證據(jù)推理與模型認(rèn)知的應(yīng)用
——對(duì)氧化還原反應(yīng)的教學(xué)感悟

黃云鵬

(福建省莆田第二中學(xué) 351100)

高中化學(xué)有五項(xiàng)核心素養(yǎng)，深刻反映了化學(xué)思維品質(zhì)的五個(gè)維度的功能和導(dǎo)向，其中“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”是高中化學(xué)概念和化學(xué)基本理論的基石，也是學(xué)生在建構(gòu)知識(shí)體系過程中所表現(xiàn)出來的化學(xué)思維品質(zhì)和推理應(yīng)用能力.因此，幫助學(xué)生理解化學(xué)概念、發(fā)展化學(xué)核心能力運(yùn)用化學(xué)基本理論、建構(gòu)化學(xué)核心價(jià)值觀，是與“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)融為一體的.

一、從已有的知識(shí)情景建構(gòu)氧化還原反應(yīng)的模型認(rèn)知

情景1用媒體播放初中氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn).讓學(xué)生思考該實(shí)驗(yàn)要注意哪些問題.接下來再思考實(shí)驗(yàn)名稱為氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)，這里所說的“還原”是什么道理呢？實(shí)驗(yàn)最后的重要環(huán)節(jié)是持續(xù)通入氫氣，待反應(yīng)管的溫度降為室溫后再停止，目的是為了防止空氣中的氧氣氧化單質(zhì)銅，這里所說的“氧化”又是什么意思？

導(dǎo)學(xué)1通過氫氣還原氧化銅、銅被氧氣氧化的兩個(gè)反應(yīng)認(rèn)知氧化還原反應(yīng)的特征

(4)建構(gòu)從元素化合價(jià)是否變化的角度對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分類，反思氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)的判斷基本依據(jù)，學(xué)會(huì)應(yīng)用證據(jù)進(jìn)行推理.

二、用化學(xué)基本理論挖掘氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)內(nèi)涵

(3)建構(gòu)氧化還原反應(yīng)的概念：強(qiáng)調(diào)電子轉(zhuǎn)移的概念具有的兩個(gè)方面，一是電子得失(就是得到與失去)，二是電子偏移(即偏向與偏離).

[設(shè)置目的]通過元素化合價(jià)的變化的宏觀辨識(shí)上升的化學(xué)基本理論的微觀探析層面是對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的升華.學(xué)生在不知不覺中通過收集宏觀的證據(jù)，運(yùn)用化學(xué)基本理論探析了化學(xué)反應(yīng)的微觀世界，在推理過程中形成了解讀氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，豐富了化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)涵.

三、在熟知的知識(shí)框架中豐滿化學(xué)概念體系

情景3讓學(xué)生思考在日常生活中，熱水和冷水是用什么樣的生活體驗(yàn)證明的.在學(xué)生回答用手觸摸感覺溫度后抓住關(guān)鍵詞“相對(duì)溫度”，然后提出氧化、還原的能力強(qiáng)弱有沒有一個(gè)方法進(jìn)行度量呢？

導(dǎo)學(xué)3幫助學(xué)生氧化劑和還原劑這對(duì)化學(xué)概念.

(1)建構(gòu)氧化劑的模型認(rèn)知：(由教師講解)從微觀角度分析物質(zhì)的氧化性特征是得到電子(或電子對(duì)偏向)，從宏觀角度理解元素化合價(jià)的變化特征在于元素的化合價(jià)降低.

(2)建構(gòu)還原劑的模型認(rèn)知：讓學(xué)生模仿建構(gòu)氧化劑的模型認(rèn)知來思考得出本概念的內(nèi)涵.

[設(shè)置目的]通過新課新知氧化還原反應(yīng)的概念抽絲剝繭得出氧化劑和還原劑這對(duì)化學(xué)概念，教師引導(dǎo)與學(xué)生模仿相結(jié)合，讓學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)遷移，舉一反三，從而達(dá)到在熟知的知識(shí)框架中豐滿化學(xué)概念體系的目的.

