基于核心素養(yǎng)的化學(xué)原理教學(xué)探析

梅溪

摘要：氧化還原反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)的基本理論之一，其教學(xué)內(nèi)容具有“宏觀聯(lián)系微觀”“理論聯(lián)系實(shí)際”的指導(dǎo)作用，是發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的良好載體。在本節(jié)的教學(xué)過程中應(yīng)突出兩條主線，一條是方法線，即通過“電子轉(zhuǎn)移一化合價(jià)變化一氧化還原反應(yīng)的表征一氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用”，歸納出“結(jié)構(gòu)一性質(zhì)一表征一應(yīng)用”這一研究化學(xué)問題的一般方法;一條是認(rèn)知線，即通過探究生產(chǎn)生活中真實(shí)的氧化還原反應(yīng)，歸納出“觀察現(xiàn)象一提出假設(shè)一證據(jù)推理一模型認(rèn)知”這一人類對于物質(zhì)世界的認(rèn)知模型，并學(xué)會(huì)用此模型去分析、理解生活中的實(shí)際化學(xué)問題。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);氧化還原反應(yīng);教學(xué)過程

文章編號：1008-0546（2019）06-0064-04 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.06.018

隨著化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)布，在教學(xué)過程中發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)智慧變得更為重要。化學(xué)原理的教學(xué)，天然地具有“宏觀聯(lián)系微觀”“理論聯(lián)系實(shí)際”的教學(xué)作用，成為發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”等學(xué)科核心素養(yǎng)的良好載體。筆者以“氧化還原反應(yīng)”的教學(xué)為例，探索基于核心素養(yǎng)的化學(xué)原理教學(xué)模式，以期為提高化學(xué)原理教學(xué)的有效性和發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)提供有益的借鑒。

一、課程標(biāo)準(zhǔn)要求

二、教學(xué)背景分析

1.教材分析

“氧化還原反應(yīng)”安排在高中化學(xué)必修1第二章《化學(xué)物質(zhì)及其變化》中的第三節(jié)，有其重要的意義。氧化還原反應(yīng)屬于化學(xué)學(xué)科的一類基本反應(yīng)類型，涉及到所有有關(guān)元素價(jià)態(tài)變化的化學(xué)反應(yīng)，無論是元素和物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，還是金屬的腐蝕及電化學(xué)知識，都離不開對氧化還原反應(yīng)的深刻理解。“氧化還原反應(yīng)”在中學(xué)階段的基本概念、基礎(chǔ)理論知識中，占有極其重要的地位，貫穿于中學(xué)化學(xué)教材的始終，將其放在必修1第二章，正是為之后學(xué)習(xí)元素化合物知識做好鋪墊。此外，通過對氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)，還可以引導(dǎo)學(xué)生逐步理解化學(xué)規(guī)律在自然現(xiàn)象中的體現(xiàn)，建立起“結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→表征→應(yīng)用”的化學(xué)學(xué)科核心研究方法，“觀察現(xiàn)象→提出假設(shè)→證據(jù)推理→模型認(rèn)知”的化學(xué)學(xué)科核心認(rèn)知模型，并學(xué)習(xí)如何將此方法和模型運(yùn)用到今后的化學(xué)學(xué)習(xí)中去。

2.學(xué)情分析

內(nèi)容角度：學(xué)生在初中已經(jīng)從得失氧元素的角度學(xué)習(xí)過氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，但并沒從電子轉(zhuǎn)移的角度去理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。學(xué)生在初中也學(xué)習(xí)了化合價(jià)，知道了化合價(jià)可以變化，但并沒有理解化合價(jià)變化與電子轉(zhuǎn)移之間的關(guān)系。所以本節(jié)內(nèi)容首先需要幫助學(xué)生建立起“電子轉(zhuǎn)移→化合價(jià)變化”這一認(rèn)知概念。

學(xué)法角度：學(xué)生在初中化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，對化學(xué)知識的掌握以接受式為主，缺少自主思考的過程和習(xí)慣。學(xué)生搜集和處理信息的能力、分析和解決問題的能力、交流與合作的能力，仍有待提高。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.通過對燃燒現(xiàn)象的分析，學(xué)習(xí)如何利用“假設(shè)一求證”的方法對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做出科學(xué)解釋，發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。

2.通過原電池實(shí)驗(yàn)和對原子結(jié)構(gòu)的分析，學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)、特征和表征，發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)，深化學(xué)生對“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一化學(xué)觀念的理解。

3.通過對三元催化器原理的探究，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用化學(xué)原理去分析和解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生探索未知、崇尚真理的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任。

四、教學(xué)過程

學(xué)習(xí)任務(wù)一：假設(shè)一求證，認(rèn)識氧化還原反應(yīng)（對應(yīng)教學(xué)目標(biāo)1）

[師]燃燒是一種非常常見的自然現(xiàn)象，當(dāng)古人看見沖天而起的熊熊烈火時(shí)，他們自然想對這種現(xiàn)象做出自己的解釋，那么古人是如何解釋燃燒的？

