科學(xué)素養(yǎng)理念下2013年全國(guó)高考化學(xué)氧化還原反應(yīng)試題的分析與啟示

張世勇 朱水東

科學(xué)素養(yǎng)是當(dāng)今國(guó)際科學(xué)教育的中心議題，我國(guó)第八次基礎(chǔ)教育化學(xué)課程改革將科學(xué)素養(yǎng)引入化學(xué)課程，將提高和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作為化學(xué)新課程的宗旨，具體涉及知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)維度。[1]氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)是建立在初中四大基本化學(xué)反應(yīng)（化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)）基礎(chǔ)上的，這一內(nèi)容的學(xué)習(xí)可以幫助學(xué)生更好地理解物質(zhì)化學(xué)變化的本質(zhì)，為后續(xù)化學(xué)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)；另外，氧化還原反應(yīng)作為化學(xué)學(xué)科的核心概念，在社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中也有著重要應(yīng)用，如電池和電解等工業(yè)生產(chǎn)中。氧化還原反應(yīng)作為高中化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，具體涉及到物質(zhì)的氧化和還原性、氧化性強(qiáng)弱比較、還原性強(qiáng)弱比較、氧化還原反應(yīng)方程式、離子方程式、電子得失或轉(zhuǎn)移的表示、電化學(xué)、綜合應(yīng)用（如計(jì)算）等。[2]本文對(duì)2013年全國(guó)各省市高考化學(xué)卷中的氧化還原反應(yīng)試題進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)研究，從試題的特點(diǎn)與規(guī)律中為高中化學(xué)教學(xué)提供一些改進(jìn)建議。

一、2013年全國(guó)各省市高考化學(xué)氧化還原反應(yīng)試題統(tǒng)計(jì)

筆者對(duì)2013年全國(guó)各省市高考化學(xué)卷中的氧化還原反應(yīng)試題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體如表1所示。

從全國(guó)15套高考化學(xué)卷（大部分包含在理綜卷中）可見，每套試卷都考查了氧化還原反應(yīng)知識(shí)，且考查分值在10～23分之間，最低分不少于10分。除了高考化學(xué)山東卷總分為78分、江蘇卷總分為120分，其他省市化學(xué)卷的總分一般為100分，上海卷是單獨(dú)命題的的一套試題，總分值為150分。從表1可知，氧化還原反應(yīng)試題在整套化學(xué)卷分值中的比例大致在14%～17%之間，考查形式主要為選擇題、填空題，考查的知識(shí)點(diǎn)一般以小分值形式出現(xiàn)在選擇、填空題中，也有和其他知識(shí)點(diǎn)綜合進(jìn)行考查，以整個(gè)大題單獨(dú)考查氧化還原反應(yīng)知識(shí)的概率較小。考查內(nèi)容也十分廣泛，有涉及到氧化還原反應(yīng)的基本概念和理論性知識(shí)，如氧化性、還原性、反應(yīng)產(chǎn)物、氧化性、還原性比較等；有電化學(xué)上的應(yīng)用，如電解池、原電池、電極反應(yīng)；還有氧化還原反應(yīng)方程式和離子方程式的書寫以及計(jì)算。

從各省市高考化學(xué)卷的橫向比較來看，氧化還原反應(yīng)試題考查的分值和比重都較大，說明這一部分內(nèi)容的重要性；從考查形式來看，有幾套試卷在選考部分的填空題中考查了氧化還原反應(yīng)試題，但選考題的分值較低，如山東卷選考部

分的填空題（4分）就要求考生寫出氧化還原反應(yīng)方程式。大部分針對(duì)氧化還原反應(yīng)知識(shí)的考查都在必考題中，出現(xiàn)在選考題中的概率較低，也不可能在選考題中以整個(gè)大題來考查，多以個(gè)別小題考查，從表1可知，每套化學(xué)試題的必考題都有氧化還原反應(yīng)知識(shí)的相關(guān)考點(diǎn)，且比例較選考題高，如海南卷選考題涉及氧化還原反應(yīng)考點(diǎn)的分值只有2分，但必考題占了15分。

