建構(gòu)主義理論在化學(xué)核心概念教學(xué)中的應(yīng)用

賴彥君

摘 要：當(dāng)代建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)學(xué)生個人的“經(jīng)驗(yàn)”和主動參與在學(xué)習(xí)中有重要的作用，該理論對化學(xué)核心概念的教學(xué)具有重要的指導(dǎo)意義。本文以“氧化還原反應(yīng)”為例，依據(jù)“設(shè)計情境，協(xié)作討論，意義建構(gòu)”的思路進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，并對過程進(jìn)行反思總結(jié)，以期將建構(gòu)主義理論有效的應(yīng)用于化學(xué)核心教學(xué)中。

關(guān)鍵詞：化學(xué)概念;建構(gòu)主義;氧化還原反應(yīng)

掌握化學(xué)核心概念對于化學(xué)學(xué)習(xí)具有重要意義，但核心概念本身具有一定的抽象性，理解較為困難，如何降低其教學(xué)難度一直是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的研究重點(diǎn)。在抽象概念學(xué)習(xí)時，學(xué)習(xí)者最常用的方式是在抽象概念與自身的直接經(jīng)驗(yàn)之間建立聯(lián)系，進(jìn)而完成對于上位概念的建構(gòu)。而“建構(gòu)主義理論”恰恰強(qiáng)調(diào)學(xué)生個人的“經(jīng)驗(yàn)”和主動參與在學(xué)習(xí)中有重要的作用，因此該理論對化學(xué)核心概念的教學(xué)具有重要的指導(dǎo)意義。

一、“建構(gòu)主義理論”簡介

建構(gòu)主義理論認(rèn)為知識的獲得是在一定的學(xué)習(xí)情景下，學(xué)生利用必要的學(xué)習(xí)資源，并在老師和學(xué)習(xí)伙伴的共同協(xié)助下，運(yùn)用已有的知識結(jié)構(gòu)對新知識進(jìn)行意義建構(gòu)的過程。情境、協(xié)作、討論和意義建構(gòu)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論中學(xué)習(xí)環(huán)境的四要素。情境是學(xué)習(xí)的觸發(fā)器，強(qiáng)調(diào)真實(shí)問題的解決;協(xié)作，討論是建構(gòu)學(xué)習(xí)的主要過程;意義建構(gòu)是學(xué)習(xí)的目的，分為“同化”和“順應(yīng)”兩種模式。當(dāng)新的外部信息能夠吸收并與已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)合并時，即為同化，認(rèn)知結(jié)構(gòu)得以擴(kuò)充;當(dāng)新的外部信息與原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)無法同化，而引起認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重組與改造時，即為順應(yīng)，認(rèn)知結(jié)構(gòu)得以質(zhì)變。

二、建構(gòu)主義理論在化學(xué)核心概念教學(xué)中的應(yīng)用

“氧化還原反應(yīng)”屬于化學(xué)核心概念，是電化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。同時與日常生活中諸多現(xiàn)象，如物質(zhì)的燃燒、金屬的冶煉等有著緊密的聯(lián)系。本文以高中必修階段的“氧化還原反應(yīng)第一課時”為例，探究建構(gòu)主義在化學(xué)核心概念教學(xué)中的應(yīng)用。

（一）教學(xué)目標(biāo)

1.通過方程式分類，討論等活動形成氧化還原反應(yīng)的概念，理解其特征。

2.通過實(shí)驗(yàn)，微觀分析理解氧化還原的本質(zhì)。

3.通過電子轉(zhuǎn)移的表示方法與氧化還原反應(yīng)基本要素的歸納，形成認(rèn)識的基本思路。

4.通過真實(shí)的問題情境，體會氧化還原反應(yīng)的價值。

（二）教學(xué)設(shè)計思路

當(dāng)代建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)學(xué)生個人的“經(jīng)驗(yàn)”和主動參與在學(xué)習(xí)中有重要的作用，教學(xué)設(shè)計以學(xué)生原有認(rèn)知為起點(diǎn)。本節(jié)課前學(xué)生具備的相關(guān)知識基礎(chǔ)有：判斷常見物質(zhì)中的元素化合價，知道四大基本反應(yīng)類型，能從得氧失氧的角度認(rèn)識氧化反應(yīng)，還原反應(yīng)，知道常見的原子離子的核外電子排布。本文依據(jù)“設(shè)計情境，協(xié)作討論，意義建構(gòu)”的思路，進(jìn)行概念的意義建構(gòu)，同時結(jié)合實(shí)驗(yàn)，動畫，將抽象的概念形象化。

（三）教學(xué)設(shè)計

教學(xué)環(huán)節(jié)一：引入氧化還原反應(yīng)概念，認(rèn)識其特征

【問題情境1】化學(xué)的物質(zhì)及反應(yīng)繁多，分類尤為重要。請同學(xué)們應(yīng)用初中所學(xué)的反應(yīng)類型對以下反應(yīng)進(jìn)行分類：

【學(xué)生活動】根據(jù)已有知識對反應(yīng)進(jìn)行分類。

【設(shè)計意圖】方程式分類過程喚起前知識，由于方程式3無法分類，體會到原有認(rèn)知在化學(xué)反應(yīng)分類上的受限，有尋找新的分類標(biāo)準(zhǔn)的必要。

