人教版《氧化還原反應(yīng)》章節(jié)編寫的思考與研究

高文蕾　唐安平

摘 要 氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)非常重要的基礎(chǔ)知識(shí)之一。作為主線，氧化還原反應(yīng)串聯(lián)起高中范圍內(nèi)大量的重難點(diǎn)內(nèi)容。氧化還原反應(yīng)一章因概念眾多、容易混淆、錯(cuò)綜復(fù)雜且聯(lián)系抽象的電子得失而難度很大。本文以普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書化學(xué)必修1為參考，研究與思考了現(xiàn)行教科書中氧化還原反應(yīng)一章的編寫，探討了教科書如何呈現(xiàn)氧化還原反應(yīng)重點(diǎn)內(nèi)容，并且對(duì)先行教科書提出一些編寫上的看法。

關(guān)鍵詞 高中化學(xué) 氧化還原反應(yīng) 教材編寫

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.01.009

Reflection and Research on the Compilation of Chapter

"Redox Reaction" of PEP

GAO Wenlei， TANG Anping

（School of Chemistry and Chemical Engineering， Hunan University of Science and Technology， Xiangtan， Hunan 411201）

Abstract Redox reaction is one of the fundamental basics of high school chemistry. As the main line， the redox reaction links with a large number of high and mid-range heavy and difficult content. Because of many concepts， the chapter of redox reaction is easy to confuse， complex and abstract electronic contact gains and losses very difficult. In this paper， the standard high school curriculum standard chemistry textbook 1 as a reference， the study and thinking of the current textbook redox reaction chapter preparation， discusses the textbook how to present the redox reaction key content， and the first textbook put forward some written views.

Keywords high school chemistry； redox reaction； textbook preparation

氧化還原反應(yīng)作為高中化學(xué)學(xué)習(xí)的兩條主線之一，和離子反應(yīng)一樣，貫穿了整個(gè)高中教材的始末。它是學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的核心概念之一。①通過對(duì)氧化還原反應(yīng)概念和本質(zhì)的學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)會(huì)判斷電子怎樣發(fā)生轉(zhuǎn)移以及物質(zhì)發(fā)生的是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)，能夠判斷反應(yīng)物中的還原劑以及氧化劑。尤為關(guān)鍵的是，學(xué)生能夠判斷某些反應(yīng)是否能正常發(fā)生。氧化還原反應(yīng)涉及到之后的金屬，非金屬，元素周期律，電化學(xué)等等內(nèi)容，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有著奠基的意義。

湖南地區(qū)現(xiàn)行教材為普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書化學(xué)（下文簡(jiǎn)稱新人教版），它將氧化還原反應(yīng)編寫在《化學(xué)1》第二章第三節(jié)，排在金屬，非金屬，元素周期律，電化學(xué)等知識(shí)的前面，以便于學(xué)生對(duì)之后知識(shí)的學(xué)習(xí)。但是，在實(shí)際的教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，如果完全按照現(xiàn)行新人教版的安排進(jìn)行教學(xué)的話，學(xué)生可能很難靈活掌握需要掌握的內(nèi)容，所以，筆者通過以下方面對(duì)現(xiàn)行人教版氧化還原反應(yīng)一章進(jìn)行了思考與研究，對(duì)教材的編寫提出了一些想法。

1 教材概念的呈現(xiàn)方式

1.1 氧化還原反應(yīng)的概念

新人教版在建立氧化還原反應(yīng)概念時(shí)，首先通過思考與交流欄目中的兩個(gè)問題和碳高溫下還原氧化銅的反應(yīng)，引出初中學(xué)習(xí)過的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的概念，再由得氧失氧同時(shí)發(fā)生得到氧化還原反應(yīng)的概念，然后再對(duì)思考與交流中，3個(gè)符合之前復(fù)習(xí)的得失氧定義的氧化還原反應(yīng)中各物質(zhì)所含元素化合價(jià)在反應(yīng)前后是否變化進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，給出基于化合價(jià)升降的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的定義，最后，將化學(xué)反應(yīng)重新分類為氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)，并以氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)為例，說明分類標(biāo)準(zhǔn)不是得失氧而是化合價(jià)升降，即人教版教材采用了一種概念轉(zhuǎn)變的表述。

