关于氧化还原内容

关于氧化还原内容的已有研究较多，但是由于高中化学新课程课程结构和课程内容组织安排的变化等原因，氧化还原内容的教学仍存在较多问题：学生对于氧化还原反应本质没有形成很好的理解，学生没有形成物质性质研究的基本模型，氧化剂、还原剂的理解性积累存在缺陷，运用原理解决问题的思维较差等。通过教学实践发现：由于教师没有充分认识到氧化还原内容的教学功能和价值，教师过于关注氧化还原反应知识本身的教学，忽略了氧化还原反应教学价值的体现和落实，特别是忽略了氧化还原反应内容学习对学生认识发展的作用。如何才能在教学中真正实现氧化还原反应对物质性质学习的指导作用，真正落实学生的认识发展，这正是本研究所要解决的主要问题。为了达到这样的教学目的，首先要分析氧化还原内容对学生认识发展的作用。

一、氧化还原内容对学生认识发展的作用

氧化还原反应是中学化学的核心知识之一，它对于学生的化学学习具有以下科学学习价值：能帮助学生更加深刻地理解物质结构与性质的关系；可以指导学生探究元素化合物的性质；可以指导学生设计物质的制备原理；指导推断复杂反应的产物或反应物；指导学生探究设计合理的原电池和电解池；有利于学生理解相关的物质含量的定量分析；帮助学生形成正确的辩证统一的哲学观点。学习了氧化还原反应之后，学生认识到化学反应有存在电子转移和不存在电子转移之分，即让学生建立起“原子在重新组合过程中是否发生电子转移”这一认识视角，发展学生对化学反应的微观认识，建立起对化学反应分类的更本质的角度。此外，通过氧化还原反应应用价值的分析，让学生初步构建化学反应利用的基本角度，如制备新物质，实现物质中不同元素价态的转化；实现能量转变，为人类提供能量等。

2.促进学生对物质及其性质的认识发展

通过氧化性和还原性、氧化剂和还原剂概念学习，使学生建立认识物质性质的新视角，建立物质分类的新视角。没有学习这些概念之前，学生对物质性质的认识，局限于酸性和碱性，局限于哪些物质之间能否发生化学反应。学习概念之后，看到物质学生能够主动分析该物质是否具有氧化性或还原性，什么样的物质具有氧化性，什么样的物质具有还原性，并且学生对已经知道或接触的物质能够建立氧化性和还原性的认识角度。例如学生原先知道金属铁、锌等能与酸发生反应，学习氧化性与还原性、氧化剂与还原剂之后，学生应该认识到金属一般具有还原性，通常可以作还原剂，能够脱离具体的化学反应，就物质来谈氧化性、还原性问题。面对物质，学生是否自主地、能动地去分析物质的氧化性和还原性、氧化剂和还原剂等问题，是判断学生是否真正建立认识物质性质新视角和物质分类新视角的重要依据。

3.促进学生对研究物质性质思路和方法的认识发展

学生原先从物质类别的角度认识和研究物质的性质，学习氧化还原内容之后，学生应该建立认识和研究物质氧化性或还原性的思路和方法。面对一种新物质，学生应该能够从所含元素的化合价角度预测物质是否具有氧化性或还原性。物质中具有多种价态元素，其化合价处于高价，能够降低，即有氧化性。元素的化合价处于低价，能够升高，即有还原性。若元素的化合价处于中间价态，既具有氧化性又具有还原性；然后选择合适是为后续的学习打下良好基础。

(3)如何使学生建立研究物质氧化性和还原性的思路和方法

要想解决这个问题，需要清楚让学生建立研究物质氧化性和还原性的思路和方法所必备的知识有哪些？需要经过怎样的学习活动才能够建立方法性内容。首先氧化性和还原性、氧化剂和还原剂的概念是必要知识；其次需要让学生建立如何预测物质氧化性和还原性的方法；第三，学生知道哪些物质具有氧化性通常可以作为氧化剂，哪些物质具有还原性通常可以作为还原剂；第四，学生能够设计实验，选择适当的氧化剂或还原剂验证预测，从而得出物质氧化性或还原性的结论；第五，学生建立的认识和方法需要通过具体的应用加以巩固和强化。根据上述分析，在氧化还原教学中除了让学生建立基本的概念外，还需要通过具体的案例分析让学生了解预测、设计实验研究物质氧化性和还原性的思路和方法，比如通过双氧水或亚硫酸钠等物质氧化性或还原性的研究活动，让学生初步建立思路和方法。通过铁及其化合物氧化性和还原性的探究活动对建立的思路和方法进行应用。因为概念和方法的学习过程需要通过应用环节促进发展，才能实现概念和方法的内化，才能纳入学生的长时记忆系统。

我们应该深入地认识到，在整个高中阶段学生关于氧化还原的认识是分阶段和不同水平的

水平1：通过新授课的教学，学生建立氧化还原反应、氧化剂和还原剂、氧化性和还原性等基本概念，能够分析哪些化学反应属于氧化还原反应，能够指出氧化剂和还原剂，说出哪个物质具有氧化性或还原性，初步了解常见的氧化剂和还原剂；能够依据化合价预测物质的氧化性和还原性，能够初步设计实验验证预测。