【提問】方程式3中元素的屬性在反應(yīng)前后有什么變化？

【學(xué)生答】價態(tài)有所變化

【學(xué)生活動】根據(jù)元素價態(tài)是否改變將反應(yīng)再次分類，得到圖1。

【引入概念】科學(xué)家們沿用了氧化還原反應(yīng)的名稱，拓展了它的內(nèi)涵。將有元素價態(tài)變化的反應(yīng)稱為氧化還原反應(yīng)，無價態(tài)變化的反應(yīng)稱為非氧化還原反應(yīng)。

【學(xué)生活動】找到氧化還原反應(yīng)與四大基本反應(yīng)間的關(guān)系。

【設(shè)計意圖】學(xué)生討論得到的成果圖1很好地將學(xué)過的反應(yīng)類型與新學(xué)的氧化還原反應(yīng)聯(lián)系起來，進(jìn)行概念的意義建構(gòu)。

教學(xué)環(huán)節(jié)二：探尋氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，建構(gòu)化合價與電子得失的關(guān)系

【問題情境2】氧化還原反應(yīng)中價態(tài)變化的原因是什么？如果你有一雙看得見微觀粒子的眼睛，你能發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)：2Na+Cl2=2NaCl中Na原子和Cl原子發(fā)生了什么變化？這些變化與化合價的升降的關(guān)系是怎樣的？

【學(xué)生討論】核外電子發(fā)生了得失，可得圖2。

【過渡】如何通過實(shí)驗(yàn)證明氧化還原反應(yīng)中存在電子的轉(zhuǎn)移？

【學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：以“Zn+H2SO4=ZnSO4+H2”為例，組裝原電池（如圖3所示），觀察電路中電流計的指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

【設(shè)計意圖】運(yùn)用學(xué)生的原子結(jié)構(gòu)的知識，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地進(jìn)行思考，理解并體驗(yàn)氧化還原的本質(zhì)。

教學(xué)環(huán)節(jié)三：建構(gòu)反應(yīng)類型，化合價升降，電子轉(zhuǎn)移間的關(guān)系

【學(xué)生活動】以熟悉的方程式為例，討論并填空：

（1）鐵的氧化反應(yīng)：3Fe+2O2=Fe3O4

物質(zhì)（Fe）被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，得到_____產(chǎn)物，價態(tài)_______，________電子，自身作為_______劑。

（2）氧化銅的還原反應(yīng)：CuO+H2=Cu+H2O

物質(zhì)（CuO）被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，得到_____產(chǎn)物，價態(tài)_______，_________電子，自身作為_______劑。

【追問】根據(jù)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，在鐵的氧化反應(yīng)中是否存在還原反應(yīng)？在氧化銅的還原反應(yīng)中是否存在氧化反應(yīng)？

【總結(jié)】（1）氧化還原反應(yīng)中存在氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，化合價升降的對立統(tǒng)一，這與生活中的各種事物的特征相符合

（2）提煉氧化還原模型如下：

【設(shè)計意圖】由初中熟悉的氧化還原反應(yīng)入手，建構(gòu)氧化還原反應(yīng)中各種要素間的關(guān)系，降低認(rèn)知難度。并升華到哲學(xué)層面，形成對立統(tǒng)一的化學(xué)學(xué)科思想。

教學(xué)環(huán)節(jié)四：利用真實(shí)的問題情境，體會氧化還原反應(yīng)的價值

【問題情境】84消毒液的有效成分是NaClO，原理是氯元素具有強(qiáng)氧化性。潔廁精的主要成分為鹽酸。二者混合不僅不能加強(qiáng)作用，反而會失效甚至中毒。其原因是二者會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，討論產(chǎn)物的成分，并說明理由。

設(shè)計意圖：建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)生會解決生活中真實(shí)的問題，通過問題的解決過程體會到氧化還原反應(yīng)的學(xué)科價值——從價態(tài)變化的角度認(rèn)識（推斷）反應(yīng)中的物質(zhì)。

三、教學(xué)效果及反思

本文的教學(xué)設(shè)計應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，課堂氛圍輕松活躍，學(xué)生能積極參與討論及思考。后續(xù)進(jìn)行教學(xué)測評，結(jié)果顯示學(xué)生對氧化還原反應(yīng)的掌握不錯。在建構(gòu)主義理念應(yīng)用在化學(xué)核心概念的教學(xué)中，教師要關(guān)注學(xué)生的已有概念，可以通過引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)認(rèn)知的局限性，自主的構(gòu)建新概念，并幫助學(xué)生理清新舊概念間的關(guān)系，有效地降低認(rèn)知難度。在問題情境設(shè)計方面，要層層遞進(jìn)，由具體到抽象，由宏觀到微觀，透徹的探討概念的內(nèi)涵與本質(zhì)，最終將所學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際生活中。在課堂上，要以學(xué)生為中心進(jìn)行教學(xué)，鼓勵學(xué)生協(xié)作討論，讓學(xué)生充分地參與到生生之間，師生之間的交流互動中來，利用思維的碰撞，建構(gòu)知識，提升科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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