基于OBE理念的氧化還原反應學習進階研究

摘" 要 "為了更好地培養學生的核心素養和關鍵能力，基于OBE理念，圍繞氧化還原反應核心知識及預期目標分析、學生認知能力的進階分析，規劃氧化還原反應整體教學思路，設計整體教學流程，設計評分規則評價課堂教學效果，貫徹落實“教—學—評”一體化的課標要求，以期為化學教師進行相關課程設計提供參考。

關鍵詞 "化學；OBE理念；學習進階；氧化還原反應；核心素養

中圖分類號：G633.8""" 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）13-0-05

0" 引言

全國教育工作會議指出，“十四五”時期要加快建設高質量教育體系^[1]，聚焦高質量教育要求，教學方式的形態改變和人才培養的導向改革尤為重要。《普通高中化學課程標準（2017年版）》倡導素養為本的教學^[2]，強調教學目標的導向性、課程設計的遞進性。OBE（Outcomes-based Education）理念即基于學習產出的教育理念，該理念強調以學生為中心、持續改進、關注未來，與新課標的教學要求完全相符^[3]。

學習進階是學習同一主題概念時遵循連貫的學習路徑^[4]。目前，化學課堂中依然存在“教—學—評”一體化難以落實的現象，忽視學生學習時情感態度、思維能力的變化，難以實現課堂教學從掌握知識到發展素養的轉變。針對上述問題，以“氧化還原反應”為例進行進階教學，不僅能促進同主題概念學習的遞進與深化，實現不同階段知識的銜接^[5]，促進學生深度學習，還能有效落實“教—學—評”一體化，實現氧化還原反應知識的無縫對接，為化學教師進行教學過程設計提供參考。

1" 基于OBE理念的氧化還原反應學習進階""" 分析

1.1" 核心知識及預期目標進階分析

氧化還原反應核心知識及預期目標進階分析如圖1所示。按照教材中本主題內容的呈現順序，基于課標要求，對氧化還原反應各學段學情進行分析。在初中階段，學生學習了化合價、氧化反應、還原反應，學會分析元素化合價，掌握判斷氧化反應、還原反應的方法。此為初級進階階段，可培養學生宏觀辨識素養。在高中必修1第1章，學生從價態變化角度重新認識氧化還原反應，理解其本質是電子的轉移，習得氧化劑和還原劑概念，認識物質的氧化性和還原性，掌握用氧化還原反應可以實現不用價態物質之間轉化。此為中級進階階段，可以培養學生宏微結合與變化觀念素養。在選擇性必修1第4章，學生學習了原電池和電解池，掌握應用氧化還原反應判斷電池正負極、電解池陰陽極的方法，此為高級進階階段，可以培養學生證據推理模型認知素養。

1.2 "學生認知能力進階分析

作為化學核心概念之一的氧化還原反應，學生在初中階段只從得失氧角度認識氧化反應和還原反應，是基于物質組成，通過觀察是否有氧氣或氧元素參與反應來判斷化學反應的類型。這種認識屬于宏觀認識層面，此階段學生對化學反應的認識還無法深入微觀層面。在高中階段，則是從分析元素化合價變化逐步深入至電子轉移，逐漸揭開氧化還原反應的微觀本質并用實驗證明其的確存在，實現認知由淺入深、從宏觀到微觀的發展變化過程。按照學生認知發展、概念學習的先后順序和各學段的學習要求，分析學生能力水平層次，如表1所示。

2nbsp; 基于OBE理念的氧化還原反應學習進階""" 設計

2.1" 整體教學思路

在核心知識及學生認知能力分析的基礎上，明確氧化還原反應設計核心是在概念教學中體現逐層遞進的學習進階過程。通過分析概念形成的邏輯關系，領會學科思想，形成科學觀念^[6]。從認知來看，學生對氧化還原反應概念的形成經歷了從宏觀—微觀—本質的認識過程，核心素養經歷宏觀—微觀、變化—平衡、推理—建模—探究創新的形成過程。本主題學習旨在幫助學生建立物質轉化及性質研究的新視角，以氧化還原反應為研究化學反應的新視角認識物質的性質，逐步建立從化合價變化和物質轉化兩個維度認識物質性質和轉化的思維認知模型，能用模型預測物質的性質與轉化，設計簡易原電池，在此過程中培養學生的學習理解能力、分析推理能力和探究與遷移能力。

參照人教版化學必修1教材內容編排，本主題分為兩課時，課時1為氧化還原反應，旨在使學生認識電子轉移的本質；課時2在課時1的基礎上，使學生進一步認識氧化劑和還原劑，掌握氧化還原反應一般規律，結合概念領會思維方法，學以致用。整體教學思路如圖2所示。