從新人教版氧化還原反應(yīng)的概念“并非只有得氧，失氧的反應(yīng)才是氧化還原反應(yīng)，凡是有化合價(jià)升降的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)”就可以看出這是一種概念轉(zhuǎn)變，即將氧化還原的概念由得失氧轉(zhuǎn)變到化合價(jià)升降。這確實(shí)是一種很好的概念呈現(xiàn)方式，它和初中知識(shí)聯(lián)系緊密，并且考慮了學(xué)生的認(rèn)知水平，不會(huì)讓學(xué)生一開始就直接接觸對(duì)于他們而言還很陌生的微觀本質(zhì)。但是，事實(shí)上，初中我們學(xué)的氧化還原反應(yīng)是一個(gè)使人產(chǎn)生誤區(qū)的前科學(xué)概念，②它強(qiáng)調(diào)的氧化還原反應(yīng)是氧的得失，而事實(shí)上高中學(xué)的氧化還原強(qiáng)調(diào)的是化合價(jià)的升降以及電子的轉(zhuǎn)移。

如果我們?cè)诰帉懡滩臅r(shí)，可以不使用，或者至少不一開始就使用概念轉(zhuǎn)變的方式呈現(xiàn)氧化還原的概念，而是使用直接概念形成的方式，即跳過初中氧化還原的回顧，直接要求學(xué)生觀察方程式中元素化合價(jià)的變化，直接形成氧化還原反應(yīng)是有元素化合價(jià)變化的反應(yīng)的概念，從而避免概念轉(zhuǎn)變時(shí)，必須要提到有誤區(qū)的前科學(xué)概念，導(dǎo)致誤區(qū)概念又一次強(qiáng)化。但是，初中學(xué)過的得失氧的概念也很重要，不能舍棄（因?yàn)檫@也是連接初高中的重要銜接處），可以以一種其他分類方式的形式作為資料卡片的形式出現(xiàn)在課本中，例如可以表述為：初中我們以得氧，失氧的方式定義氧化還原反應(yīng)，這樣既使學(xué)生意識(shí)到了這個(gè)概念初中我們有接觸。這樣既和初中知識(shí)相銜接，又不會(huì)過多地強(qiáng)化誤區(qū)概念。這種直接建構(gòu)概念的方式，使學(xué)生較易形成一個(gè)清晰的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、穩(wěn)固的、有遷移功能的概念體系。這種清晰、穩(wěn)固的概念體系，不僅有利于學(xué)生理解和保持氧化還原反應(yīng)概念，而且有助于學(xué)習(xí)和辨別相關(guān)概念。

1.2 氧化劑與還原劑的概念

在建立氧化劑，還原劑概念時(shí)，人教版教材是從電子轉(zhuǎn)移的角度來定義氧化劑和還原劑的。這樣呈現(xiàn)概念和課本前文銜接得很好，學(xué)完反應(yīng)本質(zhì)之后就可以從本質(zhì)的方向出發(fā)對(duì)氧化劑和還原劑的概念進(jìn)行定義。但是我們對(duì)氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，始終都是基于化學(xué)方程式中的元素化合價(jià)升降，雖然高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)必修階段，氧化還原反應(yīng)部分的要求是“根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)了解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，舉例說明生產(chǎn)、生活中常見的氧化還原反應(yīng)?！雹蹖?duì)學(xué)生掌握電子轉(zhuǎn)移有具體的要求，但是電子的轉(zhuǎn)移對(duì)高一的氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)而言可能就是本質(zhì)而已，真正要運(yùn)用的話多數(shù)都是使用化合價(jià)升降進(jìn)行判斷，畢竟我們從方程式中只能看出化合價(jià)變化而看不出電子轉(zhuǎn)移。而且，學(xué)生們可能還處在對(duì)反應(yīng)本質(zhì)不是很理解的階段，緊接著又讓他們將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開理解，難度更大。

