基于發展核心素養的高中化學氧化還原反應教學策略

福建省福安市第三中學 林秋華

隨著新課程改革的深入推進，為了適應世界經濟發展對人才的培養要求，黨和國家提出要培養學生的核心素養。核心素養是使學生適應現代社會發展，以及學生的終身發展所需要的必備品格和關鍵能力，核心素養的培養在新一輪基礎教育課程改革中具有非常重要的地位。各學科要結合學科特點提出本學科核心素養體系，發揮學科的育人功能。

一、化學學科核心素養

普通高中化學課程標準專家組根據化學學科的培養目標和學科特質，提出高中化學學科的核心素養主要包括“宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、實驗探究與創新意識、科學精神與社會責任”。

學生發展核心素養必然要落實到學科教學中。實現化學核心素養培養的主要途徑是化學學科知識的教學，學生學習化學知識的主要資源是化學教材，因此在教材中應存在豐富的與學生核心素養發展聯系緊密的內容。為實現發展學科核心素養的目的，教師要深入研究課程標準，認真體悟化學學科核心素養的培養要求，創造性地開發和使用教材，分析學生的真實學情，圍繞化學學科核心素養精心設計教學內容。

二、基于發展學科核心素養的氧化還原反應教學策略

氧化還原反應是中學化學教學的重點和難點之一。氧化還原反應的學習不僅增加了學生對化學反應的認識角度，也豐富了對物質性質的認識。那么針對氧化還原反應這一重要教學內容，我們應該采取什么教學策略，才能提高學生化學學科核心素養呢？

1.化學觀念建構發展學科核心素養。

《高中化學課程標準》要求學生通過化學課程學習形成有關化學科學的基本觀念?；瘜W學科觀念是學生對化學學科本質規律，以及化學學科價值的基本認識，是在紛繁復雜的化學知識的基礎之上提煉出的化學本質規律?；瘜W觀念包括變化觀、微粒觀、守恒觀、分類觀等，它不但能提高學生的認知水平，而且能提高學生的思維能力，當學生面對真實情境中的問題時能應用化學學科知識分析并解決問題。

氧化還原反應的特征是元素化合價的變化，為了使學生理解得失電子與元素化合價變化的關系，設置一系列問題引導學生深入思考討論：

（1）2N a+Cl2=2N aCl是否是氧化還原反應？

（2）鈉、氯氣、氯化鈉分別是由什么微粒構成的？

（3）鈉原子與氯原子如何才能反應生成氯化鈉？請學生寫出鈉原子、氯原子、鈉離子、氯離子的結構示意圖，進行對比分析。學生根據初中學過的元素性質與原子最外層電子排布的關系，得出鈉原子最外層只有1個電子易失去1個電子形成N a+，氯原子最外層有7個電子易得到1個電子形Cl-,N a+和Cl-通過靜電作用形成穩定的氯化鈉。

（4）鈉和氯的化合價如何變化？為什么會發生這樣的變化？學生通過討論分析發現鈉失去了1個電子化合價從0變成+1，氯得到了1個電子化合價從0變成-1。再讓學生研究反應Zn+2H+=Zn2++H2↑中元素化合價變化與得失電子的關系，最后得出元素化合價變化與原子得失電子數目相等，而且得失電子數目是守恒的。

從原子、離子等微粒的角度，引導學生分析元素化合價變化與原子得失電子的關系，不但有利于理解氧化還原反應中元素化合價變化的本質原因，而且使學生能從微觀角度分析理解化學問題，形成微粒觀和守恒觀，從而促進學科核心素養的發展。

2.實驗探究發展學科核心素養。

化學是一門以實驗為基礎的科學。實驗探究在激發學生的學習興趣，創造使學生身臨其境的教學情境，開拓學生的思維，提高學生實驗探究技能等方面發揮著重要作用。實驗探究可以使學生掌握化學知識，培養科學的態度，養成嚴謹認真細致的習慣，對于發展學生的化學學科核心素養具有非常重要的價值。

當建立氧化還原反應等相關概念后，指導學生對鐵、氯化亞鐵和氯化鐵的氧化性和還原性進行探究實驗，能使學生深刻認識到氧化還原反應的功能和價值。教師通過以下步驟引導學生進行實驗探究：

（1）預測與假設。通過化合價預測鐵、氯化亞鐵、氯化鐵的氧化性和還原性。

（2）設計實驗方案。設置以下問題為學生進行實驗探究方案的設計做好鋪墊和準備。如何證明物質具有氧化性或者還原性？如何證明兩種物質之間發生氧化還原反應了？如何驗證溶液中含有Fe2+和Fe3+？教師提供試劑：稀硫酸、氯水、硫氰酸鉀溶液、鋅片、銅片，哪些試劑具有氧化性哪些具有還原性？引導學生如何選擇試劑。接著學生進行分組討論設計實驗方案，并交流設計的實驗方案，學生互相評價，教師進行實驗方案評價，要求學生改進實驗方案。

（3）進行實驗探究。教師提醒各小組學生注意實驗安全、實驗操作規范、防止污染等。要求學生注意觀察并記錄實驗現象，分析并寫出有關反應的化學方程式。

（4）表達與交流。請各小組匯報交流實驗結果，教師進行點評小結，并對各小組的表現進行評價。

通過以上探究活動，學生不但深刻理解了氧化還原反應的概念，而且提高了實驗探究能力。我們在教學過程中應該認真研究課程標準，結合教學內容和學生的認知能力，設計適合的探究實驗活動，認真組織并精心計劃實驗探究教學活動，鼓勵學生積極參與，促進化學學科核心素養的發展。

