用探究發現來解決初高中化學概念的銜接問題

樊北芳

摘要：文章在分析初高中銜接時“氧化還原反應”概念學習障礙的基礎上，探究概念建構的有效策略，在充分挖掘已有的化學知識和生活經驗的基礎上，讓學生通過探究來實現概念的主動建構。

關鍵詞：氧化還原反應；學習障礙；策略分析；探究

文章編號：1008-0546（2014）04-0017-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學概念是中學化學知識的最基本的內容之一，想學習好化學，培養一定程度的的探究化學問題的能力，就必須要掌握好化學概念。所以，化學概念的教學是化學教學研究的非常重要課題。《普通高中化學課程標準》就明確指出：高中的化學教師應當注重與初中課程教學的銜接問題，在教學內容的處理上要關注整體性，構建促進學生主動學習的教學情景，積極引導學生參與活動探究，使學生的學習興趣得以激發。《普通高中化學課程標準》為我們指明了教學方向，即做好初高中化學概念的教學銜接是有效進行高中化學教學的根本。

一、“氧化還原反應”概念學習障礙的分析

“氧化還原反應”和其應用貫穿整個中學化學學科的知識體系中，由于概念比較抽象，學生對“氧化還原反應”的認識和理解存在較大的困難。而另一方面“氧化還原”概念又是中學化學基礎理論體系之中十分重要的一部分。氧化還原概念是學生能有效學習元素及其化合物性質的理論基礎，同時也是引導學生探究、推斷物質性質的重要依據之一，是學生必須學會、必須掌握應用的化學知識。

1. 概念認知的心理內部表征

所謂“氧化還原反應”概念的“難”，是指高一學生在概念學習過程中存在理解困難和名詞混淆不清等方面的障礙，從而導致了學習和建構的困難。理解概念就是形成和建構科學合理的概念心理的內部表征，準確地理解概念就意味著形成了正確的內部表征。心理內部表征就是一種心理活動，人們運用形象、文字、符號等多種形式來表示外部的各種信息，并將它們聯系成有內在意義的知識結構的認知活動。心理內部表征同時也是一種認知活動的結果，即經過前面的認知活動而在大腦中產生的知識結構。高一學生在初中階段進行氧化還原反應相關概念的學習，在頭腦中建構概念的方面存在很大的差異，有的可獲得準確的概念同時形成有效的概念的內部表征，能夠將它存儲在長時記憶，在問題解決時及時提取和使用。但也有一些學生概念接受困難，表現為不理解或者理解困難。如果學生原有的認知結構能夠同化和順應新概念成為自己知識結構的組成部分，并與其他知識形成密切的關聯，則意味著學生“理解”概念；反之，就意味學生不理解概念或者概念理解產生困難。

2. 概念認知本身的微觀特征

從化學學科知識本身來看，“氧化還原反應”概念的微觀性也導致其“難學”，化學學科的特點之一就是用化學符號從微觀層面簡明科學地描述宏觀現象和變化規律，這種描述的能力也是化學學習重要培養目標之一，例如燃燒、生銹屬于宏觀層面的現象；分子、原子微粒排列及其運動是微觀層面上的現象；元素符號、分子式、結構式和化學方程式是化學符號層面上的形式。但是，研究表明，初中學生在有關化學符號層面上的表征方式很困難。當大部分學生看到“Cu Cu2+”和“Fe2O3+3CO2[=][△]Fe+3CO2”等化學符號時，雖然能夠對這些現象做宏觀上描述，但不卻能從微觀層面上做出較合理的解釋，描述這些符號所隱含的物質結構及“氧化還原反應”概念的屬性。筆者通過多年教學發現一部分學生在初中化學課程結束后，僅將化學式看作物質的名稱或簡寫，將化學方程式看作機械的“公式”，有相當一部分學生不能將化學方程式與物質變化的微觀實質聯系起來，這將妨礙他們深層次地理解“氧化還原反應”。