因此，從實(shí)用性的角度出發(fā)，我們?cè)诰帉懡滩臅r(shí)，如果可以從化合價(jià)的角度定義氧化劑和還原劑，即表述為“氧化劑是所含元素化合價(jià)降低的物質(zhì)，在發(fā)生反應(yīng)時(shí)得到電子（或電子對(duì)偏向），還原劑是所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)，在發(fā)生反應(yīng)時(shí)失去電子（或電子對(duì)偏離）”，可以幫助學(xué)生在面對(duì)化學(xué)方程式時(shí)更好地、更直接地運(yùn)用知識(shí)直接解決問題，而不需要經(jīng)過電子轉(zhuǎn)移再到化合價(jià)升降然后再進(jìn)行判斷。

2 知識(shí)的編排順序

新人教版在氧化還原反應(yīng)這一整章的編排順序上，通過思考與交流以及碳還原氧化銅的反應(yīng)復(fù)習(xí)以初中知識(shí)為基礎(chǔ)的氧化還原的前概念，再分析符合得失氧的方程式的化合價(jià)變化情況從而從化合價(jià)角度定義氧化還原反應(yīng)。接著，以鈉和氯氣，氫氣和氯氣的反應(yīng)為例從電子轉(zhuǎn)移的角度揭示氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。最后，介紹了氧化劑與還原劑及概念，中學(xué)化學(xué)常見氧化劑與還原劑以及生產(chǎn)生活中常見的氧化還原反應(yīng)。也就是，新人教版教材的編排順序?yàn)椋呵案拍顝?fù)習(xí)→概念轉(zhuǎn)變→本質(zhì)揭示→氧化劑還原劑學(xué)習(xí)。

根據(jù)剛剛進(jìn)入高中學(xué)習(xí)的高一學(xué)生的認(rèn)知水平，即使是氧化還原反應(yīng)這樣初中有接觸的知識(shí)，剛剛學(xué)完新的概念，就直接學(xué)習(xí)本質(zhì)，而且本質(zhì)還和物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)，可能對(duì)學(xué)生而言是一個(gè)非常重的壓力，并且學(xué)生對(duì)離子鍵，共價(jià)鍵和元素周期表的知識(shí)尚有匱乏，因此在剛剛完成概念轉(zhuǎn)換后，他們可能很難理解電子的兩種轉(zhuǎn)移模式。并且，反應(yīng)本質(zhì)的呈現(xiàn)中，對(duì)電子轉(zhuǎn)移的兩種模式，只有電子的得失有具體的圖示說明，電子的偏移只有文字?jǐn)⑹?，這樣就可能導(dǎo)致學(xué)生對(duì)反應(yīng)的本質(zhì)學(xué)習(xí)的不夠直觀，很有不利于影響接下來氧化劑還原劑的學(xué)習(xí)。

氧化劑，還原劑的概念本身就屬于氧化還原反應(yīng)概念中的一部分，它們作為反應(yīng)物共同參加氧化還原反應(yīng)。也就是說，是氧化還原反應(yīng)就一定會(huì)有氧化劑和還原劑。初中我們學(xué)過氧氣氧化銅單質(zhì)，氫氣還原氧化銅，說明初中的時(shí)候我們其實(shí)就已經(jīng)初步接觸了氧化劑和還原劑的概念，只不過和氧化還原反應(yīng)的概念一樣，是需要從初中得失氧的誤區(qū)概念中轉(zhuǎn)變的。我們其實(shí)可以在完成氧化還原概念轉(zhuǎn)換之后，馬上就對(duì)氧化劑還原劑的概念也進(jìn)行轉(zhuǎn)變，這樣符合學(xué)生由整體遷移至局部的認(rèn)知，同時(shí)也是和初中化學(xué)進(jìn)行一個(gè)呼應(yīng)。

