氧化還原反應“系統分步掌握模式”課程方案設計及實踐研究

【摘要】氧化還原是高中化學的重要概念，是初中化學到高中化學的重要轉折性概念，歷來是高一教學的重難點。傳統課程就氧化還原反應概念掌握的設計存在時間超前、概念密集、難度集中等不利于學生建構的弊端。結合課程開發實踐，對于氧化還原反應的概念建構進行了新的課程設計，突出了系統布局、分步建構和逐步達成的課程安排，取得了良好的教學效果。

【關鍵詞】氧化還原 課程開發

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）48-0139-02

氧化還原概念是高中化學的重要概念，是理解元素及其化合物性質的觀念基礎。在初中化學中，學生對化學反應的理解停留在“形式運算”階段，即從“拆分和組合”來理解化學反應。這種“形式運算”甚至是根深蒂固的，以至于有些高一學生會寫出諸如：“Al+3NaOH 3Na+Al（OH）3”和“NaOH+Cl2 NaClO+HCl”這樣的反應方程式。可見，要實現學生從“形式運算”到“實質運算”（氧化還原）的轉變，氧化還原的概念建構是至關重要的。然而，現有的教材對氧化還原概念掌握的設計還存在一些不足，不能完全適應所有學生的學習需要。因此，對氧化還原概念掌握進行校本化的課程重新規劃和開發，使之更加適合于本校學生的發展就顯得十分必要。

1.氧化還原反應“集中掌握”傳統課程模式的弊端

現有教材對氧化還原概念掌握設計上主要存在的問題是“時間超前”、“概念密集”和“難度集中”等問題。表1列出了三種版本高中教材（必修1）對于氧化還原反應概念的布局。

表1 三種版本高中教材（必修1）中“氧化還原”概念課程布局

三種版本的教材對氧化還原的課程布局的共同點是：在展開元素及其化合物學習之前，作為一個預備性的概念，試圖讓學生集中掌握，以便于對后續的元素及其化合物的學習起到一個觀念統攝的作用。然而，實際教學中，氧化還原反應的概念掌握上的問題恰恰出在“集中掌握”上。首先，氧化還原反應概念涉及到“化合價變化分析”、“電子得失分析”、“氧化劑”、“還原劑”、“氧化性”、“還原性”、“氧化反應”、“還原反應”、“氧化產物”和“還原產物”等等概念，應該說，氧化還原反應是一個“概念群”，并不是一個單一概念。這就決定了一次性“集中掌握”要遭遇這些概念群在學習心理上的“密集阻止”，就是容易混亂、混淆。難怪有不少學生學了三年的化學最終還是把“氧化”和“還原”乾坤顛倒。其次，氧化還原反應“概念群”均極具抽象性。它涉及到思維對象的選定、“主動語態”和“被動語態”的語義轉換、“狀態概念”和“過程概念”的運用等范疇，這些對于剛剛跨入高中的抽象思維能力還很薄弱的學生們來說，難度是可想而知的。

受到傳統課程思維慣性的影響，對于氧化還原概念，不管是現行的教材還是教學中的實際執行的課程，都仍然延續了幾十年一貫的“集中掌握”的課程模式。多年的教學實踐反復證明，氧化還原概念的“集中掌握”課程模式無法得到滿意的教學效果，無法真正地幫助學生形成牢固的能夠進行“實質運算”的概念，大多流于死記硬背。新世紀課程改革以來，出現了一些課程創新的舉措（比如蘇教版教材對氧化還原的掌握采用了多段式的課程設計嘗試），但是，在實際教學中所實行的課程并沒有得到實質的改變。在一些學校，根深蒂固的“一步到位”的課程思維仍牢牢占據著統治地位（所謂“一步到位”即在第一次講授氧化還原反應時就從概念、電子計算、方程式配平等追求一次完成，這種“一步到位”式的講授，對學生的后續學習產生了很大的心理困擾和自我懷疑）。這在一定程度上影響了學生對于化學學科的學習興趣的形成。

2.氧化還原反應“系統分步掌握”模式的理念與課程設計

“系統分步布局”的課程設計理念強調如下幾個方面：①氧化還原反應概念群的層次和結構；②重視學習心理上的難易層次和可學習程度的層次；③重視學習經驗的累積效應、疊加效應對概念形成的作用；④重視提供足夠的時間滿足學生建構概念過程中所必須進行的反思和確認。根據這些原則，依托蘇教版教材，將氧化還原概念掌握設計嵌入到主干課程中，形成如下課程方案（見圖1）

