人教版《氧化還原反應》章節編寫的思考與研究

高文蕾　唐安平

摘 要 氧化還原反應是高中化學非常重要的基礎知識之一。作為主線，氧化還原反應串聯起高中范圍內大量的重難點內容。氧化還原反應一章因概念眾多、容易混淆、錯綜復雜且聯系抽象的電子得失而難度很大。本文以普通高中課程標準試驗教科書化學必修1為參考，研究與思考了現行教科書中氧化還原反應一章的編寫，探討了教科書如何呈現氧化還原反應重點內容，并且對先行教科書提出一些編寫上的看法。

關鍵詞 高中化學 氧化還原反應 教材編寫

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.01.009

Reflection and Research on the Compilation of Chapter

"Redox Reaction" of PEP

GAO Wenlei， TANG Anping

（School of Chemistry and Chemical Engineering， Hunan University of Science and Technology， Xiangtan， Hunan 411201）

Abstract Redox reaction is one of the fundamental basics of high school chemistry. As the main line， the redox reaction links with a large number of high and mid-range heavy and difficult content. Because of many concepts， the chapter of redox reaction is easy to confuse， complex and abstract electronic contact gains and losses very difficult. In this paper， the standard high school curriculum standard chemistry textbook 1 as a reference， the study and thinking of the current textbook redox reaction chapter preparation， discusses the textbook how to present the redox reaction key content， and the first textbook put forward some written views.

Keywords high school chemistry； redox reaction； textbook preparation

氧化還原反應作為高中化學學習的兩條主線之一，和離子反應一樣，貫穿了整個高中教材的始末。它是學生認識物質性質，實現物質轉化的核心概念之一。①通過對氧化還原反應概念和本質的學習，學生學會判斷電子怎樣發生轉移以及物質發生的是氧化反應還是還原反應，能夠判斷反應物中的還原劑以及氧化劑。尤為關鍵的是，學生能夠判斷某些反應是否能正常發生。氧化還原反應涉及到之后的金屬，非金屬，元素周期律，電化學等等內容，對學生的學習有著奠基的意義。

湖南地區現行教材為普通高中課程標準試驗教科書化學（下文簡稱新人教版），它將氧化還原反應編寫在《化學1》第二章第三節，排在金屬，非金屬，元素周期律，電化學等知識的前面，以便于學生對之后知識的學習。但是，在實際的教學過程中，筆者發現，如果完全按照現行新人教版的安排進行教學的話，學生可能很難靈活掌握需要掌握的內容，所以，筆者通過以下方面對現行人教版氧化還原反應一章進行了思考與研究，對教材的編寫提出了一些想法。

1 教材概念的呈現方式

1.1 氧化還原反應的概念

新人教版在建立氧化還原反應概念時，首先通過思考與交流欄目中的兩個問題和碳高溫下還原氧化銅的反應，引出初中學習過的氧化反應和還原反應的概念，再由得氧失氧同時發生得到氧化還原反應的概念，然后再對思考與交流中，3個符合之前復習的得失氧定義的氧化還原反應中各物質所含元素化合價在反應前后是否變化進行分析的基礎上，給出基于化合價升降的氧化反應和還原反應的定義，最后，將化學反應重新分類為氧化還原反應和非氧化還原反應，并以氯化鈣和碳酸鈉反應為例，說明分類標準不是得失氧而是化合價升降，即人教版教材采用了一種概念轉變的表述。

從新人教版氧化還原反應的概念“并非只有得氧，失氧的反應才是氧化還原反應，凡是有化合價升降的反應都是氧化還原反應”就可以看出這是一種概念轉變，即將氧化還原的概念由得失氧轉變到化合價升降。這確實是一種很好的概念呈現方式，它和初中知識聯系緊密，并且考慮了學生的認知水平，不會讓學生一開始就直接接觸對于他們而言還很陌生的微觀本質。但是，事實上，初中我們學的氧化還原反應是一個使人產生誤區的前科學概念，②它強調的氧化還原反應是氧的得失，而事實上高中學的氧化還原強調的是化合價的升降以及電子的轉移。

如果我們在編寫教材時，可以不使用，或者至少不一開始就使用概念轉變的方式呈現氧化還原的概念，而是使用直接概念形成的方式，即跳過初中氧化還原的回顧，直接要求學生觀察方程式中元素化合價的變化，直接形成氧化還原反應是有元素化合價變化的反應的概念，從而避免概念轉變時，必須要提到有誤區的前科學概念，導致誤區概念又一次強化。但是，初中學過的得失氧的概念也很重要，不能舍棄（因為這也是連接初高中的重要銜接處），可以以一種其他分類方式的形式作為資料卡片的形式出現在課本中，例如可以表述為：初中我們以得氧，失氧的方式定義氧化還原反應，這樣既使學生意識到了這個概念初中我們有接觸。這樣既和初中知識相銜接，又不會過多地強化誤區概念。這種直接建構概念的方式，使學生較易形成一個清晰的、結構簡單的、穩固的、有遷移功能的概念體系。這種清晰、穩固的概念體系，不僅有利于學生理解和保持氧化還原反應概念，而且有助于學習和辨別相關概念。

