指向學習進階的氧化還原反應教學思考與實踐

【摘 要】本文在學習進階理論指導下，梳理化學中“氧化還原反應”基本概念、進階水平和學科價值。以高一《生活中氧化還原反應》的課堂教學為例，提出在化學學習中要注重知識和思維的進階學習，以更好地實現學生學科核心素養的培養。

【關鍵詞】學習進階;核心概念;氧化還原;核心素養

《普通高中化學課程標準（2017年版）》[1]中的課程基本理念、課程目標、課程的結構、學業質量水平，特別是教材內容的編排與“關注學生的認知發展規律”都顯現出學習進階理論的應用。

近十年國際科學教育界產生了一個新研究方向──學習進階（Learning Progressions，縮寫為LPs），這一概念首先在科學教育領域提出。美國國家研究理事會（National Research Council，簡稱NRC）在2007年將其定義為“隨著時間的推移，學習者對某一學習主題的認識和理解呈現出連續發展、逐級深入的變化過程”[2]。在隨后的十幾年間，學習進階這一概念被學術界廣泛而迅速的運用。

學習進階與“循序漸進”和“教學最佳時機”有一定的相似性。它們都是遵循學生的認知發展規律，在適當的時間和教學情境下引導學生學習，在最佳的時機教授適當的知識。并且學習進階更能夠將學科知識和學科素養在教學中有機融合，為落實核心素養提供有效方案。基于學習進階理論進行教學設計，對于現階段面向不同基礎、不同學習能力的學生進行授課，對提高整體學習效果具有指導意義。

筆者經查閱文獻得知王磊[3]、吳慶生[4]、胡久華[5]等學者都認為氧化還原反應是化學核心概念之一。由此，筆者選擇氧化還原反應進行研究。

1? ?氧化還原反應學習進階的構建及學科核心素養的體現

1.1? 中學氧化還原反應知識的學習進階

根據初中滬教版、高中蘇教版教材，認識中學氧化還原反應知識的學習進階水平，見表1。

1.2? 氧化還原反應在學科核心素養中的體現

基于高中課程標準及教材編排，氧化還原反應知識的認識更應從學科的思維、學科的核心素養等方面體現進階及學科價值，見圖1。

2? ?學習進階指導下的《化學1》氧化還原反應的教學實踐

2.1? 設計構思

案例內容選自蘇教版高中《化學1（必修）》中專題2第一單元。從教材的體系看，本節內容要引導學生從新的角度認識氧化還原反應，而本課內容從氧化還原反應研究物質顯得尤為重要，它將貫穿整個高中元素化合物知識及電化學知識的學習。因此這節課的重點不僅在于讓學生記憶哪些是常見的氧化還原反應，而是讓學生通過已有經驗和實驗來判斷物質之間是否能發生氧化還原反應（宏觀表征），書寫化學反應方程式（符號表征），從本質分析電子轉移的方向和數目（微觀表征），由此自主構建氧化還原反應模型（模型認知），從而深化對氧化還原反應的認識、理解，達到應用的高度，培養學生化學學科思維及化學核心素養。

2.2? 教學實錄

環節1：實驗引出問題，討論生活中常見的氧化還原反應。

[情景導入]潔廁靈（主要成分鹽酸）與84消毒液（主要成分次氯酸鈉）混合，結果如何？觀察實驗，描述現象。

展示新聞事件，見圖2，潔廁靈與84消毒液混用致中毒。書寫原理。

（設計意圖：以實驗引課，既有趣，又將生活與化學密切聯系起來，使學生感受到氧化還原反應的“接地氣”。再由新聞事件討論化學知識的重要性，理解學好化學的必要性。）

[問題1]生活中還有哪些我們常見的氧化還原反應？

（1）師生一起從衣食住行各個方面解讀生活中氧化還原反應。

“衣”——消毒、漂白、去味。

“食”——脫氧、抗衰、防腐。

“住”——金屬腐蝕、家具消毒。

“行”——尾氣處理、酒精檢測。

（2）學生寫出有代表性的氧化還原反應方程式，如鋼鐵的腐蝕、汽車尾氣的催化處理等，并分析氧化劑、還原劑及電子轉移情況。

[問題2]家用加碘鹽的碘含量是否達標？請計算說明。

（設計意圖：讓學生感受生活中處處有化學，意識到氧化還原反應的廣泛應用，接著從微觀角度分析有代表性的氧化還原反應，從而鞏固核心概念。然后根據課堂討論的氧化還原反應進行定量計算，形成初步應用。）

