高中“氧化還原反應(yīng)”基本觀念建構(gòu)教學(xué)研究進(jìn)展

馬寧寧 陳海鵬 劉新芳

（洛陽師范學(xué)院<化學(xué)化工學(xué)院>，河南 洛陽471934）

1 化學(xué)基本觀念的建構(gòu)與發(fā)展

建構(gòu)學(xué)習(xí)理論最早是由瑞士學(xué)者J.Piagct提出并開拓發(fā)展，理論核心觀點(diǎn)認(rèn)為：學(xué)習(xí)活動(dòng)是一個(gè)有意義的社會(huì)協(xié)商過程，需要由情境、協(xié)作、會(huì)話和意義建構(gòu)四個(gè)要素來構(gòu)成學(xué)習(xí)環(huán)境[1]。針對(duì)化學(xué)基本觀念建構(gòu)教學(xué)，國(guó)外開展相關(guān)研究較早。加拿大學(xué)者R.J.Gillespie在1997年回答“普通化學(xué)中必須包括什么內(nèi)容”時(shí)，就已經(jīng)提出了化學(xué)教學(xué)需要圍繞6個(gè)化學(xué)概念展開，即：（1）原子、分子和離子；（2）化學(xué)鍵；（3）分子的幾何形狀和三維化學(xué)；（4）動(dòng)力學(xué)理論；（5）化學(xué)反應(yīng)；（6）能和熵[2]。

近年來，我國(guó)教育學(xué)者在化學(xué)基本觀念建構(gòu)方面也做了大量系統(tǒng)性的研究。例如，梁永平教授于2003年對(duì)化學(xué)學(xué)科基本問題和任務(wù)進(jìn)行了系統(tǒng)性研究，首次明確了化學(xué)學(xué)科的基本觀念，針對(duì)化學(xué)學(xué)科中的元素觀、能量觀、科學(xué)本質(zhì)觀和微粒作用展開研究，確立了觀念的基本理解和學(xué)習(xí)價(jià)值，明確了觀念在中學(xué)教學(xué)階段的發(fā)展層級(jí)，搞清了觀念建構(gòu)教學(xué)在教學(xué)中的基本原則和策略[3]。學(xué)者莊德剛于2015年發(fā)表《基于學(xué)科觀念建構(gòu)的元素化合物教學(xué)》一文，探索了以“硝酸性質(zhì)”為例、通過問題解決的方式，幫助學(xué)生構(gòu)建化學(xué)觀念[4]。學(xué)者田軍于2016年發(fā)表《打破知識(shí)本位及促進(jìn)觀念建構(gòu)的化學(xué)教學(xué)》一文，從“化學(xué)變化觀”和“化學(xué)實(shí)驗(yàn)觀”角度針對(duì)“乙烯的性質(zhì)”教學(xué)章節(jié)進(jìn)行觀念建構(gòu)和教學(xué)實(shí)踐[5]。學(xué)者黃愛民于2017年發(fā)表《基于化學(xué)基本觀念建構(gòu)的教學(xué)實(shí)踐研究》一文，以觀念建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路對(duì)乙醇教學(xué)進(jìn)行了研究[6]。

2 “氧化還原反應(yīng)”基本觀念建構(gòu)的意義

高中化學(xué)“氧化還原反應(yīng)”教學(xué)是化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)體系的一個(gè)重要組成部分，對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)化學(xué)思維的發(fā)展有重要影響?；瘜W(xué)新課程目標(biāo)提倡在中等教育階段完成化學(xué)基本觀念的建構(gòu)，這一目標(biāo)有助于化學(xué)新課程改革，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。通過化學(xué)基本觀念建構(gòu)，重塑“氧化還原反應(yīng)”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施過程，一方面能夠傳授給學(xué)生基本知識(shí)與學(xué)習(xí)方法，助其提升內(nèi)化知識(shí)的能力，另一方面還可以完善學(xué)生的思維結(jié)構(gòu)構(gòu)建，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)切實(shí)為學(xué)生的心智發(fā)展與知識(shí)積累提供強(qiáng)有力的支撐[7]。

3 基于觀念建構(gòu)的“氧化還原反應(yīng)”教學(xué)實(shí)踐舉例

2014年，湯新玉老師以氧化還原反應(yīng)教學(xué)為例，利用建構(gòu)主義觀念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐[1]。湯老師從知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度價(jià)值觀三方面明確教學(xué)目標(biāo)。在教學(xué)環(huán)節(jié)方面，從七個(gè)具體方面入手，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。首先，創(chuàng)設(shè)氧化還原反應(yīng)在生活中的具體情形，比如，舉例鋼鐵生銹、燃料燃燒等，讓學(xué)生傾聽和思考，讓學(xué)生進(jìn)一步舉出實(shí)例，從生活中的氧化還原反應(yīng)具體形象入手，初步感知氧化還原反應(yīng)的概念。在已有的知識(shí)基礎(chǔ)之上，能夠引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生新的知識(shí)，從舊的概念入手，引入“氧化還原反應(yīng)”概念。比如，引導(dǎo)學(xué)生回答“鐵變成了氧化鐵，鐵發(fā)生了氧化反應(yīng)”“C變成了CO2也發(fā)生了氧化反應(yīng)”“得到氧的反應(yīng)為氧化反應(yīng)”“失去氧的反應(yīng)是還原反應(yīng)”等。