1.2 氧化劑與還原劑的概念

在建立氧化劑，還原劑概念時，人教版教材是從電子轉移的角度來定義氧化劑和還原劑的。這樣呈現概念和課本前文銜接得很好，學完反應本質之后就可以從本質的方向出發對氧化劑和還原劑的概念進行定義。但是我們對氧化還原反應的學習和應用，始終都是基于化學方程式中的元素化合價升降，雖然高中化學課程標準對必修階段，氧化還原反應部分的要求是“根據實驗事實了解氧化還原反應的本質是電子的轉移，舉例說明生產、生活中常見的氧化還原反應?！雹蹖W生掌握電子轉移有具體的要求，但是電子的轉移對高一的氧化還原反應的學習而言可能就是本質而已，真正要運用的話多數都是使用化合價升降進行判斷，畢竟我們從方程式中只能看出化合價變化而看不出電子轉移。而且，學生們可能還處在對反應本質不是很理解的階段，緊接著又讓他們將氧化反應和還原反應分開理解，難度更大。

因此，從實用性的角度出發，我們在編寫教材時，如果可以從化合價的角度定義氧化劑和還原劑，即表述為“氧化劑是所含元素化合價降低的物質，在發生反應時得到電子（或電子對偏向），還原劑是所含元素化合價升高的物質，在發生反應時失去電子（或電子對偏離）”，可以幫助學生在面對化學方程式時更好地、更直接地運用知識直接解決問題，而不需要經過電子轉移再到化合價升降然后再進行判斷。

2 知識的編排順序

新人教版在氧化還原反應這一整章的編排順序上，通過思考與交流以及碳還原氧化銅的反應復習以初中知識為基礎的氧化還原的前概念，再分析符合得失氧的方程式的化合價變化情況從而從化合價角度定義氧化還原反應。接著，以鈉和氯氣，氫氣和氯氣的反應為例從電子轉移的角度揭示氧化還原反應的本質。最后，介紹了氧化劑與還原劑及概念，中學化學常見氧化劑與還原劑以及生產生活中常見的氧化還原反應。也就是，新人教版教材的編排順序為：前概念復習→概念轉變→本質揭示→氧化劑還原劑學習。

根據剛剛進入高中學習的高一學生的認知水平，即使是氧化還原反應這樣初中有接觸的知識，剛剛學完新的概念，就直接學習本質，而且本質還和物質的微觀結構相關，可能對學生而言是一個非常重的壓力，并且學生對離子鍵，共價鍵和元素周期表的知識尚有匱乏，因此在剛剛完成概念轉換后，他們可能很難理解電子的兩種轉移模式。并且，反應本質的呈現中，對電子轉移的兩種模式，只有電子的得失有具體的圖示說明，電子的偏移只有文字敘述，這樣就可能導致學生對反應的本質學習的不夠直觀，很有不利于影響接下來氧化劑還原劑的學習。

氧化劑，還原劑的概念本身就屬于氧化還原反應概念中的一部分，它們作為反應物共同參加氧化還原反應。也就是說，是氧化還原反應就一定會有氧化劑和還原劑。初中我們學過氧氣氧化銅單質，氫氣還原氧化銅，說明初中的時候我們其實就已經初步接觸了氧化劑和還原劑的概念，只不過和氧化還原反應的概念一樣，是需要從初中得失氧的誤區概念中轉變的。我們其實可以在完成氧化還原概念轉換之后，馬上就對氧化劑還原劑的概念也進行轉變，這樣符合學生由整體遷移至局部的認知，同時也是和初中化學進行一個呼應。

此外，氧化還原反應的本質可以在學生將反應的組成部分（氧化劑，還原劑）等知識完全了解之后，再進行學習。這樣符合由易到難，由宏觀到微觀的學習、認知規律，有助于降低學習的難度。

基于以上討論，教材內容的編排順序可以適當進行調整，具體可以調整為：前概念復習→概念轉變→氧化劑和還原劑學習→本質揭示。

3 知識的補充

3.1 氧化（還原）產物的概念

通過對課標的解讀，我們發現，在必修階段，除了氧化還原反應的概念和本質，學生還需要建立氧化劑和還原劑、氧化性和還原性等與氧化還原反應相關的基本概念，能夠初步了解常見的氧化劑和還原劑，從新的角度去認識物質，認識反應，④而在實際的教學過程之中，課堂上或者習題中往往會出現依據某一特定的氧化還原反應來判斷氧化產物（或者還原產物）、判斷物質被氧化（或還原）的順序以及計算反應過程中的得失電子數目等，⑤所以在學習氧化劑和還原劑的時候，老師一般會補充另外兩個概念即氧化產物（還原劑被氧化的產物）和還原產物（氧化劑被還原的產物），但是書本上并沒有提過這兩個概念，完全都靠老師補充。