表1 2013 年全國(guó)各省市高考化學(xué)氧化還原反應(yīng)試題的情況

二、2013年全國(guó)各省市高考化學(xué)氧化還原反應(yīng)試題的分析

下文從氧化還原反應(yīng)各類考點(diǎn)的出現(xiàn)頻數(shù)、題型的選材、考查的方法三方面進(jìn)行了分析。

1.氧化還原反應(yīng)中各類考點(diǎn)出現(xiàn)頻數(shù)不一，電化學(xué)上的應(yīng)用考查得最多

筆者對(duì)2013年全國(guó)各省市高考化學(xué)氧化還原反應(yīng)試題各類考點(diǎn)的出現(xiàn)頻數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2。氧化還原反應(yīng)各類考點(diǎn)大致可分為五個(gè)部分：概念與基礎(chǔ)性知識(shí)、電化學(xué)上的應(yīng)用、氧化還原的反應(yīng)方程式或離子方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、化學(xué)實(shí)驗(yàn)性知識(shí)?！案拍钆c基礎(chǔ)性知識(shí)”涉及到氧化還原反應(yīng)概念、氧化性、還原性判斷和比較、離子共存、元素化合物性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移表示方法等?！半娀瘜W(xué)上的應(yīng)用”主要包括將氧化還原反應(yīng)與原電池和電解池結(jié)合考查，涉及到電極反應(yīng)式的書寫、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的判定。“反應(yīng)方程式或離子方程式的書寫”主要包括如何正確書寫出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物，并在相應(yīng)的條件下進(jìn)行配平。“氧化還原反應(yīng)的計(jì)算”包括電子轉(zhuǎn)移數(shù)目、反應(yīng)物和產(chǎn)物摩爾數(shù)計(jì)算或反應(yīng)物與產(chǎn)物的質(zhì)量計(jì)算?！盎瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)性知識(shí)”主要包括通過實(shí)驗(yàn)探究的方式來考查氧化還原反應(yīng)，如探究物質(zhì)氧化性強(qiáng)弱、金屬的冶煉、除尾氣等，通過實(shí)驗(yàn)的方式考查化學(xué)綜合知識(shí)與氧化還原反應(yīng)。

表2 2013 年全國(guó)各省市高考化學(xué)對(duì)氧化還原反應(yīng)試題考點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

從表2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，電化學(xué)上的應(yīng)用和氧化還原反應(yīng)方程式或離子方程式的書寫等氧化還原反應(yīng)內(nèi)容出現(xiàn)的頻數(shù)較大，幾乎每套試卷都會(huì)出現(xiàn)電化學(xué)、氧化還原反應(yīng)方程式書寫或離子方程式書寫等考點(diǎn)。這是因?yàn)?，電化學(xué)所涉及到的化學(xué)反應(yīng)幾乎都是氧化還原反應(yīng)，且氧化還原反應(yīng)又與原電池、電解池原理應(yīng)用、物理化學(xué)現(xiàn)象結(jié)合緊密，綜合性強(qiáng)，能較好地考查學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力；與此同時(shí)，氧化還原反應(yīng)方程式或離子方程式的書寫又是化學(xué)學(xué)習(xí)中最基礎(chǔ)的知識(shí)技能，且反應(yīng)方程式或離子方程式也是學(xué)生應(yīng)用表達(dá)化學(xué)知識(shí)、闡述結(jié)論的一種有效方法，能夠比較好地考查學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，于是，這兩個(gè)考點(diǎn)自然成為各省市高考化學(xué)試卷中的熱點(diǎn)。然而，就化學(xué)實(shí)驗(yàn)性知識(shí)和氧化還原反應(yīng)的計(jì)算等內(nèi)容來看，2013年各省市高考化學(xué)卷出現(xiàn)的頻數(shù)相對(duì)較低。

2.氧化還原反應(yīng)題型的選材貼近生活，綜合應(yīng)用性強(qiáng)

從上文分析可知，將氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)相結(jié)合進(jìn)行考查的次數(shù)較高，這樣命題的意圖在于考查學(xué)生是否具備較強(qiáng)的綜合應(yīng)用能力，因此，化學(xué)卷氧化還原反應(yīng)試題多從電化學(xué)角度出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前化學(xué)領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)、新發(fā)明來選材。如新課標(biāo)Ⅰ卷中的第28題，選用了二甲醚燃料電池作為背景知識(shí)來考查氧化還原反應(yīng)；浙江卷第26題以氫能源這種新型環(huán)保節(jié)能能源為背景知識(shí)來考查；江蘇卷第9題以Mg-H2O2電池用于驅(qū)動(dòng)無人駕駛的潛航器為考查的知識(shí)背景。由于氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)相結(jié)合的獨(dú)特性，命題者易從與社會(huì)生活生產(chǎn)相關(guān)的產(chǎn)品或日常生活用品中選取素材，這能很好地體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的積極價(jià)值，有利于考查學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決問題的能力。如新課標(biāo)Ⅱ卷中的選考題第36題就是以我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫匿\錳干電池為知識(shí)背景，安徽卷第10題以Pb—Li電池為考查內(nèi)容等。由此可見，氧化還原反應(yīng)題型的選材一般出自新能源、新科技、日?？萍籍a(chǎn)品、化工生產(chǎn)等貼近生活實(shí)際的內(nèi)容，且以電池為知識(shí)背景的題型較多。