二、“氧化還原反應”概念在銜接時的教學策略的分析

1. “氧化還原反應”的教學策略

綜合分析高一學生在“氧化還原”認知上的上述特征，筆者認為，對于高一學生而言，影響概念學習的最大的障礙來自于兩點：一是促進“氧化還原反應”學習積極主動發生的因素——概念價值的認可，即為什么從化合價升降的角度學習氧化還原，它對于我們的學習和研究到底有什么樣的意義？二是氧化還原反應概念形成方法的問題？理清了這兩個問題，具體的概念問題也就迎刃而解了。

“氧化還原反應”是從元素化合價升降的角度認識化學反應的本質的，所以教學中最關鍵的一步是將學生的思維導向反應中元素的化合價。從氧化還原反應的學習屬性看，它是從化學反應中元素化合價變化的角度認識化學反應本質而形成的概念，是定義性概念。定義性概念的學習過程是學生通過對實例的觀察和分析，形成對某一類事物的特征的概括。直接觀察不能得到元素的化合價的變化，就需要引導學生在分析多個化學反應中元素化合價變化的基礎上，才能構建出氧化還原反應概念。引導學生思維的最有效方法是創設問題情景，激活學生的思維。讓學生主動思考探究問題的可能研究方向，再確定從元素化合價升降的角度去進行具體的研究。

2. “氧化還原反應”概念銜接探究學習情景設計（片段）

情景一：“氧化還原反應”概念的引入

創設情景：“魔術表演”

教師演示：藍瓶子趣味實驗

PPT展示：藍瓶子實驗的相關資料

教師點撥：想想看藍瓶子顏色變化的原因是什么？

學生探究：

PPT揭秘：亞甲藍又稱亞甲基藍（C16H18ClN3S），是一種暗綠色晶體，在堿性溶液中，藍色的亞甲基藍就容易被葡萄糖還原成無色亞甲基白。振蕩后，由于溶液與空氣接觸面積變大，溶液中O2溶解量就增多，O2把亞甲基白氧化為亞甲基藍，溶液又呈藍色。靜置時，由于有一部分溶解的O2逸出，亞甲基藍又還原為亞甲基白。重復上述操作，藍色—無色交替出現。這叫做亞甲基藍的化學振蕩。顏色交替出現是反應體系交替發生還原與氧化反應的結果。

過渡：氧化還原反應是一類非常重要的反應類型，人類在生產、生活乃至人體生命過程的新陳代謝中都離不開氧化還原反應，你還知道生活中有哪些反應是氧化還原反應嗎？什么樣的反應叫氧化還原反應呢？

情景二：“氧化還原反應”概念的界定

創設情景：PPT展示六張常見化學反應的圖片

①銅片在空氣中氧化

②氫氣還原氧化銅

③鐵片與硫酸銅溶液反應

④鈉與氯氣反應

⑤一氧化碳還原氧化鐵

⑥氯化鐵溶液和氫氧化鈉溶液反應

過渡：請寫出相對應的化學方程式，并根據所學知識，多種角度對反應進行分類。

探究活動：

①2Cu+O2[=][△]2CuO（化合反應、氧化反應、還原反應）

②H2+ CuO[=][△]CuO+H2O（置換反應、氧化反應、還原反應）

③Fe+CuSO4[=]FeSO4+Cu（置換反應、離子反應）

④2Na+Cl2[=][△]NaCl（化合反應）

⑤3CO+Fe2O3[=][△]2Fe+3CO2（氧化反應、還原反應）

⑥FeCl3+NaOH[=]3NaCl+Fe（OH）3↓（復分解反應、離子反應）

投影：學生所寫化學方程式

探究小結：可見，四種基本反應類型并不能對應所有的化學反應類型。依據不同的分類標準，化學反應還有其他的分類標準。例如，依據在溶液中有無離子反應，可將化學反應分為離子反應和非離子反應。也可以從得氧和失氧的角度將反應分為氧化反應和還原反應。有①②⑤可知氧化、還原反應同時發生，就好像購買商品，有“買”有“賣”。