此外，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)可以在學(xué)生將反應(yīng)的組成部分（氧化劑，還原劑）等知識(shí)完全了解之后，再進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣符合由易到難，由宏觀到微觀的學(xué)習(xí)、認(rèn)知規(guī)律，有助于降低學(xué)習(xí)的難度。

基于以上討論，教材內(nèi)容的編排順序可以適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，具體可以調(diào)整為：前概念復(fù)習(xí)→概念轉(zhuǎn)變→氧化劑和還原劑學(xué)習(xí)→本質(zhì)揭示。

3 知識(shí)的補(bǔ)充

3.1 氧化（還原）產(chǎn)物的概念

通過對(duì)課標(biāo)的解讀，我們發(fā)現(xiàn)，在必修階段，除了氧化還原反應(yīng)的概念和本質(zhì)，學(xué)生還需要建立氧化劑和還原劑、氧化性和還原性等與氧化還原反應(yīng)相關(guān)的基本概念，能夠初步了解常見的氧化劑和還原劑，從新的角度去認(rèn)識(shí)物質(zhì)，認(rèn)識(shí)反應(yīng)，④而在實(shí)際的教學(xué)過程之中，課堂上或者習(xí)題中往往會(huì)出現(xiàn)依據(jù)某一特定的氧化還原反應(yīng)來判斷氧化產(chǎn)物（或者還原產(chǎn)物）、判斷物質(zhì)被氧化（或還原）的順序以及計(jì)算反應(yīng)過程中的得失電子數(shù)目等，⑤所以在學(xué)習(xí)氧化劑和還原劑的時(shí)候，老師一般會(huì)補(bǔ)充另外兩個(gè)概念即氧化產(chǎn)物（還原劑被氧化的產(chǎn)物）和還原產(chǎn)物（氧化劑被還原的產(chǎn)物），但是書本上并沒有提過這兩個(gè)概念，完全都靠老師補(bǔ)充。

這也造成了如下情況，氧化劑發(fā)生了什么反應(yīng)、生成了什么、還原劑發(fā)生了什么反應(yīng)、生成了什么？這四個(gè)問題學(xué)生回答不上來，因?yàn)楣馐前蜒趸瘎⒀趸磻?yīng)、氧化產(chǎn)物、還原劑、還原反應(yīng)、還原產(chǎn)物這六個(gè)概念放在一塊學(xué)生都會(huì)害怕，不僅因?yàn)檫@兩組相對(duì)的概念相互交織，相互關(guān)聯(lián)，還因?yàn)檎n本上除了氧化劑和還原劑的概念十分明確并且被標(biāo)藍(lán)以外，書上沒有其余四個(gè)概念的準(zhǔn)確概念，甚至兩個(gè)產(chǎn)物根本沒有出現(xiàn)。如果學(xué)生上課分神，課后完成習(xí)題時(shí)想要通過查書來復(fù)習(xí)，根本找不到相應(yīng)的概念。而且按照教材的進(jìn)度，這時(shí)已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧化還原的微觀本質(zhì)，再加上電子得失的判斷，學(xué)生可能需要費(fèi)很多功夫才能理解。氧化還原反應(yīng)之所以在高中范圍內(nèi)是重點(diǎn)和難點(diǎn)，就是由于其中抽象的概念很多。學(xué)生對(duì)這些基本概念有了準(zhǔn)確而清晰的掌握并且能夠熟練掌握各概念之間的聯(lián)系后，才能夠?qū)@個(gè)知識(shí)進(jìn)行深入地理解。所以，如果可以相應(yīng)地補(bǔ)充一些關(guān)于氧化（還原）產(chǎn)物的概念，可以幫助學(xué)生對(duì)眾多概念進(jìn)行梳理，加強(qiáng)其對(duì)大量概念的深度理解。