3.氧化還原反應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的考查方法多樣、靈活

（1）與化學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)，是學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界千奇百態(tài)現(xiàn)象、獲取化學(xué)知識(shí)與方法的重要手段。作為高考的必考點(diǎn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)所涉及的知識(shí)并不僅是實(shí)驗(yàn)操作和儀器方面等基礎(chǔ)性知識(shí)，而且涉及了化學(xué)理論知識(shí)的考查，突出了“理論來源于實(shí)踐，理論用于檢驗(yàn)實(shí)踐”的教學(xué)理念。以四川卷第9題為例，該題要求考生實(shí)驗(yàn)探究AgNO3的氧化性和熱穩(wěn)定性，然而，與氧化還原反應(yīng)相關(guān)的內(nèi)容在實(shí)驗(yàn)題中的考查分值則相對(duì)較少。

（2）與電化學(xué)結(jié)合緊密

自然界中的燃燒、呼吸作用、光合作用、生產(chǎn)生活中的化學(xué)電池、金屬冶煉、火箭發(fā)射等都與氧化還原反應(yīng)息息相關(guān)，研究氧化還原反應(yīng)，對(duì)人類的進(jìn)步具有極其重要的意義。電化學(xué)自18世紀(jì)中葉誕生以來，其相關(guān)理論知識(shí)逐步豐富、成熟，也涉及到工業(yè)多方面的應(yīng)用。因此，將電化學(xué)與氧化還原反應(yīng)考點(diǎn)相結(jié)合，既可以考查學(xué)生綜合能力，又與人類的發(fā)展問題息息相關(guān)。與此同時(shí)，關(guān)注科學(xué)素養(yǎng)的另一維度——學(xué)生的情感、態(tài)度與價(jià)值觀是化學(xué)考查的重要意圖，也十分符合考查目標(biāo)全面化的課程評(píng)價(jià)。

（3）與元素化合物知識(shí)相結(jié)合

元素化合物是認(rèn)識(shí)化學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)。元素及其化合物的推斷題是高考的熱點(diǎn)，其學(xué)科特點(diǎn)明顯，是以元素化合物性質(zhì)和相互轉(zhuǎn)化為載體，集基本概念、基礎(chǔ)理論為一題的綜合性題目。[3]氧化性和還原性是物質(zhì)的基本性質(zhì)，因此，氧化還原反應(yīng)知識(shí)的考查易與元素化合物等內(nèi)容相結(jié)合。如大綱全國(guó)卷第29題，該題不僅涉及了元素化合物的推斷及相關(guān)知識(shí)的考查，也充分結(jié)合了氧化還原反應(yīng)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

三、高中化學(xué)教學(xué)策略

科學(xué)素養(yǎng)指的是運(yùn)用科學(xué)知識(shí)，確定問題和作出具有證據(jù)的結(jié)論，以便對(duì)自然世界的改變進(jìn)行理解和有所決定的能力?？茖W(xué)知識(shí)、科學(xué)方法和科學(xué)對(duì)社會(huì)的作用構(gòu)成科學(xué)素養(yǎng)的三個(gè)部分。科學(xué)素養(yǎng)的高低關(guān)乎人的綜合素質(zhì)，化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)重要途徑，如何在化學(xué)教學(xué)中養(yǎng)成學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，我們可以從以下三個(gè)方面著力。

1.注重基礎(chǔ)，把握概念，構(gòu)筑體系

氧化還原反應(yīng)屬于化學(xué)理論性知識(shí)，是化學(xué)學(xué)科的重要概念，高中化學(xué)教學(xué)應(yīng)根據(jù)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和考試大綱的要求，把握氧化還原反應(yīng)內(nèi)容的主題脈絡(luò)和層次，在此基礎(chǔ)上對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。我們應(yīng)從教育心理學(xué)角度的概念教學(xué)出發(fā)，教授氧化還原反應(yīng)的定義、特征、正例、反例、本質(zhì)屬性，把握氧化還原反應(yīng)概念。[4]化學(xué)教師可從氧化還原反應(yīng)得失的電子本質(zhì)為中心輻射其相關(guān)的元素化合價(jià)、氧化性、還原性、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物等概念性知識(shí)，幫助學(xué)生把主次性和關(guān)聯(lián)性分清楚，構(gòu)筑一個(gè)化學(xué)知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)體系。