提問：這些化學反應，還有有哪些共同點和不同點？

教師點撥：從化合價角度

探究活動：反應前后元素化合價是否有變化（在化學方程式中標出變價元素的化合價）

探究小結：

（板書）氧化還原反應的定義：元素化合價發生變化的反應

氧化還原反應的特征：化學反應過程中元素的化合價改變

PPT展示：寫出符合下列條件的有關化學方程式，判斷其是否是氧化還原反應：

①兩種單質化合；兩種化合物化合；單質和化合物化合

②有兩種生成物的分解反應；有三種生成物的分解反應

③金屬單質置換非金屬單質；金屬單質置換金屬單質

④復分解反應

探究活動：用圖形表示氧化還原反應與四個基本反應類型的關系

探究小結：置換反應一定是氧化反應；有單質參加的化合反應是氧化還原反應；有單質生成的分解反應是氧化還原反應；復分解反應一定不是氧化還原反應。

情景三：“氧化還原反應”概念的應用

創設情景：鋼鐵會生銹，人也會“生銹”

探究活動：搜集素材，了解人體疾病、老化與氧化還原反應的關系，以班級為單位辦一張題為“如何永葆青春活力”的手抄報。

探究小結：（視頻展示）鋼鐵的腐蝕、工業用電解法制造金屬Na、工業合成氨氣、接觸法制硫酸、氯堿工業；農業生產中綠色植物的光合作用；日常生活中使用的干電池、蓄電池都涉及到“氧化還原反應”。

…………

學生通過上述探究過程，基本理清了“氧化還原反應”概念的特征，在此基礎上，通過閱讀課本，概念辨析和習題練習等教學環節，達到規范概念表達、建立概念關系、完整概念意義建構的目的。

3. 案例的設計分析

“氧化還原反應”聯系到生產、生活及科研領域，在中學教學中有非常重要的地位，同時也是學生較難掌握的內容之一，本設計在教學策略上通過對已有化學知識和日常生活經驗的探究，運用真實的化學事實情景，引導學生開展探究性學習獲取知識。

情景一的“魔術表演”——有趣的實驗將學生引入“氧化還原”的奇妙的空間里，獨特的現象，能激發學生進一步學習的性趣，通過探究活動尋找生活中各種各樣的氧化還原反應。從而進入了一個豐富的化學世界，揭示了“氧化還原反應”存在的普及性，應用的廣泛性，自然激發了學生學習該概念的熱切性。

在初中，學生已經從得氧和失氧的角度對“氧化還原反應”有所認識，這對他們構建“氧化還原反應”的概念有正反兩方面的影響，因此，筆者認為教師一定要處理好教學進行的程序。情景二的設計就是為了與學生原有的初中知識進行合理的銜接，使“氧化還原反應”這部分知識能來源所知又高于所知，以減輕學生進入高中學校的不適應感，過程中要善于激發學生思維中矛盾點，引出高一學生對“氧化還原反應”進一步的認識。要通過學生自己用圖形來表示“氧化還原”與基本反應類型之間的相互關系。通過舉例、分析和討論方程式培養學生宏觀物質和微觀結構之間的轉化，抽象思維和形象思維之間的轉化。

情景三提供給學生一個聯系生活和開展實踐活動的課題，把學習的知識放到實踐中提煉和再學習，并將自己的所學變成了一份看得見的成果。讓學生辯證地認識和了解“氧化還原反應”給人類帶來的危害和防止方法，使學生樹立對立統一的辯證唯物主義觀點。

總之，新課程中高中化學教師應樹立初高中化學概念銜接的觀點，轉換化學概念教學的觀念，在“氧化還原反應”概念的教學中，應當遵循學生的認識規律，由表及里地層層推進，循序漸進，這樣才能激發學生的興趣，讓學生自己思考、推理、判斷和概括總結，參與探究活動，這樣才有利于學生對“氧化還原反應”概念特征的理解與掌握。在教學過程中，要注意“氧化還原反應”概念的發展，同時結合元素化合物知識，逐漸遷移和深化，在探究活動時及時歸納小結，才能讓學生把握重點，提升學習能力。

