基于培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)的課堂教學(xué)實(shí)踐和反思
——以“氧化還原反應(yīng)”（高三一輪復(fù)習(xí)）為例

叢 高

（如東縣教師發(fā)展中心 江蘇如東 226400）

基于培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)的課堂教學(xué)實(shí)踐和反思
——以“氧化還原反應(yīng)”（高三一輪復(fù)習(xí)）為例

叢 高

（如東縣教師發(fā)展中心 江蘇如東 226400）

以設(shè)計(jì)的三個(gè)循序漸進(jìn)的學(xué)生活動(dòng)為主線(xiàn)：“觀察體驗(yàn)——敲鐵成銅”、“推理驗(yàn)證——原電池反應(yīng)”、“理性分析——電解CuCl2溶液”，借助感性、理性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)氧化還原反應(yīng)的理解，同時(shí)寓學(xué)科相關(guān)素養(yǎng)的培養(yǎng)于學(xué)生思維品質(zhì)的優(yōu)化中。

實(shí)驗(yàn)探究；證據(jù)推理；宏微結(jié)合；模型認(rèn)知；平衡思想

一、設(shè)計(jì)理念

氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)一直貫穿于整個(gè)中學(xué)的始終，從學(xué)生認(rèn)知水平發(fā)展看：北師大胡久華老師在《促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的化學(xué)1模塊氧化還原專(zhuān)題的單元整體教學(xué)研究》一文中將其分為5個(gè)階段，本節(jié)課的教學(xué)正是處于水平5：即“高考復(fù)習(xí)，達(dá)到應(yīng)用氧化還原反應(yīng)解決分析綜合實(shí)際問(wèn)題的能力。如綜合應(yīng)用物質(zhì)的氧化性和還原性強(qiáng)弱，解決分析定量計(jì)算、物質(zhì)制備、能量轉(zhuǎn)化、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等綜合問(wèn)題，甚至還要跟其他相關(guān)的知識(shí)聯(lián)系共同解決問(wèn)題。”［1］

大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)通過(guò)討論電極電勢(shì)［2］和氧化還原反應(yīng)的關(guān)系，從根本上解決了氧化還原反應(yīng)發(fā)生的條件及其主要影響因素，那么能不能在高中教學(xué)的最后階段，充分基于電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，將氧化還原反應(yīng)拆解為“半反應(yīng)”作為過(guò)渡，并就此初步討論氧化還原反應(yīng)發(fā)生的條件及其主要影響因素，從而建立新的視角認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)呢？本節(jié)課正是按照這種構(gòu)思，由學(xué)生熟悉的我國(guó)古代濕法煉銅的原理入手，討論氧化還原反應(yīng)的發(fā)生及其影響因素，結(jié)合落實(shí)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，整節(jié)課的教學(xué)思維導(dǎo)圖可表示如下。

二、教學(xué)過(guò)程

圖1 教學(xué)思維導(dǎo)圖

1.觀看視頻——化學(xué)小魔術(shù)“敲鐵成銅”

［師］我們先來(lái)觀看一段視頻：將已鈍化處理過(guò)的鐵圈下端浸入硫酸銅溶液中片刻，取出。見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻：輕輕敲打鐵圈——瞬間“變紅”！神奇嗎？誰(shuí)來(lái)揭秘？

［生］板演濕法煉銅的原理：Fe+Cu2+====Fe2++Cu。分析化合價(jià)變化以及電子轉(zhuǎn)移情況。并寫(xiě)出微粒表現(xiàn)為氧化性和還原性的兩個(gè)半反應(yīng)式：Fe－2e－====Fe2+；Cu2++2e－====Cu）

［師］它們是同時(shí)發(fā)生的，但在2000多年前，當(dāng)時(shí)還只是提出了“還原”這一概念（可謂古老），而直到200多年前（1777年），拉瓦錫否定“燃素說(shuō)”后才提出“氧化”這個(gè)概念（可謂年輕），一直到100多年前（1897年）湯姆生發(fā)現(xiàn)電子后，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)才得以揭示。

設(shè)計(jì)意圖：感受氧化還原反應(yīng)概念的建立和完善經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的證偽和證實(shí)的過(guò)程，同時(shí)梳理氧化還原反應(yīng)中幾組對(duì)立統(tǒng)一的概念。而半反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)也為后面從新的視角認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)打下伏筆。

2.推理和驗(yàn)證

［師］如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)電子在氧化還原反應(yīng)中發(fā)生了轉(zhuǎn)移呢？

［生］利用原電池裝置。

［師］如何將此反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池？

［生］從電極材料、電解質(zhì)、鹽橋等角度分析。

［師］展示銅鐵原電池圖片，同時(shí)和銅銀原電池進(jìn)行比較?！皩?shí)驗(yàn)才是最高法庭”！

圖2 銅鐵原電池與銅銀原電池比較

演示銅銀原電池：（操作：裝液、鹽橋、電極、介紹“微電流傳感器”：用于檢測(cè)電流的大小和方向，采集的數(shù)據(jù)同步顯示在這個(gè)坐標(biāo)系上，其橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)表示電流的大小和方向）。