相較于“集中掌握”方式，本課程方案將概念建構的時間跨度擴大為一個學期，留給學生足夠的消化吸收和回味反思的時間，實踐中取得了良好的效果。在課程“概念發展”的安排上，結合氯氣的性質重點建構了氧化性的概念，結合金屬鈉的性質重點建構了還原性的概念。把氧化性概念和還原性概念確立為氧化還原概念群的基礎概念。在氧化還原概念群中，之所以眾多概念容易混淆，是因為這些概念均過于抽象，沒有一個是“實在”的概念作為思維的憑借。因此，結合氯氣和金屬鈉性質學習的展開，通過獲得氯氣容易得電子和金屬鈉容易失電子的充分的感性認識，以此為基礎，引導學生建構“氧化性”和“還原性”兩個“實在”概念，打下了牢固的概念基石，那么其他概念的推衍就有了可靠的基礎，學習起來自然就比較輕松。此外，在概念發展的高級階段，課程強調了對“狀態概念”和“過程概念”的區分。氧化劑和還原劑是反應前的“狀態”概念，氧化反應和還原反應則是連接了“起點”（反應物）和“終點”（生成物）的“過程”概念。長期的教學經驗表明，很多學生因為沒有區分“狀態”和“過程”因而造成概念混亂。在概念發展的最高階段，強調氧化還原概念中所蘊含的思維方法，即“一體兩面”的角度變換的方法和思維對象轉變的方法。

經過高一一個學期左右的分步式概念建構課程實踐，在極大的程度上轉變了傳統課程中學生氧化還原學習困難的被動局面，幾乎沒有學生認為氧化還原難學（極少數認為困難是因為個別教師堅持“集中掌握”課程所造成），學生們充分體驗了建構概念的過程，領悟到概念建構過程中所蘊含的思維方法。這是“集中掌握”的課程設計所難以做到的。由于分步式掌握能夠化整為零，便于將概念建構過程滲透到其他主干課程之中，在整體上比“集中掌握”式課程要節省一周的課時，真正實現了“好”和“省”。

3.氧化還原反應概念“系統分步掌握”模式的教學策略

“系統分步掌握”模式的課程規劃需要相應的有效教學策略與之相互配合。這些教學策略主要包括如下幾個方面。

首先，需要抓住氧化還原反應概念群中的核心概念進行教學。“氧化性”和“還原性”是氧化還原概念群的基礎概念和核心概念。這兩個基礎核心概念需要通過實踐獲得足夠的感性認識，再對感性資料進行歸納獲得理性的抽象，其概念建構的規律是由表及里的抽象過程。因此，對于“氧化性”和“還原性”這兩個基礎核心概念的建構是需要一定的時間跨度和一定的感性認識的積累作為基礎的。傳統課程的“集中掌握”模式恰恰是大大壓縮了這個感性認識的階段，急功近利地希望一步跨入理性抽象的高級階段，結果往往是欲速則不達。教學實踐中，將“氧化性”建立在氯氣性質的歸納抽象基礎之上，將“還原性”的概念建立在“金屬鈉的性質”的歸納抽象基礎之上。傳統的“集中掌握”模式因為在同一時間點同時講授“氧化性”和“還原性”，因為“近因效應”的存在，極易造成混淆。因此，在課程時段上分開建構，依托感性認識，分步達成就能有效避開“近因效應”的干擾。事實證明，只要非常扎實地打下了“氧化性”和“還原性”這兩個基礎核心概念，其他的“相關概念”和“發展概念”才有依托，學習的難度才會大幅度降低。

其次，需要抓住氧化還原反應概念群中的“狀態概念”和“過程概念”。“狀態概念”包括“氧化劑”、“還原劑”、“氧化產物”和“還原產物”，而“過程概念”則包括“氧化反應”和“還原反應”。“狀態概念”和“過程概念”都是用于對具體氧化還原反應進行分析的工具性概念。將起點狀態和終點狀態聯系起來，就是一個對過程的描述。對于氧化還原反應，需要從兩個角度進行兩種過程的分析，這是一種“一體兩面”的邏輯思辨模式，是一種高度抽象的思維方式，具有“思維技能”、“思維方法”和“思維方式”等本質屬性。傳統“集中掌握”模式誤將這些“思維技能”和“思維方式”屬性的概念當作陳述性知識，希望在短時間內傳授（口訣式教學是其典型代表），顯然不可能達到理想的效果，也難以發揮在概念建構過程中發展邏輯思辨能力和思維方式訓練的價值。實際上，思維技能、思維方法和思維方式的訓練和養成是一項長期的工作，絕不可能在短期內形成。心理學的研究證明，技能的掌握需要足夠的時間和足夠的訓練量，而思維方法和思維方式的轉變則需要更長的時間。傳統“集中掌握”課堂上學生貌似已經掌握，但這往往是一種假象。在本課題組課程創新實踐中，將氧化還原反應分析（狀態概念和過程概念，雙線橋法）的課程內容安排在兩個多月的時間跨度內學習，長期滲透直至熟練掌握，給學生留下足夠的歷練時間，為學生內化思維方法和思維方式提供了有利的條件。

參考文獻：

[1]愈紅珍.教材二次開發的涵義與本質.課程·教材·教法，2005（12）

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

[3]趙多山.談校本課程的開發.教育探索，2002（12）

[4]魏愛民.高中化學新課程的二次開發研究.化學教育，2008（6）