參考文獻

[1] 王祖浩. 普通高中課程標準試驗教科書化學1 （必修）[M]. 南京：江蘇教育出版社，2009

[2] 中華人民共和國教育部. 普通高中化學課程標準 （實驗）[S]. 北京：人民教育出版社，2003

情景二：“氧化還原反應”概念的界定

創設情景：PPT展示六張常見化學反應的圖片

①銅片在空氣中氧化

②氫氣還原氧化銅

③鐵片與硫酸銅溶液反應

④鈉與氯氣反應

⑤一氧化碳還原氧化鐵

⑥氯化鐵溶液和氫氧化鈉溶液反應

過渡：請寫出相對應的化學方程式，并根據所學知識，多種角度對反應進行分類。

探究活動：

①2Cu+O2[=][△]2CuO（化合反應、氧化反應、還原反應）

②H2+ CuO[=][△]CuO+H2O（置換反應、氧化反應、還原反應）

③Fe+CuSO4[=]FeSO4+Cu（置換反應、離子反應）

④2Na+Cl2[=][△]NaCl（化合反應）

⑤3CO+Fe2O3[=][△]2Fe+3CO2（氧化反應、還原反應）

⑥FeCl3+NaOH[=]3NaCl+Fe（OH）3↓（復分解反應、離子反應）

投影：學生所寫化學方程式

探究小結：可見，四種基本反應類型并不能對應所有的化學反應類型。依據不同的分類標準，化學反應還有其他的分類標準。例如，依據在溶液中有無離子反應，可將化學反應分為離子反應和非離子反應。也可以從得氧和失氧的角度將反應分為氧化反應和還原反應。有①②⑤可知氧化、還原反應同時發生，就好像購買商品，有“買”有“賣”。

提問：這些化學反應，還有有哪些共同點和不同點？

教師點撥：從化合價角度

探究活動：反應前后元素化合價是否有變化（在化學方程式中標出變價元素的化合價）

探究小結：

（板書）氧化還原反應的定義：元素化合價發生變化的反應

氧化還原反應的特征：化學反應過程中元素的化合價改變

PPT展示：寫出符合下列條件的有關化學方程式，判斷其是否是氧化還原反應：

①兩種單質化合；兩種化合物化合；單質和化合物化合

②有兩種生成物的分解反應；有三種生成物的分解反應

③金屬單質置換非金屬單質；金屬單質置換金屬單質

④復分解反應

探究活動：用圖形表示氧化還原反應與四個基本反應類型的關系

探究小結：置換反應一定是氧化反應；有單質參加的化合反應是氧化還原反應；有單質生成的分解反應是氧化還原反應；復分解反應一定不是氧化還原反應。

情景三：“氧化還原反應”概念的應用

創設情景：鋼鐵會生銹，人也會“生銹”

探究活動：搜集素材，了解人體疾病、老化與氧化還原反應的關系，以班級為單位辦一張題為“如何永葆青春活力”的手抄報。

探究小結：（視頻展示）鋼鐵的腐蝕、工業用電解法制造金屬Na、工業合成氨氣、接觸法制硫酸、氯堿工業；農業生產中綠色植物的光合作用；日常生活中使用的干電池、蓄電池都涉及到“氧化還原反應”。

…………

學生通過上述探究過程，基本理清了“氧化還原反應”概念的特征，在此基礎上，通過閱讀課本，概念辨析和習題練習等教學環節，達到規范概念表達、建立概念關系、完整概念意義建構的目的。

3. 案例的設計分析

“氧化還原反應”聯系到生產、生活及科研領域，在中學教學中有非常重要的地位，同時也是學生較難掌握的內容之一，本設計在教學策略上通過對已有化學知識和日常生活經驗的探究，運用真實的化學事實情景，引導學生開展探究性學習獲取知識。