情景4氧化還原反應(yīng)可以用化合價(jià)變化的方法體驗(yàn)電子轉(zhuǎn)移的本質(zhì).這種體驗(yàn)在化學(xué)術(shù)語中是如何用文字畫圖來表達(dá)呢？

導(dǎo)學(xué)4感悟氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)術(shù)語的表達(dá)方式.

(1)結(jié)構(gòu)雙線橋法的模型認(rèn)知：從反應(yīng)中的同一元素原子得到或失去電子的情況進(jìn)行說明.

(2)建構(gòu)單線橋法的模型認(rèn)知：通過反應(yīng)物間的元素原子間得到或失去電子的情況來說明的表達(dá)方式.強(qiáng)調(diào)線橋上只有電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目，勿標(biāo)“得到”、“失去”.同樣給出示例.

[設(shè)置目的]通過挖掘氧化還原反應(yīng)的概念的內(nèi)涵建構(gòu)氧化劑、還原劑的模型認(rèn)知，讓學(xué)生在認(rèn)知層面再次發(fā)展，表達(dá)豐滿了化學(xué)知識(shí)體系，也培養(yǎng)了學(xué)生敢于質(zhì)疑，勇于解疑的思維能力，是形成學(xué)科素養(yǎng)必須親歷的過程.

四、用科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明收集證據(jù)來體驗(yàn)化學(xué)理論的源頭

情景4有一類非金屬單質(zhì)Cl2、Br2、I2，被稱為鹵素單質(zhì)，實(shí)驗(yàn)證明它們都具有氧化，但強(qiáng)弱是不相同的.化學(xué)原理認(rèn)為“性強(qiáng)可以生成性弱”.

導(dǎo)學(xué)4通過分組實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生來證明Cl2、Br2、I2氧化性的強(qiáng)弱.

給出試劑：新制的氯水、四氯化碳、溴化鉀溶液、碘化鉀溶液等.

通過自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作完成下列幾項(xiàng)任務(wù)：①實(shí)驗(yàn)操作____；②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及相關(guān)的化學(xué)方程式____；③單質(zhì)的氧化性比較____.

[思考]在一個(gè)反應(yīng)中物質(zhì)的氧化性或還原性的強(qiáng)弱由什么決定？

電子白板展示 (用所學(xué)概念來表達(dá)一個(gè)氧化還原反應(yīng))：

性質(zhì)強(qiáng)弱都是：××劑(反應(yīng)物)強(qiáng)于××產(chǎn)物(××指的是氧化或還原).

[設(shè)置目的]通過實(shí)驗(yàn)解除學(xué)生學(xué)習(xí)過程的疲勞感，讓課堂充滿一種合作探究的活躍氛圍，可以燃燒學(xué)生求知的激情，讓智慧在合作中迸發(fā)，讓能力在探究中成長(zhǎng).學(xué)生的操作設(shè)計(jì)可以不同，但結(jié)果是異曲同工了，這一分組實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)可以達(dá)成科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的核心素養(yǎng)層面的建構(gòu)之效了.

總之，證據(jù)推理與模型認(rèn)知是上好一節(jié)新課，如氧化還原反應(yīng)課堂教學(xué)的主心骨.通過教學(xué)實(shí)踐過程中的體驗(yàn)、感悟發(fā)現(xiàn)證據(jù)推理與模型認(rèn)知是課程設(shè)計(jì)的最基本要求，它貫穿于學(xué)生對(duì)新知的認(rèn)識(shí)過程，是學(xué)生的情感、態(tài)度、價(jià)值觀在學(xué)科素養(yǎng)上整合的產(chǎn)物.筆者相信在課堂上只要做到從已有的知識(shí)情景建構(gòu)新知的模型認(rèn)知；用化學(xué)基本理論挖掘新知的本質(zhì)內(nèi)涵；在熟知的知識(shí)框架中豐滿化學(xué)概念體系；用科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明收集證據(jù)來體驗(yàn)化學(xué)理論的源頭，那么，幫助學(xué)生建構(gòu)化學(xué)核心素養(yǎng)一定是水到渠成，馬到成功.