無論是化學(xué)學(xué)科還是其他學(xué)科的學(xué)習(xí)，基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能是影響學(xué)生下一階段學(xué)習(xí)可持續(xù)性發(fā)展的關(guān)鍵。高中化學(xué)學(xué)科的很多知識(shí)之間是相互聯(lián)系的，以氧化還原反應(yīng)和原電池為例，原電池產(chǎn)生的原理正是由于物質(zhì)間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，最終產(chǎn)生電流，與此同時(shí)，原電池在發(fā)生電子轉(zhuǎn)移后，有一部分物質(zhì)被氧化，還有一部分物質(zhì)被還原，因此，原電池在產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移的過程中還伴隨著氧化還原反應(yīng)的發(fā)生，這個(gè)學(xué)習(xí)的過程依托各種基礎(chǔ)知識(shí)的支持，學(xué)生只有在夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)后才能更好地理解化學(xué)實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)的活動(dòng)和反應(yīng)。那么，高中化學(xué)教學(xué)與復(fù)習(xí)不能只注重難點(diǎn)，盲目進(jìn)行題海戰(zhàn)術(shù)，相反的是，我們應(yīng)更加注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的復(fù)習(xí)與鞏固，只有基礎(chǔ)牢固，學(xué)生才能對(duì)難點(diǎn)問題的解決有所突破。

2.注重實(shí)踐，聯(lián)系生活

氧化還原反應(yīng)知識(shí)點(diǎn)中有關(guān)金屬的電化學(xué)腐蝕、電池、電解冶煉金屬等內(nèi)容與社會(huì)生活、生產(chǎn)密不可分，因此，將社會(huì)實(shí)踐中的化學(xué)引入相關(guān)高中教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情，引導(dǎo)學(xué)生將相應(yīng)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，突出化學(xué)學(xué)科的積極價(jià)值，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。注重實(shí)踐、密切聯(lián)系生活的新理念對(duì)高中化學(xué)教學(xué)的指引是至關(guān)重要的，比如，學(xué)生通過自主設(shè)計(jì)原電池過程，可以在學(xué)以致用的過程中感受到化學(xué)學(xué)習(xí)的成就感。

高中化學(xué)對(duì)相關(guān)學(xué)科知識(shí)的記憶要求更高，如元素符號(hào)、化學(xué)式、元素化合物等主要化學(xué)性質(zhì)和內(nèi)容都是化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，這些都離不開學(xué)生基本的記憶?？茖W(xué)的學(xué)習(xí)方法不僅能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)事半功倍，而且有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的養(yǎng)成。學(xué)習(xí)化學(xué)的科學(xué)方法有很多，基本可分為感性認(rèn)知方法、理性認(rèn)知方法、認(rèn)知實(shí)踐方法三大類，化學(xué)教師可依據(jù)學(xué)科的特點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)掌握邏輯思維方法，如分析與綜合法、對(duì)比與分類法、類比法、歸納與演繹法、證明與證偽法、假說法、判斷法等方法。[5]以氧化還原反應(yīng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)為例，按照族與族之間元素化合物的氧化性、還原性進(jìn)行歸納、分析、對(duì)比，學(xué)生可以得出哪些物質(zhì)易進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，再將相關(guān)的電化學(xué)知識(shí)結(jié)合，進(jìn)行對(duì)比分析，從而構(gòu)成氧化還原反應(yīng)知識(shí)的框架，再提取知識(shí)時(shí)輕而易舉。

3.重聯(lián)系，延伸廣度，拓展視野

由考查知識(shí)轉(zhuǎn)化為考查能力是化學(xué)新課程高考命題的價(jià)值取向，[6]化學(xué)高考試題綜合了多個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行命題，注重考查學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力。就近年來的氧化還原反應(yīng)高考試題來說，其選題與社會(huì)生產(chǎn)、生活、科技息息相關(guān)，試題選材多以當(dāng)前新型能源、電池、材料為背景，那么，化學(xué)教學(xué)應(yīng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，合理延伸知識(shí)的廣度。將氧化還原反應(yīng)與其他知識(shí)點(diǎn)相聯(lián)系，開放思維，把知識(shí)間關(guān)系與現(xiàn)實(shí)中的生產(chǎn)、生活、科技貫穿起來，把當(dāng)前最新、最熱的相關(guān)科技成果科學(xué)引入課堂，這不但能活躍學(xué)生思維的新鮮度，提高他們知識(shí)遷移的相關(guān)度，還可以激發(fā)學(xué)生從事科技活動(dòng)的興趣，同時(shí)擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，在拓展師生視野中豐富化學(xué)課堂。

注釋：

①應(yīng)用新課標(biāo)Ⅰ卷的地區(qū)包括河南、河北、山西、陜西、江西、湖南、湖北。

②應(yīng)用新課標(biāo)Ⅱ卷的地區(qū)包括青海、西藏、甘肅、貴州、黑龍江、吉林、寧夏、內(nèi)蒙古、新疆、遼寧、云南。

③應(yīng)用大綱全國(guó)卷的地區(qū)僅為廣西壯族自治區(qū)。

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