在此基礎(chǔ)上，湯老師引出新的知識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生思考這些反應(yīng)在元素化合價(jià)方面有什么樣的共性，對(duì)反應(yīng)元素化合價(jià)的變化情況進(jìn)行分析，從微觀上對(duì)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)進(jìn)行剖析和理解。提出反應(yīng)主要與元素最外層電子排布有關(guān)。對(duì)氧化還原反應(yīng)的觀念進(jìn)行建構(gòu)。通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加深概念理解，引導(dǎo)學(xué)生采用科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，即提出假設(shè)，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)。具體實(shí)驗(yàn)圍繞金屬鋅與稀鹽酸的反應(yīng)展開。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)劇烈，生成無色氣體，燒杯口有少量的白霧，燒杯壁微微發(fā)熱，有刺激性氣味等。通過具體實(shí)驗(yàn)的觀察與感知，讓學(xué)生各抒己見，互相交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，形成以下具體認(rèn)識(shí)，活潑金屬與酸可以反映產(chǎn)生氣體；發(fā)現(xiàn)金屬的化合價(jià)升高，氫的化合價(jià)降低；鋅排在金屬活動(dòng)順序氫之前，可以和酸反應(yīng)。對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，讓學(xué)生重點(diǎn)觀察電流計(jì)的偏轉(zhuǎn)，并如實(shí)記錄現(xiàn)象：電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)、碳棒上有氣泡，而不是鋅極上有氣泡、氫氣在碳棒上產(chǎn)生。從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得到結(jié)論：鹽酸能導(dǎo)電；電流形成微觀原因是電子的定向移動(dòng)；鋅極是電子流出的一極，碳棒是電子流入的一極；鋅失電子，氫離子得到電子；氫離子和氯離子的移動(dòng)使整個(gè)電路為通路。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行歸納與總結(jié)，即“氧化還原反應(yīng)”本征原因進(jìn)行概念的建構(gòu)：化合價(jià)升高，被氧化；化合價(jià)降低，被還原。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，采用概念建構(gòu)法教學(xué)的學(xué)生能較為深刻理解氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情明顯高漲，能夠主動(dòng)積極地參與課堂，學(xué)習(xí)成績(jī)明顯提高。

4 基于觀念建構(gòu)化學(xué)教學(xué)的反思

在新課程改革的基本思想中，要堅(jiān)持以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)的一個(gè)基本模式。調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)概念的主動(dòng)性理解，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。在主動(dòng)學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維、思維品質(zhì)、解決問題的能力等科學(xué)素養(yǎng)。但是，在具體的教學(xué)過程中有許多具體要注意的問題[8]。一是避免教學(xué)策略中觀念建構(gòu)的全覆蓋。正確的化學(xué)觀念對(duì)一個(gè)學(xué)生的整個(gè)化學(xué)學(xué)習(xí)生涯起著非常重要的提綱挈領(lǐng)的重要作用。如何正確地引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)的初始樹立恰到好處的化學(xué)觀念，規(guī)避掉冗繁、無關(guān)的化學(xué)觀念，做到優(yōu)化、簡(jiǎn)約教學(xué)，需要教師在教學(xué)過程之前做好充分的前期準(zhǔn)備，而不是泛泛地提出觀念建構(gòu)的模式。優(yōu)化的教學(xué)策略才能做到既不加重學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，又能達(dá)到好的教學(xué)目標(biāo)。二是避免教學(xué)策略中觀念建構(gòu)引入的標(biāo)題化。任何一種新的教學(xué)策略或教學(xué)模式的引入和改革，最終目的都是為了提高學(xué)生的思維能力、認(rèn)知水平，解決問題的能力。不能為了又引入新教學(xué)的模式而強(qiáng)行帶入。學(xué)生的化學(xué)觀念應(yīng)是在教與學(xué)的共同作用下形成與無形的一個(gè)過程，強(qiáng)加的硬概念只會(huì)固化學(xué)生的思維模式和解決問題的方法，不能較好地發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。化學(xué)學(xué)習(xí)的觀念建構(gòu)是個(gè)較長(zhǎng)期的過程，在教學(xué)過程中應(yīng)合理組織、穿插和適時(shí)引導(dǎo)，千萬不可給每個(gè)教學(xué)過程都扣上觀念建構(gòu)教學(xué)的標(biāo)題帽子。

5 結(jié)語

初高中的化學(xué)學(xué)習(xí)在學(xué)生整個(gè)化學(xué)學(xué)習(xí)生涯中是提綱挈領(lǐng)的前頭重戲，如何在實(shí)際教學(xué)中引入合適、恰當(dāng)?shù)挠^念教學(xué)策略是一個(gè)化學(xué)老師應(yīng)該深思和值得研究的一個(gè)大課題，我們要在新課標(biāo)、新高考的大背景下深研教學(xué)策略、教學(xué)模式，提出更人性化、時(shí)代化的教學(xué)方法。將傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)改革成更有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展、科學(xué)觀念形成的一個(gè)整體化過程?；瘜W(xué)觀念的形成過程進(jìn)而也會(huì)影響到其他學(xué)科，科學(xué)是相通的，相信這個(gè)觀念建構(gòu)教學(xué)會(huì)助力當(dāng)今形勢(shì)下的教學(xué)改革，助力學(xué)生在新高考中贏得勝利。