2.2" 整體教學流程

氧化還原反應各課時教學活動可分解為多個學習任務，按思維認知順序串聯知識的邏輯順序，使學生在解決問題的過程中逐步獲取知識、發展能力、提升素養。

2.2.1" 課時1：氧化還原反應

課時1主要分為情境引入、概念轉變、概念解釋、遷移應用等四個教學環節。以生活情境“人體衰老之謎”引入學生對氧化反應的回憶，通過碳還原氧化銅引出還原反應，使學生從得失氧角度初步認識氧化還原反應。然而僅根據得失氧判斷化學反應有很大的局限性。對此，以初中學過的鐵與硫酸銅反應為例，讓學生判斷反應類型，引起認知沖突。教師引導學生標明反應前后元素化合價，分析價態變化規律，歸納出元素化合價升高發生的是氧化反應，反之發生的是還原反應，學生由此習得判斷氧化還原反應的另一種方法（特征）是元素化合價的升降。

通過從“得失氧”到“價態變化”的過渡，學生體驗氧化還原反應概念形成的認識過程，建立得失氧和化合價升降之間的聯系，實現概念轉變。接著，教師引導學生從原子結構入手分析物質形成過程，結合氯化鈉和氯化氫形成的動畫演示，從宏微結合角度對氧化還原反應進行表征，完成對概念的解釋，使學生認識到化合價變化是由于發生電子轉移，即為氧化還原反應本質。

然而電子轉移是微觀現象，需宏觀的實驗驗證。以鐵和硫酸銅溶液反應為例，用導線串聯電流表設計成原電池，組成閉合回路，通過觀察電流表指針偏轉情況證明電子轉移的存在，培養實驗探究及證據推理素養，提高學生復雜推理能力，便于學生掌握氧化還原反應本質。遷移應用環節通過對鋅銀紐扣電池分析，學生用氧化還原反應解決問題，體會化學在社會生活中的價值，增強責任意識。

具體教學流程如圖3所示。

2.2.2" 課時2：氧化劑和還原劑

在課時1基礎上，以鐵和硫酸銅反應為情境展開教學，復習從元素化合價升降視角判斷氧化還原反應，深化課時1所學知識。經分析，鐵元素化合價升高（0→+2），失電子，被氧化，鐵單質做還原劑；銅元素化合價降低（+2→0），得電子，被還原，硫酸銅做氧化劑。由此，學生學會從價態變化、電子轉移兩個角度來定義氧化劑和還原劑，構建“升失氧—還原劑，降得還—氧化劑”的認知模型，并將知識應用在過氧化氫分解制氧氣的反應中，認識氧化還原反應中同一物質既可以做氧化劑又可以做還原劑，培養學生辯證思維。電子轉移可以用直觀實驗觀察，也可以用單雙線橋法等化學符號表征，依據得失電子守恒，引導學生三重表征，構建氧化還原反應認知模型。通過單雙線橋法分析鋅銀電池反應，培養學生嚴謹求實的科學態度。教學流程如圖4所示。

3" 教學效果與評價反饋

評價量表是一種結構化的等級評價，用來描述學生在不同水平上的實際表現^[7]。氧化還原反應課時教學以化學學科核心素養為評價依據，評價量表為評價工具，清晰描述預期目標，分解任務，制定評價內容，為學生提供努力的方向。為了確保評價全面有效，給每條評價內容（滿分5分）賦分，規定總分為100分。通過對各素養目標的分析，得出學生核心素養目標達成情況，診斷學生思維認知水平。具體評分規則如表2所示。

為確保評估數據客觀有效，采用多元化主體參與評分。其中，學生自我評價占比20%，記為X_i；同伴互評占比30%，記為Y_i；教師評價占比50%，記為Z_i（注：所有i=1，…，n）。根據自評、他評、師評得分算出最終評分S，計算公式為S=（X_i×20%+Y_i×30%+Z_i×50%）。按S值給學生劃分等級，其中90～100分為A，80～89分為B，70～79分為C，60～69分為D，＜60分為E，據此評估素養目標達成情況及思維發展水平。以某學生課堂表現為例，分析該生素養目標達成情況，具體評析過程如表3所示。

綜上分析，該學生總評得分為84.8分，已達到宏微辨識、微觀探析水平2，變化觀念水平1，證據推理、模型認知水平2，探究水平2，社會責任水平1的要求，綜合等級評定為B。

4" 結束語

基于OBE理念的氧化還原反應學習進階以“目標導向、任務驅動、學評互促”的方式開展教學，不僅給學生評價自己的課堂表現提供了參照標準，使學生學有方向，還能據此調整狀態、完善自我。此外，基于問題情境觀察學生行為表現，使評價結果有據可依。學生通過參與回答問題，既能加深對知識的理解，又能凸顯個性特征，更能促進認知水平進階，深化思維。為使評價客觀真實，可用書面測試的方式檢測教學效果。授課結束后，教師應將評價信息及時反饋給學生，讓學生根據信息及時糾正，彌補不足，繼續努力。教師應不斷反思教學優缺點，真正做到以教引學、以評促教、教學相長，引導學生實現知識遷移應用，貫徹落實課標新理念。

5" 參考文獻

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[2] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：73.

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[6] 錢珍妮.基于發展“模型認知”的化學概念進階學習：以"“氧化還原反應”單元教學為例[J].化學教 學，2023（4）："44-51.

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