環節2：自主構建氧化還原反應基本模型圖，見圖3。

（設計意圖：引導學生從微觀層面認識氧化還原反應，由形象思維向抽象思維進階，并在自主構建模型圖時體現對立統一觀念、定性與定量思想，培養學科核心素養。）

環節3：引導學生設計實驗，驗證猜想，應用氧化還原反應知識解決實際問題。

[信息閱讀]網絡上說，研究表明多種海產品，如蝦、蟹、牡蠣等，體內含有+5價的砷（As）元素，它對人體是無毒的。但是同時大量食用海鮮和水果，容易引起中毒，并給出了一個公式：“大量海鮮+大量維生素C=砒霜（As2O3）”。你覺得這種說法是真的嗎？

[問題3]維生素C有還原性嗎？設計實驗方案說明。提供的實驗用品有維生素C片劑、3%H2O2溶液、KI溶液、淀粉溶液、酸性KMnO4溶液、0.1mol·L-1FeCl3溶液、碘水、MnO2、0.1mol·L-1FeSO4溶液、稀鹽酸、純水、鑷子、滴管、藥匙、試管、研缽和杵。

（設計意圖：引導學生進行探究學習，體驗合作學習。提供的試劑并不都能氧化維生素C，且有的試劑能反應但沒有明顯現象。需要分析試劑選擇的合理性，操作的規范性，實驗設計的科學性和可行性。后續教師演示維生素B的還原性，并與維生素C的還原性進行對比，培養學生科學的學習態度。）

[問題4]信息中的“大量海鮮+大量維生素C=砒霜（As2O3）”反應如果成立，我們會中毒嗎？

（設計意圖：反應成立不代表現實合理，引導學生注重反應的條件和量。有資料顯示海鮮中的砷多為有機砷，很快就可以排出體外，除非大量地吃嚴重污染的海鮮，同時一次性服用維生素C500毫克以上，才有可能導致“中毒”[6]。也有資料顯示反應需要催化劑，還要200℃以上。且按照砒霜中毒下限5mg計算，吃10公斤蝦反應才可能成立。）

3? ?教學啟示與感悟

本案例設計旨在促進課堂教學“以知識傳遞為主”向“以學生認知發展為主”轉變，強調創設真實且富有價值的問題情境，激發學生學習興趣，使學生從不同的視角認識生活中的氧化還原反應，并自主建構基本反應模型圖。并且通過實驗設計、實驗探究、論據推理，達成知識、能力的螺旋上升，提高學生科學探究能力、化學學科核心素養、終身學習能力。當然也有其局限性，因為學習的過程不可能只存在唯一的進階路線，且化學知識較薄弱的學生會感到綜合性偏強。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018（2）.

[2]National Research Council （NRC） .Taking Science to School：Learning and Teaching Sciencein Grades K-8[M].Washington， DC：National Academies Press， 2007（214）.

[3]王磊，魏銳.學科核心素養發展導向的高中化學課程內容和學業要求[J].化學教育，2018（9）.

[4]吳慶生.中學化學核心概念關鍵特征的建構策略[J].化學教育，2015（1）.

[5]胡久華，陳欣，支瑤.不同教學處理方式對高中生化學核心概念建構的影響[J].中國教育學刊，2007（7）.

[6]海鮮+維生素C=砒霜？[J].寧波通訊，2015（2）.

【作者簡介】

丁蘇君，女，學歷：本科，中教一級教師，江蘇省蘇州中學校。