“氧化還原”概念在化學(xué)教學(xué)中的引領(lǐng)作用探究

陳純純　蔡亞萍

【摘要】化學(xué)核心概念的教學(xué)效果關(guān)系到學(xué)生對知識的認知，并進而影響其知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與拓展。“氧化還原”作為中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的核心概念，本文結(jié)合實例挖掘其潛在的價值，發(fā)現(xiàn)其對化學(xué)反應(yīng)類別及其應(yīng)用學(xué)習(xí)、對化學(xué)物質(zhì)及其性質(zhì)學(xué)習(xí)、對研究物質(zhì)性質(zhì)思路和方法形成以及對實際現(xiàn)象和問題分析能力培養(yǎng)等方面發(fā)揮著引領(lǐng)作用，以期為教師在教學(xué)實踐中對核心概念的把握提供參考。

【關(guān)鍵詞】氧化還原 化學(xué)教學(xué) 引領(lǐng)作用

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）05-0167-01

“氧化還原”蘊含著精煉有序的“簡單美”和對立統(tǒng)一的“動態(tài)美”。它不僅在知識體系中占有舉足輕重的地位，還應(yīng)用到生產(chǎn)、生活及科研等多個領(lǐng)域，是中學(xué)化學(xué)課程中典型的核心概念，以此為例挖掘其在化學(xué)教學(xué)中的潛在價值，旨在為探究核心概念在化學(xué)教學(xué)中的引領(lǐng)作用提供新的思路。

一、對化學(xué)反應(yīng)類別及其應(yīng)用學(xué)習(xí)的引領(lǐng)作用

氧化還原概念的建立，能使學(xué)生以全新的思維看待化學(xué)反應(yīng)的類型。學(xué)生之前對化學(xué)反應(yīng)分類的認識有限，而現(xiàn)在學(xué)生能從微觀角度—依據(jù)有無電子的轉(zhuǎn)移將化學(xué)反應(yīng)分為氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)。而且，此前學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的微觀認識僅停留在原子間的重組；學(xué)習(xí)了氧化還原之后，建立了“原子在重組時是否發(fā)生電子轉(zhuǎn)移”這一全新的視角，拓展了其對化學(xué)反應(yīng)更為本質(zhì)的微觀認識。通過對氧化還原應(yīng)用價值的分析，能使學(xué)生初步構(gòu)建利用化學(xué)反應(yīng)的思維角度，如實現(xiàn)某物質(zhì)中相同元素不同價態(tài)間的轉(zhuǎn)化、不同形式能量的轉(zhuǎn)化、重要物質(zhì)的制備與合成等。

以《化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能》為例：自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)是構(gòu)成原電池的核心，教學(xué)時應(yīng)緊緊圍繞這個核心展開。首先組織學(xué)生分組實驗：①Zn片插入稀硫酸；②Cu片插入稀硫酸；③Zn片、Cu片同時插入稀硫酸；④用導(dǎo)線把Zn片、Cu片上端連接，一起插入稀硫酸。各組派代表描述實驗現(xiàn)象，分析原因。然后引導(dǎo)學(xué)生聚焦實驗④，分析其中的電子轉(zhuǎn)移并得出相關(guān)結(jié)論。在此基礎(chǔ)上便可進一步提出，若將電流計換成小燈泡，這就像一個電源向小燈泡供電，稱這樣的裝置為原電池。學(xué)生只有在結(jié)合氧化還原反應(yīng)以充分理解原電池的實質(zhì)之后，教師才能開展后續(xù)關(guān)于其形成條件的探究，在原電池、電解池等知識的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對氧化還原概念的理解顯得尤為重要，只有真正從微觀本質(zhì)上加以理解，才能在學(xué)習(xí)中游刃有余。

二、對化學(xué)物質(zhì)及其性質(zhì)學(xué)習(xí)的引領(lǐng)作用

氧化還原概念的建立，能使學(xué)生建立認識物質(zhì)類別和性質(zhì)的新視角。學(xué)生對物質(zhì)的認識局限于酸堿性、哪些物質(zhì)之間能發(fā)生反應(yīng)。學(xué)習(xí)該內(nèi)容之后，便能夠?qū)λ佑|的物質(zhì)建立氧化性和還原性的認識維度，并主動從氧化還原的角度進行分析。如學(xué)習(xí)了氧化還原概念后，學(xué)生能認識到大多數(shù)金屬具有還原性，而不是僅知道鐵、鋅等能與鹽酸反應(yīng)，即脫離具體的化學(xué)反應(yīng)而就物質(zhì)類別談性質(zhì)，更好地實現(xiàn)知識建構(gòu)。

