基于核心素養的化學原理教學探析

梅溪

摘要：氧化還原反應是化學反應的基本理論之一，其教學內容具有“宏觀聯系微觀”“理論聯系實際”的指導作用，是發展學生學科核心素養的良好載體。在本節的教學過程中應突出兩條主線，一條是方法線，即通過“電子轉移一化合價變化一氧化還原反應的表征一氧化還原反應的應用”，歸納出“結構一性質一表征一應用”這一研究化學問題的一般方法;一條是認知線，即通過探究生產生活中真實的氧化還原反應，歸納出“觀察現象一提出假設一證據推理一模型認知”這一人類對于物質世界的認知模型，并學會用此模型去分析、理解生活中的實際化學問題。

關鍵詞：核心素養;氧化還原反應;教學過程

文章編號：1008-0546（2019）06-0064-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.06.018

隨著化學學科核心素養的發布，在教學過程中發展學生的核心素養、培養學生的學習方法、提升學生的學習智慧變得更為重要?；瘜W原理的教學，天然地具有“宏觀聯系微觀”“理論聯系實際”的教學作用，成為發展學生“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”“科學態度與社會責任”等學科核心素養的良好載體。筆者以“氧化還原反應”的教學為例，探索基于核心素養的化學原理教學模式，以期為提高化學原理教學的有效性和發展學生的核心素養提供有益的借鑒。

一、課程標準要求

二、教學背景分析

1.教材分析

“氧化還原反應”安排在高中化學必修1第二章《化學物質及其變化》中的第三節，有其重要的意義。氧化還原反應屬于化學學科的一類基本反應類型，涉及到所有有關元素價態變化的化學反應，無論是元素和物質之間的轉化，還是金屬的腐蝕及電化學知識，都離不開對氧化還原反應的深刻理解?！把趸€原反應”在中學階段的基本概念、基礎理論知識中，占有極其重要的地位，貫穿于中學化學教材的始終，將其放在必修1第二章，正是為之后學習元素化合物知識做好鋪墊。此外，通過對氧化還原反應的學習，還可以引導學生逐步理解化學規律在自然現象中的體現，建立起“結構→性質→表征→應用”的化學學科核心研究方法，“觀察現象→提出假設→證據推理→模型認知”的化學學科核心認知模型，并學習如何將此方法和模型運用到今后的化學學習中去。

2.學情分析

內容角度：學生在初中已經從得失氧元素的角度學習過氧化反應和還原反應，但并沒從電子轉移的角度去理解氧化還原反應的本質。學生在初中也學習了化合價，知道了化合價可以變化，但并沒有理解化合價變化與電子轉移之間的關系。所以本節內容首先需要幫助學生建立起“電子轉移→化合價變化”這一認知概念。

學法角度：學生在初中化學的學習過程中，對化學知識的掌握以接受式為主，缺少自主思考的過程和習慣。學生搜集和處理信息的能力、分析和解決問題的能力、交流與合作的能力，仍有待提高。

三、教學目標

1.通過對燃燒現象的分析，學習如何利用“假設一求證”的方法對實驗現象做出科學解釋，發展學生“證據推理和模型認知”的核心素養。

2.通過原電池實驗和對原子結構的分析，學習氧化還原反應的本質、特征和表征，發展學生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養，深化學生對“結構決定性質”這一化學觀念的理解。

3.通過對三元催化器原理的探究，讓學生學會用化學原理去分析和解決實際問題，培養學生探索未知、崇尚真理的科學態度和社會責任。

四、教學過程

學習任務一：假設一求證，認識氧化還原反應（對應教學目標1）

[師]燃燒是一種非常常見的自然現象，當古人看見沖天而起的熊熊烈火時，他們自然想對這種現象做出自己的解釋，那么古人是如何解釋燃燒的？

[生]由火神控制火。

[師]是否真的存在火神？你是如何判斷的？

[生]應該沒有火神，因為沒有人看見過火神，也沒有證據證明火是由火神控制的。

[師]也就是說，對于自然現象的解釋需要科學證據的證明。在17世紀初期，歐洲的科學家又提出，物質能夠燃燒，是因為可燃物中含有“燃素”這種物質，燃燒的過程就是可燃物釋放燃素的過程。你認同這種觀點嗎？