這也造成了如下情況，氧化劑發生了什么反應、生成了什么、還原劑發生了什么反應、生成了什么？這四個問題學生回答不上來，因為光是把氧化劑、氧化反應、氧化產物、還原劑、還原反應、還原產物這六個概念放在一塊學生都會害怕，不僅因為這兩組相對的概念相互交織，相互關聯，還因為課本上除了氧化劑和還原劑的概念十分明確并且被標藍以外，書上沒有其余四個概念的準確概念，甚至兩個產物根本沒有出現。如果學生上課分神，課后完成習題時想要通過查書來復習，根本找不到相應的概念。而且按照教材的進度，這時已經學習了氧化還原的微觀本質，再加上電子得失的判斷，學生可能需要費很多功夫才能理解。氧化還原反應之所以在高中范圍內是重點和難點，就是由于其中抽象的概念很多。學生對這些基本概念有了準確而清晰的掌握并且能夠熟練掌握各概念之間的聯系后，才能夠對這個知識進行深入地理解。所以，如果可以相應地補充一些關于氧化（還原）產物的概念，可以幫助學生對眾多概念進行梳理，加強其對大量概念的深度理解。

3.2 常見的氧化（還原）物質的說明

學習了氧化劑和氧化產物，還原劑和還原產物，勢必就要學習比較兩個部分的強弱關系，這就會提到常見的氧化劑和還原劑，我們會需要探究物質的氧化性或還原性的強弱，但是這時我們對元素化合物的知識了解不多，而且并未學習元素周期表的相關知識，因此無法依靠元素周期律來記憶各物質性質的強弱，只能靠強行記憶的方式進行比較判斷。課本提到一些常見的氧化劑、還原劑，但是并沒有一個明顯的分類，沒有很清晰地說明什么樣的物質可以做氧化劑、可以做還原劑。所以，如果可以對常見的氧化劑還原劑有一個較為清晰的說明，會對學生有很大幫助。

也就是說，我們可以在課本氧化劑和還原劑的內容之后，添加一個新的知識拓展欄目，內容主要為常見的氧化劑和還原劑以及常見物質中易變價元素的化合價，一些簡單的規律也可以加入其中。初中的時候我們對一些元素的化合價有了了解，有些老師也將化合價的口訣一遍遍地重復，希望學生能夠將常見元素的化合價牢牢記住，讀高中的時候不需要再花時間去記憶。但是實際教學中，多數學生經過一個暑假，化合價基本已經不記得了，而課本上也沒有再提示相關化合價的欄目，因此學生在做題時，可能都沒辦法快速寫出化合價，給學習帶來一定麻煩。如果可以補充相關常見元素的化合價，不僅可以和初中化合價知識銜接，還可以指引學生發現其中的規律，例如“金屬只有正價和零價”，“元素最高價態只有氧化性，最低價態只有還原性”，從而使學生初步了解一些物質所具有的氧化性或還原性而不需要再單獨記憶。

4 結束語

氧化還原反應在高中化學中占有十分重要的地位，它連接著初中與高中，必修與選修，宏觀與微觀的內容。在高中范圍內，百分之九十以上的知識都可以和氧化還原反應有所聯系，它的意義就在于：對化學反應變化歸類的新角度，對物質重新歸類的新角度，理解物質性質的新角度。借助氧化還原反應研究物質的性質，比如，通過分析物質中所含元素的化合價（最高價、最低價、中間價態），預測物質是否具有氧化性或還原性；通過實驗事實確認物質能否與氧化劑或還原劑發生反應，從而驗證物質是否具有還原性或氧化性；⑥通過實驗確認氧化劑與還原劑發生反應的產物，從而驗證物質氧化性或還原性的強弱。根據以上意義，造成了氧化還原反應一章學習的復雜和困難，所以教材的編寫需要在這些方面可以支持學生，加以改進，為學生理清眾多概念之間的交錯關系提供幫助，從而為學生接下來更高層次的化學課程學習打下牢固的基礎。

參考文獻

① 胡勝利，楊剛.化學教育.2015.36（23）：23-29.

② 高鋒.高中生化學前概念的診斷及教學研究.遼寧師范大學，2006.

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⑥ 胡久華.從課程標準到教材到教學——以高中化學新課程必修模塊氧化還原反應內容為例.化學教育，2008.29（9）：14-18.