3.2 常見的氧化（還原）物質(zhì)的說明

學(xué)習(xí)了氧化劑和氧化產(chǎn)物，還原劑和還原產(chǎn)物，勢(shì)必就要學(xué)習(xí)比較兩個(gè)部分的強(qiáng)弱關(guān)系，這就會(huì)提到常見的氧化劑和還原劑，我們會(huì)需要探究物質(zhì)的氧化性或還原性的強(qiáng)弱，但是這時(shí)我們對(duì)元素化合物的知識(shí)了解不多，而且并未學(xué)習(xí)元素周期表的相關(guān)知識(shí)，因此無法依靠元素周期律來記憶各物質(zhì)性質(zhì)的強(qiáng)弱，只能靠強(qiáng)行記憶的方式進(jìn)行比較判斷。課本提到一些常見的氧化劑、還原劑，但是并沒有一個(gè)明顯的分類，沒有很清晰地說明什么樣的物質(zhì)可以做氧化劑、可以做還原劑。所以，如果可以對(duì)常見的氧化劑還原劑有一個(gè)較為清晰的說明，會(huì)對(duì)學(xué)生有很大幫助。

也就是說，我們可以在課本氧化劑和還原劑的內(nèi)容之后，添加一個(gè)新的知識(shí)拓展欄目，內(nèi)容主要為常見的氧化劑和還原劑以及常見物質(zhì)中易變價(jià)元素的化合價(jià)，一些簡(jiǎn)單的規(guī)律也可以加入其中。初中的時(shí)候我們對(duì)一些元素的化合價(jià)有了了解，有些老師也將化合價(jià)的口訣一遍遍地重復(fù)，希望學(xué)生能夠?qū)⒊Ｒ娫氐幕蟽r(jià)牢牢記住，讀高中的時(shí)候不需要再花時(shí)間去記憶。但是實(shí)際教學(xué)中，多數(shù)學(xué)生經(jīng)過一個(gè)暑假，化合價(jià)基本已經(jīng)不記得了，而課本上也沒有再提示相關(guān)化合價(jià)的欄目，因此學(xué)生在做題時(shí)，可能都沒辦法快速寫出化合價(jià)，給學(xué)習(xí)帶來一定麻煩。如果可以補(bǔ)充相關(guān)常見元素的化合價(jià)，不僅可以和初中化合價(jià)知識(shí)銜接，還可以指引學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，例如“金屬只有正價(jià)和零價(jià)”，“元素最高價(jià)態(tài)只有氧化性，最低價(jià)態(tài)只有還原性”，從而使學(xué)生初步了解一些物質(zhì)所具有的氧化性或還原性而不需要再單獨(dú)記憶。

4 結(jié)束語

氧化還原反應(yīng)在高中化學(xué)中占有十分重要的地位，它連接著初中與高中，必修與選修，宏觀與微觀的內(nèi)容。在高中范圍內(nèi)，百分之九十以上的知識(shí)都可以和氧化還原反應(yīng)有所聯(lián)系，它的意義就在于：對(duì)化學(xué)反應(yīng)變化歸類的新角度，對(duì)物質(zhì)重新歸類的新角度，理解物質(zhì)性質(zhì)的新角度。借助氧化還原反應(yīng)研究物質(zhì)的性質(zhì)，比如，通過分析物質(zhì)中所含元素的化合價(jià)（最高價(jià)、最低價(jià)、中間價(jià)態(tài)），預(yù)測(cè)物質(zhì)是否具有氧化性或還原性；通過實(shí)驗(yàn)事實(shí)確認(rèn)物質(zhì)能否與氧化劑或還原劑發(fā)生反應(yīng)，從而驗(yàn)證物質(zhì)是否具有還原性或氧化性；⑥通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)氧化劑與還原劑發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物，從而驗(yàn)證物質(zhì)氧化性或還原性的強(qiáng)弱。根據(jù)以上意義，造成了氧化還原反應(yīng)一章學(xué)習(xí)的復(fù)雜和困難，所以教材的編寫需要在這些方面可以支持學(xué)生，加以改進(jìn)，為學(xué)生理清眾多概念之間的交錯(cuò)關(guān)系提供幫助，從而為學(xué)生接下來更高層次的化學(xué)課程學(xué)習(xí)打下牢固的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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