水平2：在硫、氮、铝等具体元素及其化合物知识的学习中，学生应用研究物质氧化性或还原性的思路方法，初步体会到物质的氧化性或还原性存在强弱关系，如二氧化硫与浓硫酸的氧化性强弱等；学生初步应用电子转移守恒原则进行一些需要掌握的氧化还原反应的配平，如浓、稀硝酸与金属铜的反应配平；学生能够书写简单的氧化还原反应的离子方程式。

水平3：学生对物质氧化性和还原性的强弱建立规律性认识，如同周期和同主族元素得失电子能力的比较，并能够从物质结构（原子结构）的角度预测分析物质的氧化性和还原性以及强弱关系。教师关于氧化还原内容的教学组织和处理具有稳定的、习惯性的方式，在新课程的背景下，面对新的要求，必然会产生相关教学论问题，如氧化还原反应概念教学是否一定要经历“得失氧、化合价变化、电子转移”三段式？在氧化还原反应概念的教学中如何避免枯燥？为什么要探讨氧化还原反应与4大反应类型的关系等。

(1)氧化还原反应概念教学是否一定需要从得失氧到化合价变化、电子转移的三段式

氧化还原反应概念教学原先处理采用得失氧、化合价变化、电子转移三段式，主要是考虑到了学生原有初中氧化还原知识的背景，考虑了从学生熟悉的化学反应和基本化学反应类型出发，符合学生的认识发展，体现了从表面现象到特征再到本质的认识过程。但是初中新课程已经不再从得失氧的角度介绍氧化还原反应，初中课程标准对氧化还原反应也不再作要求；其次，高中所讲的氧化还原反应已不在得失氧的水平；第三，让学生从得失氧角度转到化合价变化角度，突破这一认识在教学上是个难点。因此教师需要突破原有的教学范式，跳开三段论重新考虑氧化还原概念的形成问题，例如，可以先直接分析化合价，再深入到本质；或者直接进入本质，然后再使电子转移与化合价建立联系。

那么，是否彻底不谈与得失氧相关的氧化还原反应？如何处理学生的差异？可以从化合价或电子转移入手，当学生建立这些认识后，通过开放性任务，让学生的不同认识得到统一和深化。

(2)在氧化还原反应概念教学中如何避免枯燥

氧化还原概念教学通常是老师讲授为主，平铺直叙，而不是学生主动的建构概念，课堂教学氛围比较沉闷，学生兴趣不高，如何才能避免枯燥？可以从具体的任务出发，该任务学生能够顺利完成，在此基础上引出问题。例如从学生比较熟悉的氯化钠入手，让他们列举制备氯化钠的反应。学生通常举出盐酸和氢氧化钠的反应，也有学生会提到钠与氯气的化合反应。然后让学生从微粒的角度分析反应前后元素的形态是否发生了改变。学生很容易发现，对于盐酸和氢氧化钠反应，离子前后是没有变化的，而对于钠和氯气的反应前后微粒发生了变化，这种变化带来的直接结果就是化合价的不同。

(3)为什么要探讨氧化还原反应与4种基本反应类型的关系

4种基本反应类型并不能囊括所有的反应，它主要是从反应前后宏观的物质个数角度的分类，氧化还原反应是一种更本质的分类，是涉及反应本质的分类。探讨氧化还原反应与4种基本反应类型的关系这一环节是必须要有的。首先，它是概念原理教学中非常重要的一个环节。氧化还原概念建立之后不可能孤立存在，必然要跟原有经验进行整合，在整合过程中实现知识的系统化；其次在关系的明确过程中有利于帮助学生进一步理解氧化还原反应本身的特征，精致和发展认识，在某种程度上也是一种应用。

不同教师在这一环节的处理过程中有所区别，有些将其当作概念辨析处理，有些将其当作概念整合处理，其中比较有智慧的处理是点出了氧化还原的分类与原有分类相比，对学生认识的发展点，使学生认识到从化合价有无变化、有无电子转移角度对化学反应进行分类更本质、更有意义。

四、氧化还原专题的单元整体教学设计

在分析探讨了氧化还原内容的教学论问题后，需要站在单元整体的视角进行氧化还原每课时的教学设计。如氧化还原内容的单元整体教学目标是什么，学生在整个单元中的认识发展是怎样的，每课时中学生的认识是如何建构的；为了达到单元目标，不同课时的关系是怎样的，教学内容如何选择和组织，以期在氧化还原单元整体教学中做到三维目标的有机融合，让学生体验到多样化的教学方式，达到整体教学效果的最优化。

五、氧化还原专题的单元整体教学效果

为了探明上述关于氧化还原内容教学论问题分析的合理性和单元整体教学设计的效果，研究者通过对比教学实验进行了研究。选取北京市第八十中学水平相当的2个班级作为被试，控制学生水平、教学时间、教学内容深广度等无关变量。自变量为教学处理思路，对比班采用常规的教学处理，实验班采用上述的单元整体教学处理。因变量为学生氧化还原知识的掌握情况，学生对化学反应、物质性质及研究物质性质的思路和方法等方面的认识发展，以及解决分析氧化还原相关问题的水平等。

教学研究结果表明，促进学生认识发展的氧化还原内容单元整体教学是非常有效的，学生在各方面获得明显发展，特别是学生对化学反应的认识、对物质性质的认识、对物质性质研究思路和方法的认识获