情景一的“魔術表演”——有趣的實驗將學生引入“氧化還原”的奇妙的空間里，獨特的現象，能激發學生進一步學習的性趣，通過探究活動尋找生活中各種各樣的氧化還原反應。從而進入了一個豐富的化學世界，揭示了“氧化還原反應”存在的普及性，應用的廣泛性，自然激發了學生學習該概念的熱切性。

在初中，學生已經從得氧和失氧的角度對“氧化還原反應”有所認識，這對他們構建“氧化還原反應”的概念有正反兩方面的影響，因此，筆者認為教師一定要處理好教學進行的程序。情景二的設計就是為了與學生原有的初中知識進行合理的銜接，使“氧化還原反應”這部分知識能來源所知又高于所知，以減輕學生進入高中學校的不適應感，過程中要善于激發學生思維中矛盾點，引出高一學生對“氧化還原反應”進一步的認識。要通過學生自己用圖形來表示“氧化還原”與基本反應類型之間的相互關系。通過舉例、分析和討論方程式培養學生宏觀物質和微觀結構之間的轉化，抽象思維和形象思維之間的轉化。

情景三提供給學生一個聯系生活和開展實踐活動的課題，把學習的知識放到實踐中提煉和再學習，并將自己的所學變成了一份看得見的成果。讓學生辯證地認識和了解“氧化還原反應”給人類帶來的危害和防止方法，使學生樹立對立統一的辯證唯物主義觀點。

總之，新課程中高中化學教師應樹立初高中化學概念銜接的觀點，轉換化學概念教學的觀念，在“氧化還原反應”概念的教學中，應當遵循學生的認識規律，由表及里地層層推進，循序漸進，這樣才能激發學生的興趣，讓學生自己思考、推理、判斷和概括總結，參與探究活動，這樣才有利于學生對“氧化還原反應”概念特征的理解與掌握。在教學過程中，要注意“氧化還原反應”概念的發展，同時結合元素化合物知識，逐漸遷移和深化，在探究活動時及時歸納小結，才能讓學生把握重點，提升學習能力。

參考文獻

[1] 王祖浩. 普通高中課程標準試驗教科書化學1 （必修）[M]. 南京：江蘇教育出版社，2009

[2] 中華人民共和國教育部. 普通高中化學課程標準 （實驗）[S]. 北京：人民教育出版社，2003

情景二：“氧化還原反應”概念的界定

創設情景：PPT展示六張常見化學反應的圖片

①銅片在空氣中氧化

②氫氣還原氧化銅

③鐵片與硫酸銅溶液反應

④鈉與氯氣反應

⑤一氧化碳還原氧化鐵

⑥氯化鐵溶液和氫氧化鈉溶液反應

過渡：請寫出相對應的化學方程式，并根據所學知識，多種角度對反應進行分類。

探究活動：

①2Cu+O2[=][△]2CuO（化合反應、氧化反應、還原反應）

②H2+ CuO[=][△]CuO+H2O（置換反應、氧化反應、還原反應）

③Fe+CuSO4[=]FeSO4+Cu（置換反應、離子反應）

④2Na+Cl2[=][△]NaCl（化合反應）

⑤3CO+Fe2O3[=][△]2Fe+3CO2（氧化反應、還原反應）

⑥FeCl3+NaOH[=]3NaCl+Fe（OH）3↓（復分解反應、離子反應）

投影：學生所寫化學方程式

探究小結：可見，四種基本反應類型并不能對應所有的化學反應類型。依據不同的分類標準，化學反應還有其他的分類標準。例如，依據在溶液中有無離子反應，可將化學反應分為離子反應和非離子反應。也可以從得氧和失氧的角度將反應分為氧化反應和還原反應。有①②⑤可知氧化、還原反應同時發生，就好像購買商品，有“買”有“賣”。

