學科核心素養下中學化學教學研究制定

摘 要：“氧化還原反應”教學課例主要是以“元素與物質”這一學科大概念為軸，整合氧化還原概念相關化學史，提出從物質角度、元素角度、微粒角度這三大角度出發，用以發展學生宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養;并且提出從宏觀與微觀，定性與定量相結合的兩視角探析氧化還原反應認知模型，分析同種元素不同價態的物質性質及其相互轉化，提升學生對氧化還原反應概念的認知和應用。本文主要目的在于利用“氧化還原反應”教學課例彰顯學習情境、學習任務與知識、素養的緊密結合，體現教學過程“教、學、評”的一致化與一體化。

關鍵詞：化學學科核心素養;氧化還原;教學研究

伴隨著《普通高中化學課程標準（2017年版）》頒布與實施，其課程強調采用多種教學模式、創設真實問題情境、開展多樣化的學生活動、教學評一體化等手段，不斷促進學生核心素養的形成與發展。知識作為學生認知的主體，在真實情景和特定問題驅動下，可以幫助學生形成特定的認識角度和認識途徑，在不斷構建和豐富化學學科知識的同時，促進化學學科核心素養體系的形成和完善?；瘜W概念作為化學知識的核心與基礎，是化學學科知識體系的樹干部位，是構建知識體系的基本單元。學生在學習化學概念時往往感覺抽象難懂，但概念卻能幫助學生解釋和揭示化學現象和化學反應本質，為問題的解決提供多樣的分析視角與思維方式。本研究將選擇氧化還原反應這一化學核心概念，就如何發揮氧化還原反應知識本身價值，促進學生構建氧化還原反應知識體系，形成認識模型、認識角度和認識思路，并不斷形成和發展學生的化學學科核心素養，試圖提出可供思考的教學設計。

一、 氧化還原內容對素養發展的價值

就學科價值而言，氧化還原反應認知模型的建立改變了學生僅通過物質類別這一單一視角認識物質性質的思路，為學生提供了根據分析物質所含元素的價態存在的可能變化，認識并預測物質性質的新的認知思路。除此之外，2017版課程標準在有機反應類型中增加了氧化、還原反應類型，課程強調學生應關注有機反應前后電荷的變化和分布、共價鍵的類型與反應機理之間的內在聯系，這就要求學生學習氧化還原反應時，更應注重認識和理解氧化還原反應存在電子轉移這一本質特征。而從社會價值而言，氧化和還原是一組典型的矛盾體，存在著對立統一關系，引導學生以辯證的視角在真實情景中感受氧化還原反應在生活生產中的重要應用。從物質分類、分離、檢驗、轉化、回收等化學實驗或化工工藝中感受宏觀變化與微觀離子、反應歷程之間的關系，從不同的化學角度（元素角度、物質角度、變化角度、能量角度）思考實際問題，用化學基礎概念、基本原理解決實際問題，探究熱點問題，為培養和發展學生化學學科核心素養具有重要的基礎作用。

二、 教學內容的素養發展定位

為更好地實現氧化還原反應這一教學內容對于學生化學學科核心素養的形成和發展的促進作用，需要站在專題的視角對教學內容進行整體地設計，學生在專題中究竟能形成哪些化學學科核心素養，這一切都取決于課程標準對教學內容和素養發展的定位及學生對氧化還原反應存在的認知障礙。

（一）課程標準素養定位分析

氧化還原反應的學業要求為學生可以從物質類別、元素價態兩個視角認識氧化還原理論，并據此對常見物質和反應進行分類與分析;能依據氧化還原反應預測物質性質和變化，并設計簡單實驗驗證猜想。不難發現，氧化還原反應這一核心概念著重發展學生的“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”;概念的構建與應用著重于學生“證據推理與模型認知”素養的發展。而且表格中學業質量水平內容要求為教師在教學過程、學生學習過程的評價提供了有明確性的、可操作性的建議，可以有效促進“教、學、評”一致化和一體化。

（二）認知障礙分析

通過中國知網的檢索，不難發現關于氧化還原反應教學內容的研究較為豐富，但由于化學知識體系的相互交叉、課程結構與教材編寫以及教學內容選擇、學生學情等方方面面的因素，都為學生學習過程帶來無法抗拒的影響因素。如微觀視角探析反應的方法、化學鍵的形成與斷裂過程、化學能與電能之間的關系、原子內部排列結構等方法與知識的匱乏，成為學生認識氧化還原反應的認知障礙。如何利用氧化還原反應認識模型解決實際問題是學生學習過程中的另一個認知障礙。學生碰到陌生反應的認識僅局限于熟記教師總結的口訣，并不能運用氧化還原認識模型認識和分析陌生反應，并沒有真正認識和發揮模型的作用。