[生]由火神控制火。

[師]是否真的存在火神？你是如何判斷的？

[生]應(yīng)該沒有火神，因?yàn)闆]有人看見過火神，也沒有證據(jù)證明火是由火神控制的。

[師]也就是說，對于自然現(xiàn)象的解釋需要科學(xué)證據(jù)的證明。在17世紀(jì)初期，歐洲的科學(xué)家又提出，物質(zhì)能夠燃燒，是因?yàn)榭扇嘉镏泻小叭妓亍边@種物質(zhì)，燃燒的過程就是可燃物釋放燃素的過程。你認(rèn)同這種觀點(diǎn)嗎？

[視頻]BBC紀(jì)錄片《化學(xué)史》節(jié)選。

[生]科學(xué)家并沒有在可燃物中發(fā)現(xiàn)“燃素”，所以我認(rèn)為燃燒不是由燃素決定的。

[師]1773年，化學(xué)家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了O2，最終揭開了謎底，燃燒是可燃物與O2發(fā)生的一種氧化反應(yīng)。請同學(xué)們回憶初中對于氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的定義。

[生]氧化反應(yīng)：物質(zhì)結(jié)合氧原子的反應(yīng)。

還原反應(yīng)：物質(zhì)失去氧原子的反應(yīng)。

[設(shè)計(jì)意圖]從人類對燃燒的認(rèn)識這一化學(xué)史實(shí)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)人類對于物質(zhì)世界的認(rèn)知是一個(gè)漫長的、漸進(jìn)的、充滿艱辛的過程，認(rèn)識到人類對自然現(xiàn)象的解釋需要經(jīng)歷觀察現(xiàn)象、提出假說、尋找證據(jù)、建立理論的過程。同時(shí)，對于燃燒這一典型氧化反應(yīng)的探究，一方面復(fù)習(xí)了初中對于氧化反應(yīng)的認(rèn)知概念，另一方面也為進(jìn)一步研究氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)做好鋪墊。

學(xué)習(xí)任務(wù)二：宏微結(jié)合，理解氧化還原反應(yīng)（對應(yīng)教學(xué)目標(biāo)2）

氧化劑（氧化性）：所含元素得電子（化合價(jià)降低）的反應(yīng)物。

還原劑（還原性）：所含元素失電子（化合價(jià)升高）的反應(yīng)物。

[設(shè)計(jì)意圖]通過對氧化還原反應(yīng)中元素化合價(jià)變化的原因分析，引導(dǎo)學(xué)生建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)觀念，發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)。用實(shí)驗(yàn)證明氧化還原反應(yīng)中確實(shí)存在電子轉(zhuǎn)移，發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。不是由老師講授雙線橋的寫法，而是直接給出雙線橋，讓學(xué)生通過分析、推理、討論，自主探究各符號的化學(xué)意義，加深對客觀事實(shí)與科學(xué)表征之間關(guān)系的認(rèn)識。

學(xué)習(xí)任務(wù)三：學(xué)以致用，應(yīng)用氧化還原反應(yīng)（對應(yīng)教學(xué)目標(biāo)3）

[師]氧化還原反應(yīng)在實(shí)際生活中有何應(yīng)用？我們來看下圖：

[設(shè)計(jì)意圖]采用生活中的真實(shí)情境，通過小組討論，讓學(xué)生利用氧化還原反應(yīng)的原理去分析、辨析，自主探究三元催化器的化學(xué)原理，體會(huì)化學(xué)學(xué)科的社會(huì)意義，發(fā)展學(xué)生有關(guān)“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

[總結(jié)]這節(jié)課，我們不僅學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識，更重要的是，通過學(xué)習(xí)過程我們掌握了研究化學(xué)問題的一般方法，即：

而且，回顧人類對燃燒這一類典型的氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識，我們還體會(huì)到，人類對自然界的認(rèn)知是有其客觀規(guī)律、存在認(rèn)知模型的：

[設(shè)計(jì)意圖]讓學(xué)生通過對氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)，掌握“結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→表征→應(yīng)用”這一研究化學(xué)問題的一般方法。通過回顧人類對燃燒現(xiàn)象的認(rèn)知過程，建立“觀察現(xiàn)象一提出假設(shè)一證據(jù)推理一模型認(rèn)知”的化學(xué)學(xué)科核心認(rèn)知模型。

五、教學(xué)反思

氧化還原反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)的基本理論之一。一般的教學(xué)設(shè)計(jì)，均把掌握氧化還原反應(yīng)的原理和掌握氧化劑、還原劑等概念作為教學(xué)目標(biāo)。但在筆者看來，獲得氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識的過程比掌握知識本身更為重要。因此，筆者在設(shè)計(jì)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容時(shí)突出兩條主線，一條是方法線，即通過“電子→轉(zhuǎn)移→化合價(jià)變化→氧化還原反應(yīng)的表征→氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用”，歸納出“結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→表征→應(yīng)用”這一研究化學(xué)問題的一般方法;一條是認(rèn)知線，即通過回顧人類對真實(shí)的氧化還原反應(yīng)——燃燒的認(rèn)知過程，歸納出“觀察現(xiàn)象→提出假設(shè)→證據(jù)推理→模型認(rèn)知”這一人類對于物質(zhì)世界的認(rèn)知模型，并用此模型去分析、理解生活中的實(shí)際化學(xué)問題。筆者認(rèn)為，課堂的教學(xué)目標(biāo)，不應(yīng)只停留在學(xué)習(xí)學(xué)科知識本身，而應(yīng)該通過教學(xué)，讓學(xué)生形成學(xué)科觀念和學(xué)習(xí)方法，以最終達(dá)到發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。