設(shè)計(jì)意圖：感受同一銅電極在兩個(gè)不同原電池中“半反應(yīng)”方向的不同，再次為討論氧化還原反應(yīng)的方向做好鋪墊。

設(shè)計(jì)意圖：從學(xué)生已有的金屬活動(dòng)性順序出發(fā)，變金屬活動(dòng)左右排序?yàn)榘敕磻?yīng)的上下排序，并將“以強(qiáng)制弱”的規(guī)則延伸至從半反應(yīng)看氧化還原反應(yīng)的方向，從而提升至一個(gè)全新的視角認(rèn)識(shí)溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。

［師］演示實(shí)驗(yàn)：運(yùn)用多量程電流計(jì)，測(cè)定c（Fe3+）=電流強(qiáng)度。

圖3 兩種Fe3+濃度所對(duì)應(yīng)的微電流強(qiáng)度比較

［師］引導(dǎo)分析：濃度的改變對(duì)物質(zhì)的氧化性（或還原性）的影響，進(jìn)而影響氧化還原反應(yīng)的方向。

設(shè)計(jì)意圖：旨在說(shuō)明某些半反應(yīng)的發(fā)生可通過(guò)改變濃度等因素控制反應(yīng)方向，限于學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知水平（尚不足以深入的細(xì)節(jié)），開(kāi)個(gè)窗口，留給學(xué)生日后去達(dá)到，同時(shí)又遵循學(xué)科知識(shí)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，通過(guò)適度的“解釋”，以給學(xué)生今后的學(xué)習(xí)留有發(fā)展空間，符合“以人為本”的教學(xué)要求。

［師］對(duì)于有些反應(yīng)，改變方向是很困難的，僅僅靠改變濃度等是難以實(shí)現(xiàn)的，唯有采用最強(qiáng)有力的氧化還原手段——電解。

3.完成電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)，并交流實(shí)驗(yàn)報(bào)告

問(wèn)題討論：要使I－和Br－的混合液中I－被氧化而B(niǎo)r－不被氧化，可選擇哪些氧化劑？

設(shè)計(jì)意圖：從實(shí)驗(yàn)的角度豐富了制備銅的方法，也呼應(yīng)了課開(kāi)始的濕法煉銅?？赏ㄟ^(guò)加液后在V型管兩端自然形成的液面高度差判斷裝置的氣密性，另外裝置在密閉體系中檢驗(yàn)Cl2，減少了其污染，本身就體現(xiàn)了綠色思想。同時(shí)針筒內(nèi)試紙顏色的變化及其解釋也為比較物質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱提供了極佳的例證。

拓展延伸：通過(guò)“84消毒液”的生產(chǎn)和使用注意事項(xiàng)（不能和潔廁靈混合使用），認(rèn)識(shí)酸堿性對(duì)物質(zhì)氧化性（或還原性）的影響。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生理解化學(xué)法制備強(qiáng)氧化劑一般選擇堿性介質(zhì)的根本原因。

表1 實(shí)驗(yàn)記錄

課堂小結(jié)：形成思維導(dǎo)圖。

課后思考與拓展：

（1）控制溫度，鈉可置換出熔融氯化鉀中的鉀，為什么？科學(xué)合理地運(yùn)用本節(jié)課中的“序”要注意哪些問(wèn)題？

（2）整理本節(jié)課中你感興趣的某個(gè)點(diǎn)或未能完全弄清楚的問(wèn)題，查閱資料，獨(dú)立或和同學(xué)討論深入探討這些問(wèn)題。

三、教學(xué)反思

本節(jié)課的設(shè)計(jì)有點(diǎn)“劍走偏鋒”，沒(méi)有走尋常路，而是大膽地讓學(xué)生走進(jìn)一個(gè)相對(duì)陌生的視角——從電極電勢(shì)看氧化還原反應(yīng)，也可謂是一種嘗試，從現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)效果看，學(xué)生轉(zhuǎn)換一個(gè)新的視角還是具有一定的難度，也需要一個(gè)過(guò)程，更需要教者教育的智慧，有人說(shuō)偉大的教師在于啟發(fā)，這也正是我所追求的，盡管我現(xiàn)在可能還沒(méi)有上路，但我堅(jiān)信彼岸就在不遠(yuǎn)的前方。

［1］ 胡久華.促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的化學(xué)1模塊氧化還原專(zhuān)題的單元整體教學(xué)研究［J］.化學(xué)教育,2010（3）：25

［2］ 無(wú)機(jī)化學(xué)教研室.面向21世紀(jì)課程教材.無(wú)機(jī)化學(xué)（上冊(cè)第四版）［M］.北京：高等教育出版社,2005

1008-0546（2017）10-0041-03

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2017.10.014

*本文系江蘇省南通市中小學(xué)教學(xué)研究課題（2015年度第十一期）的研究成果之一。