3.宏微結合發展核心素養。

在化學學習和研究過程中，我們經常先進行實驗探究，觀察并分析宏觀實驗現象，然后從分子、原子或離子等微觀的角度探討其現象的本質，得出物質變化的基本規律，并且用相關的化學符號來表達這些規律?；瘜W就是從宏觀、微觀、符號三個角度來研究物質及其變化的。通過宏觀辨識在獲取宏觀事實的基礎上進行分析推理，然后從微觀角度理解物質的組成和結構，形成宏觀微觀符號三重表征的化學學科思維，發展化學學科核心素養。

電子的轉移是學生看不到的，那么如何使學生理解氧化還原反應本質是電子的轉移？筆者設計了三個實驗，逐步引導學生通過宏觀現象探討其微觀本質。實驗一：將鋅片放入稀鹽酸中，觀察現象并寫出該反應的離子方程式，判斷該反應是否是氧化還原反應。實驗二：在鹽酸中再放入一塊銅片，觀察銅片上是否有氣泡冒出并分析原因。實驗三：將鋅片和銅片用銅導線相連接，并在兩者中間連接一個電流表，認真觀察銅片上是否有氣泡冒出，電流表的指針是否發生偏轉。Zn+2H+=Zn2++H2↑是氧化還原反應，但銅片不與稀鹽酸發生反應，銅片上為什么會產生氣泡呢？學生經過思考討論后認為，一定是溶液中的氫離子在銅片上得到電子而轉化為氫氣。銅片本身是不可能失去電子的，電子只能來至鋅片，同時又觀察到電流表的指針發生偏轉，導線中有電流通過說明導線中有電子的定向移動，所以鋅失去電子氫離子得到電子。教師進一步展示了電子在導線中移動的flash動畫，將微觀的電子移動宏觀化，使學生獲得形象直觀的認識。那么如何表示電子轉移的情況呢？引導學生用雙線橋法和單線橋法表示該反應的電子轉移情況。

通過觀察宏觀現象，深入分析實驗的微觀本質，學生仿佛看到了導線中的電子從鋅片上流到銅片上，然后用化學符號將這種電子轉移情況表述出來。經歷了這樣的自主討論和思維的過程，學生能自覺地從宏觀——微觀——符號三個視角分析和解決化學問題，并且將三者聯系起來，使三者能在真實的情景中發生相互轉化，從而達到發展化學學科核心素養的目的。

4.變化平衡發展學科核心素養。

變化觀念要求學生知道化學變化是化學科學的重要研究對象，化學變化種類繁多，要能從不同的視角進行分類研究，總結同一類反應的特征和規律。氧化還原反應的教學功能和價值之一就是要增加學生認識化學反應的視角。建立氧化還原反應概念后可以給學生多個不同的化學反應，要求學生根據不同的角度對這些反應進行分類。學生經過思考討論，可以從四大基本反應類型和氧化還原反應角度進行分類，引導學生根據自己的理解寫出化合反應、分解反應、置換反應、分解反應與氧化還原反應之間的關系。

平衡思想要求學生能用動態平衡、聯系發展和對立統一的觀點研究化學反應。氧化還原反應是個內涵豐富的概念群，存在多對聯系緊密而對立統一的概念，如氧化劑與還原劑、氧化性與還原性、氧化反應與還原反應、氧化產物與還原產物、得電子能力與失電子能力。教學過程中針對具體反應進行分析，然后引導學生將這些概念進行對比，理解概念的內涵和外延，不但有利于概念的掌握，而且能使學生形成辯證統一意識，發展學科核心素養。

5.模型認知發展學科核心素養。

模型認知要求學生能依據物質及其變化的信息建構模型，并用建模思想來解決復雜化學問題。建模思想就是在研究問題時將研究問題中的次要的因素去掉，提取出問題的本質，并用簡潔的關系示意圖概括地表示出復雜結構聯系的一種思維方法。雖然氧化還原反應中概念眾多，但是教師可以引導學生厘清概念，總結出基本規律，建立研究氧化還原反應的基本模型，（圖1）指導學生學習氧化還原反應。教師還可以通過典型的氧化還原反應的例子讓學生分析反應中元素化合價變化的規律，從而自主建構一些氧化還原反應模型，如歧化反應、歸中反應（圖2）等。除此以外，教師還可以引導學生建立氧化還原反應配平模型、得失電子守恒模型等。通過模型認知，培養學生建構模型和利用建模思想分析問題與解決問題的能力，從而發展學科核心素養。

圖1 氧化還原反應基本模型

圖2 歸中反應和歧化反應模型

三、結語與展望

以發展核心素養為基礎的化學課程學習，能夠幫助學生形成在陌生情景中解決問題的能力，也能使學生從化學的視角來解決與化學有關的社會問題，能堅持可持續發展的理念，感受化學對人類社會發展中的重要作用。培養學生化學核心素養不是一蹴而就的，我們要以課堂教學為培養學生核心素養的主陣地，在日常的教學中研究課程標準和省高中化學學科教學指導意見，結合化學學科核心素養的培養要求，挖掘其中與學科核心素養緊密聯系的教學素材和資源，精心進行教學設計和實施，從而發展學生的核心素養。

[1]楊梓生.對高中化學學科核心素養的認識[J].中學化學教學參考，2016（8）.

[2]周業虹.基于發展化學學科核心素養的教學設計案例分析[J].化學教學，2016（8）.

本文系全國教育科學“十三五”規劃2017年度教育部重點課題“基于核心素養視域下教材二次開發研究”（課題批準號為DHA170421）階段性成果之一。