（三）確定教學框架

綜上，氧化還原反應專題的整體教學目標在于建立氧化還原認知模型，并運用模型解決生活中的實際問題。大致教學設計框架和安排如圖1所示。

圖1 氧化還原反應專題教學設計框架

三、 氧化還原專題教學設計及環節分析

（一）建立認識化學反應的新視角

氧化還原反應是學生繼“元素與物質”“電離與離子反應”之后接觸的第一個核心概念，“元素與物質”要求學生能夠從物質組成、性質和元素組成等角度對其進行物質分類，“電離與離子反應”要求學生可以通過實驗事實認識和分析化學反應的微觀本質變化。由此，對于熟知的化學反應，學生可以由物質或反應的分類、化學反應現象等宏觀表征逐漸深入到分析化學反應中微粒的運動、變化和形成的過程，并借助簡單的語言、符號表征反應過程，為學生學習氧化還原反應提供了物質水平、元素水平和微粒水平三個不同水平的化學認識視角。不僅如此，教師更應注重引導學生從宏觀與微觀、定性與定量相結合的視角揭示氧化還原反應的本質，大多數的教師僅通過宏觀實驗現象如電流表偏轉、產生電流等認識化學反應過程中伴隨著電子轉移這一微觀現象，忽略或缺乏從定性和定量相結合的角度認識氧化還原反應過程中電子的轉移，導致學生無法進階到定量分析或定量計算反應過程中化合價升降和電子轉移的代數和為0，及對于氧化還原反應定量計算、氧化還原滴定反應測量含量、有效含量等綜合性問題總是感到無從下手，這將要求教師重視開展高水平的實驗探究活動，逐漸促進學生高階思維的形成。

（二）構建氧化還原反應認識模型

模型認識的障礙主要包括以下幾種情況：一，區分氧化劑或還原劑。大多學生可以識記常見的氧化劑或還原劑，但是并沒有真正地意識到氧化劑或還原劑在一定條件下是一個相對的、對立統一的概念，需要在特定情境下借助化合價升降區分氧化劑或還原劑;如教師可以就歷年高考中常見的物質過氧化氫，探究它的氧化性或還原性，進而幫助學生清除障礙。二，辨別變價元素。學生知道可以通過分析反應物化合價的升降來判斷物質的氧化性或還原性，但遇到陌生物質，學生往往不能清晰地辨別出變價元素。為解決這類問題，教師可以在教學過程中先呈現多個同一元素的不同物質，逐一分析元素的化合價，隨后引導學生預測物質性質并設計簡單實驗驗證猜想，隨著元素化合物學習的深入，教師應同學生一起建立元素價態與物質之間的關系、構建價態物質二維圖，不斷擴充對變價元素的認識，促進學生形成以物質分類、氧化還原理論為基礎的分析物質性質的認識思路。三，實際生活、生產中氧化劑或還原劑的選擇。這類問題主要體現了氧化還原反應對于促進學生形成和發展“科學態度與社會責任”的化學學科核心素養的重要作用，可促進學生能運用化學原理和方法解釋或解決生產、生活中與化學相關的一些實際問題，或者對于熱點問題提出創造性的建議。

（三）基于STSE視角下問題解決

該課時主要內容是基于元素與物質大概念，學生體驗運用氧化還原實現物質的相互轉化，鞏固和發展研究物質性質的思路和方法，提升對概念的認知和應用。充分認識氧化劑、還原劑，形成預測、認識物質氧化性或還原性的認識思路，明確具體問題解決的思路和途徑，重點為通過定性和定量兩個角度認識物質轉化的途徑和價值。

四、 教學設計的思考

基于化學學科核心素養為導向的教學設計，根本在于探尋化學知識本身與學科核心素養之間的關聯。學科知識作為發展核心素養的載體，教師創設的學習情境與學生任務都在不斷地促進學生化學學科核心素養的形成與發展，在教學過程中不斷進行“教、學、評”，將形成性評價與學習內容、學習任務緊密結合在一起，課程結尾就氧化還原反應的價值和概念發展歷程進行綜合性提問，有效地形成性評價與結果性評價的相結合，“教、學、評”一致化與一體化。雖然每個化學知識都會涉及多個核心素養，但教學過程中必然會存在落實核心素養的主次之分，因此為了更好地凸顯主要的化學學科核心素養，教師在設計教學過程的同時，應注重教學內容的整體化、結構化，結構清晰反應知識與素養之間的關系，更助于“教、學、評”的一致化和一體化。

參考文獻：

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作者簡介：

溫旭，江西省南昌市，江西師范大學化學化工學院。

本文系江西師范大學創新基金項目“學科核心素養視角下高中化學教學策略與設計的研究”（課題編號YJS2018066）研究成果。