4++Fe2+Fe3++Ce3+；②Sn2++2Fe3+Sn4++2Fe2+，則以下判斷錯誤的是（" ）.

A.①中Ce4+發生還原反應

B.②中Sn4+是氧化產物

C.氧化性強弱的順序為：Ce4+＞Sn4+＞Fe3+

D.Fe→Fe2+須加入氧化劑才能實現

3 模型認識下“氧化還原反應”微課實施

3.1 氧化還原反應特征的教學

課堂上為學生播放上述設計、制作好的微課視頻.因微課中實驗涉及的化學反應學生在初中階段已經學習，因此，對學生而言正確寫出對應的化學方程式難度并不大.三個實驗對應的化學反應方程式以及相關元素的化合價如下所示：

前三個實驗中涉及的化學反應中，反應前后均有相關元素化合價的變化，而硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液反應中，反應前后元素化合價沒有發生變化，學生很容易將上述反應劃分為兩類：元素化合價變化的反應、元素化合價未變化的反應.在此基礎上講解氧化還原反應概念，學生很容易掌握［1］.

3.2 氧化還原反應實質的教學

在課堂上展示上述微課內容，要求學生認真觀察微課內容并積極思考微課中提出的問題，而后提問學生代表.顯然氯氣由氯分子構成，鈉由鈉原子構成，氯化鈉由鈉離子和氯離子構成.鈉在氯氣中燃燒時鈉原子轉化成了鈉離子，氯分子轉化成了氯離子.同時，學生觀察微課中鐵和硫酸銅溶液反應現象發現電流表的指針發生了偏轉，表明電路中有電子經過.分析反應中元素化合價可知其發生了變化，即發生了氧化還原反應.聯系所學的電學知識，可知氧化還原反應中有電子發生了轉移.經過后續微課內容的學習，學生總結出了氧化還原反應的實質為電子轉移.當學生意識到這一點，也就不難回答微課中給出的習題.

2KMnO4+16HCl

2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

上述反應中“KMnO4”的Mn化合價為+7價，得到電子化合價變為+2價，生成產物“MnCl2”，得到e-×10；“HCl”中Cl的化合價為-1價，失去電子化合價變為0價，生成產物“Cl2”失去e-×10；認識到這一點便不難使用雙線橋和單線橋標出電子轉移的情況.

3.3 氧化劑與還原劑的教學

在進行該部分內容教學時，要求學生觀察微課視頻，標出反應中相關元素的化合價.在此基礎上要求其認真傾聽微課中有關氧化劑和還原劑概念的教學.而后總結氧化劑、還原劑、氧化反應、還原反應、氧化產物、還原產物之間的關系，使其徹底搞清楚、弄明白.針對化學反應：

H2+CuO△Cu+H2O

H化合價由0價上升到+1價，為還原劑，發生氧化反應，被氧化；Cu化合價由+2價降低至0價，為氧化劑，發生還原反應，被還原.另外，學生通過閱讀課本中的內容，很容易掌握中學化學中常見的氧化劑和還原劑.至此學生已經對氧化還原反應有個較為清晰地認識，而后要求其積極聯系所學，并給予針對性地引導，使其構建如圖1所示的氧化還原反應模型.

3.4 氧化還原反應的應用教學

學生根據微課中的學習要求、結合課本內容，不難填寫表格內容.其中向雙氧水溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液會看到產生氣泡，高錳酸鉀溶液褪色，表明雙氧水具有還原性.向雙氧水溶液中滴加KI溶液和少量淀粉溶液會看到溶液變藍，表明雙氧水具有氧化性.在此基礎上聯系所學的氧化還原反應模型，可順利地回答課本中“思考”部分的問題.

另外，考慮到氧化性與還原性強弱的比較是該部分的重點與難點.教學中要求根據課本總結影響氧化性、還原性強弱的因素有：物質得失電子能力的強弱、環境條件.在具體的反應中告知學生以下結論：氧化劑的氧化性強于氧化產物、還原劑的還原性強于還原產物.當學生掌握上述內容后，便可順利地完成微課中提出的問題［2］.

參考文獻：

［1］蔣闬.“模型認知”思維在高中化學教學運用分析［J］.數理化解題研究，2022（15）：134-136.

［2］ 徐凡.微課在高中化學概念教學中的應用研究［J］.數理化解題研究，2022（12）：143-145.

［責任編輯：季春陽］

收稿日期：2022-12-25

作者簡介：童韜（1982.1-），男，福建省連城人，本科，中學一級教師，從事高中化學教學研究.

基金項目：福建省龍巖市教育科學研究院、龍巖市教育學會2022 年龍巖市基礎教育教學研究課題《學科素養下模型認知的高中化學微課研究》（課題編號：JKYJX22-252）成果之一