以《溴、碘的提取》為例：該課時的教學(xué)要巧妙結(jié)合氧化還原反應(yīng)，引出溴、碘單質(zhì)及其化合物的學(xué)習(xí)，尤其是鹵素性質(zhì)的比較。首先設(shè)計三組探究實驗，學(xué)生在觀察現(xiàn)象、交流討論后做出總結(jié)。明確溴、碘的提取可以通過含溴離子或碘離子的溶液中加氯水來實現(xiàn)。然后從氧化還原的角度分析，得出三者的氧化性順序是Cl2>Br2>I2。引導(dǎo)學(xué)生回顧Cl2的化學(xué)性質(zhì)，并以此推測溴、碘分別與金屬、非金屬、水和堿等的反應(yīng)。學(xué)生在掌握Cl2性質(zhì)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)溴、碘的化學(xué)性質(zhì)，就如魚得水了。面對陌生的物質(zhì)，學(xué)生能否自主、能動地分析該物質(zhì)可能具有的性質(zhì)，是判斷學(xué)生是否已經(jīng)真正建立認識物質(zhì)分類和性質(zhì)新視角的重要依據(jù)。只有將某種化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)的學(xué)習(xí)上升到某類物質(zhì)性質(zhì)的學(xué)習(xí)，才能內(nèi)化為學(xué)生頭腦中的理性認識，提高分析問題的能力。

三、對研究物質(zhì)性質(zhì)思路和方法形成的引領(lǐng)作用

原先只能從物質(zhì)類別的角度認識其性質(zhì)，學(xué)習(xí)氧化還原概念后，學(xué)生能夠形成認識和研究物質(zhì)性質(zhì)的一般思路和方法。物質(zhì)含有可變價元素時，處于高價，則能夠降低，體現(xiàn)氧化性；處于低價，則能夠升高，具有還原性；處于中間價態(tài)，則同時具有氧化性和還原性。學(xué)生可以從中心元素的化合價預(yù)測其可能具有的性質(zhì)，再選擇合適的氧化劑或還原劑，設(shè)計實驗加以驗證。

以《硫及其含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化》為例：人類對硫元素的利用，本質(zhì)就是實現(xiàn)含硫物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化。演示實驗：①在Na2S溶液中滴加I2；②在H2S中滴加FeCl3溶液。學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩者均有黃色沉淀生成，并據(jù)此寫出反應(yīng)方程式。引導(dǎo)學(xué)生分析得出-2價的S是硫元素的最低價態(tài)，只具有還原性，可以通過加入合適的氧化劑，使-2價的S轉(zhuǎn)化為0價的S單質(zhì)。同理，再通過KMnO4與Na2SO4、H2S與H2SO4的反應(yīng)證明處于+4價的S同時具有氧化性和還原性。接著，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)測S單質(zhì)可能的性質(zhì)，并自行設(shè)計實驗加以驗證。學(xué)生在緊密結(jié)合氧化還原概念的基礎(chǔ)上，才能輕松地歸納出含硫物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化規(guī)律：S處在最高價只有氧化性，處在最低價只有還原性，處在中間價則既有氧化性，又有還原性；實現(xiàn)硫元素不同價態(tài)間的轉(zhuǎn)化可以通過氧化還原反應(yīng)得以實現(xiàn)。本課時重難點得以突破的同時，也為學(xué)生形成元素化合物學(xué)習(xí)的一般方法、構(gòu)建元素周期律奠定基礎(chǔ)。

四、對實際現(xiàn)象和問題分析能力培養(yǎng)的引領(lǐng)作用

通過氧化還原概念的學(xué)習(xí)，學(xué)生對于某些實際現(xiàn)象和問題的分析能力得到進一步發(fā)展。例如：對鐵生銹、蘋果切開易變黃、植物光合作用等現(xiàn)象的解釋；利用含高價元素的金屬礦物制備常用的金屬材料；以及常見化學(xué)電源的工作原理、人和動物對能量的消耗等等。真正將化學(xué)同自身生活經(jīng)驗和對周邊事物的觀察相結(jié)合，實現(xiàn)知識的良好建構(gòu)。

總之，核心概念（key concept）是學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的脊梁，具有超越課堂的遷移價值和應(yīng)用價值。在高中化學(xué)課程中，諸如“氧化還原”的核心概念很多，如物質(zhì)的量、離子反應(yīng)、化學(xué)平衡狀態(tài)等等。如何把握核心概念并深入挖掘其在整個化學(xué)教學(xué)中的潛在價值，對每位化學(xué)教育工作者都是一個挑戰(zhàn)。

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