[視頻]BBC紀錄片《化學史》節選。

[生]科學家并沒有在可燃物中發現“燃素”，所以我認為燃燒不是由燃素決定的。

[師]1773年，化學家拉瓦錫發現了O2，最終揭開了謎底，燃燒是可燃物與O2發生的一種氧化反應。請同學們回憶初中對于氧化反應和還原反應的定義。

[生]氧化反應：物質結合氧原子的反應。

還原反應：物質失去氧原子的反應。

[設計意圖]從人類對燃燒的認識這一化學史實出發，引導學生體驗人類對于物質世界的認知是一個漫長的、漸進的、充滿艱辛的過程，認識到人類對自然現象的解釋需要經歷觀察現象、提出假說、尋找證據、建立理論的過程。同時，對于燃燒這一典型氧化反應的探究，一方面復習了初中對于氧化反應的認知概念，另一方面也為進一步研究氧化還原反應的本質做好鋪墊。

學習任務二：宏微結合，理解氧化還原反應（對應教學目標2）

氧化劑（氧化性）：所含元素得電子（化合價降低）的反應物。

還原劑（還原性）：所含元素失電子（化合價升高）的反應物。

[設計意圖]通過對氧化還原反應中元素化合價變化的原因分析，引導學生建立“結構決定性質”的化學觀念，發展學生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養。用實驗證明氧化還原反應中確實存在電子轉移，發展學生“證據推理和模型認知”的核心素養。不是由老師講授雙線橋的寫法，而是直接給出雙線橋，讓學生通過分析、推理、討論，自主探究各符號的化學意義，加深對客觀事實與科學表征之間關系的認識。

學習任務三：學以致用，應用氧化還原反應（對應教學目標3）

[師]氧化還原反應在實際生活中有何應用？我們來看下圖：

[設計意圖]采用生活中的真實情境，通過小組討論，讓學生利用氧化還原反應的原理去分析、辨析，自主探究三元催化器的化學原理，體會化學學科的社會意義，發展學生有關“科學態度與社會責任”的核心素養。

[總結]這節課，我們不僅學習了氧化還原反應的相關知識，更重要的是，通過學習過程我們掌握了研究化學問題的一般方法，即：

而且，回顧人類對燃燒這一類典型的氧化還原反應的認識，我們還體會到，人類對自然界的認知是有其客觀規律、存在認知模型的：

[設計意圖]讓學生通過對氧化還原反應的學習，掌握“結構→性質→表征→應用”這一研究化學問題的一般方法。通過回顧人類對燃燒現象的認知過程，建立“觀察現象一提出假設一證據推理一模型認知”的化學學科核心認知模型。

五、教學反思

氧化還原反應是化學反應的基本理論之一。一般的教學設計，均把掌握氧化還原反應的原理和掌握氧化劑、還原劑等概念作為教學目標。但在筆者看來，獲得氧化還原反應相關知識的過程比掌握知識本身更為重要。因此，筆者在設計本節課的教學內容時突出兩條主線，一條是方法線，即通過“電子→轉移→化合價變化→氧化還原反應的表征→氧化還原反應的應用”，歸納出“結構→性質→表征→應用”這一研究化學問題的一般方法;一條是認知線，即通過回顧人類對真實的氧化還原反應——燃燒的認知過程，歸納出“觀察現象→提出假設→證據推理→模型認知”這一人類對于物質世界的認知模型，并用此模型去分析、理解生活中的實際化學問題。筆者認為，課堂的教學目標，不應只停留在學習學科知識本身，而應該通過教學，讓學生形成學科觀念和學習方法，以最終達到發展學科核心素養的目的。