提問：這些化學反應，還有有哪些共同點和不同點？

教師點撥：從化合價角度

探究活動：反應前后元素化合價是否有變化（在化學方程式中標出變價元素的化合價）

探究小結：

（板書）氧化還原反應的定義：元素化合價發生變化的反應

氧化還原反應的特征：化學反應過程中元素的化合價改變

PPT展示：寫出符合下列條件的有關化學方程式，判斷其是否是氧化還原反應：

①兩種單質化合；兩種化合物化合；單質和化合物化合

②有兩種生成物的分解反應；有三種生成物的分解反應

③金屬單質置換非金屬單質；金屬單質置換金屬單質

④復分解反應

探究活動：用圖形表示氧化還原反應與四個基本反應類型的關系

探究小結：置換反應一定是氧化反應；有單質參加的化合反應是氧化還原反應；有單質生成的分解反應是氧化還原反應；復分解反應一定不是氧化還原反應。

情景三：“氧化還原反應”概念的應用

創設情景：鋼鐵會生銹，人也會“生銹”

探究活動：搜集素材，了解人體疾病、老化與氧化還原反應的關系，以班級為單位辦一張題為“如何永葆青春活力”的手抄報。

探究小結：（視頻展示）鋼鐵的腐蝕、工業用電解法制造金屬Na、工業合成氨氣、接觸法制硫酸、氯堿工業；農業生產中綠色植物的光合作用；日常生活中使用的干電池、蓄電池都涉及到“氧化還原反應”。

…………

學生通過上述探究過程，基本理清了“氧化還原反應”概念的特征，在此基礎上，通過閱讀課本，概念辨析和習題練習等教學環節，達到規范概念表達、建立概念關系、完整概念意義建構的目的。

3. 案例的設計分析

“氧化還原反應”聯系到生產、生活及科研領域，在中學教學中有非常重要的地位，同時也是學生較難掌握的內容之一，本設計在教學策略上通過對已有化學知識和日常生活經驗的探究，運用真實的化學事實情景，引導學生開展探究性學習獲取知識。

情景一的“魔術表演”——有趣的實驗將學生引入“氧化還原”的奇妙的空間里，獨特的現象，能激發學生進一步學習的性趣，通過探究活動尋找生活中各種各樣的氧化還原反應。從而進入了一個豐富的化學世界，揭示了“氧化還原反應”存在的普及性，應用的廣泛性，自然激發了學生學習該概念的熱切性。

在初中，學生已經從得氧和失氧的角度對“氧化還原反應”有所認識，這對他們構建“氧化還原反應”的概念有正反兩方面的影響，因此，筆者認為教師一定要處理好教學進行的程序。情景二的設計就是為了與學生原有的初中知識進行合理的銜接，使“氧化還原反應”這部分知識能來源所知又高于所知，以減輕學生進入高中學校的不適應感，過程中要善于激發學生思維中矛盾點，引出高一學生對“氧化還原反應”進一步的認識。要通過學生自己用圖形來表示“氧化還原”與基本反應類型之間的相互關系。通過舉例、分析和討論方程式培養學生宏觀物質和微觀結構之間的轉化，抽象思維和形象思維之間的轉化。

情景三提供給學生一個聯系生活和開展實踐活動的課題，把學習的知識放到實踐中提煉和再學習，并將自己的所學變成了一份看得見的成果。讓學生辯證地認識和了解“氧化還原反應”給人類帶來的危害和防止方法，使學生樹立對立統一的辯證唯物主義觀點。

總之，新課程中高中化學教師應樹立初高中化學概念銜接的觀點，轉換化學概念教學的觀念，在“氧化還原反應”概念的教學中，應當遵循學生的認識規律，由表及里地層層推進，循序漸進，這樣才能激發學生的興趣，讓學生自己思考、推理、判斷和概括總結，參與探究活動，這樣才有利于學生對“氧化還原反應”概念特征的理解與掌握。在教學過程中，要注意“氧化還原反應”概念的發展，同時結合元素化合物知識，逐漸遷移和深化，在探究活動時及時歸納小結，才能讓學生把握重點，提升學習能力。

參考文獻

[1] 王祖浩. 普通高中課程標準試驗教科書化學1 （必修）[M]. 南京：江蘇教育出版社，2009

[2] 中華人民共和國教育部. 普通高中化學課程標準 （實驗）[S]. 北京：人民教育出版社，2003