基于“證據推理與模型認知”核心素養下的主題式教學實踐

譚華 鄧小國

摘 要：普通高中化學課程標準明確提出高中化學要全面落實化學核心素養，從而實現課程標準提出“立德樹人”的任務。核心素養的落實需要在課堂教學過程中實施，通過以“氧化還原反應第一課時”教學為載體嘗試探索“證據推理與模型認知”的核心素養的培養，為全面提高學生綜合素養而奠定基礎。

關鍵詞：證據推理與模型認知;主題式;教學實踐

一、教材分析

“氧化還原反應”知識處在人教版《必修1》第二章第三節。有關氧化還原反應知識的教學在中學新課程體系中分為三階段進行：第一階段是在初中化學中從得氧和失氧的角度對氧化還原進行學習;第二階段是在高中化學必修1中在初中學習的基礎上進一步學習，要求學生能用化合價升降和電子轉移的觀點來理解并掌握氧化還原反應以及掌握常見的氧化劑和還原劑;第三階段是通過后續元素及其化合物的學習：如金屬及其化合物和非金屬及其化合物的學習，對氧化還原反應有了更深入更全面的理解。本節教學內容處在第二階段，在回顧初中的基本類型反應和氧化還原反應的重要知識的前提下以此為鋪墊展開對氧化還原反應的較深層次的學習，同時也為后續元素及其化合物的學習起到了橋梁和紐帶的作用。氧化還原反應知識是高中化學重要理論知識之一，不僅本章節的教學重點，同時也是整個高中化學的教學重點。

二、學情分析

有關氧化還原的知識，學生在初中就已經從得、失氧的角度學習過，因此有了一定的知識基礎，同時學生也具備了一定實驗操作基礎，也具備了一定的分析和歸納問題的能力，因此在本節教學中學生通過催原子結構模型的認知能推測出氧化還原反應的一般規律，再通過具體實驗進一步驗證了猜想，對具體的實例進行比較和歸納從而得出氧化還原反應的規律，架構起學習理論的一般認識模型。高一的學生好奇心強、熱情比較高，所以將探究的任務交給學生完成，以激發學習興趣，從而培養學生的實驗探究能力。

三、教學目標

（一）通過本節課的學習，掌握現實生活中氧化還原反應是普遍存在的，在給人類帶來益處的同時也給社會造成了很大的損失，培養學生用辯證的思維來看待問題。

（二）通過學生對已熟知的H2還原CuO為切入口，先從得失氧角度來分析，然后在從化合價、最后從得失電子角度學習，將知識在潛移默化的過程得到了落實，使學生不僅能從化合價角度判斷氧化還原反應、同時也理解氧化還原反應的實質是電子的轉移，進一步培養學生從多角度看待問題的能力。

（三）將問題設計成實驗探究形式，在實驗探究和理論推理的過程中培養學生合作共贏的思想，再通過對常見化學方程式的分析建構起四種基本反應類型與氧化還原反應的關系，充分的培養學生模型建構思想。

四、教學重點與難點

在復習初中學習過H2還原CuO時，變換視角從化合價分析氧化還原反應，再通過實驗探究和從微觀結構分析化合價變化的原因是電子轉移，從而將重難點都得以突破和落實。

五、教學過程：

【導入】展示：一個新切開的蘋果，另一個是切開很久的蘋果，為什么呈現的顏色不一樣呢？你知道為什么鐵鏈等放置久了會生銹？它們都發生了什么反應？

【學生】氧化反應。

【思考】現代煉鐵（Fe2O3或Fe3O4→Fe）過程中發生了什么反應？

【學生】回答不出。

【資料】早期科學家因金屬礦石中與金屬結合的氧被移除了，金屬礦石因此被還原成金屬單質，稱還原反應（有減輕、減少之意）。

【思考】初中我們學過什么叫做氧化反應，什么叫做還原反應？

【學生】得氧的反應是氧化反應，失氧的反應是還原反應。

【小結】這兩種反應分類的依據：得氧還是失氧。

【思考與交流1】嘗試從得氧失氧角度分析氧化還原反應。

Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

【學生】Fe2O3失去氧，發生還原反應。

CO得到氧，發生氧化反應。

【問題】兩種反應在時間上是怎樣關系？

【學生】氧化反應和還原反應是同時進行。

【思考交流2】請標出變價元素的化合價，并分析哪些物質發生氧化反應，哪些物質發生還原反應。

（1）在加熱條件下：H2還原CuO;

（2）在加熱條件下：CO還原CuO;

（3）在高溫條件下：C與H2O反應。

【學生1】H2由0價升高到+1價，發生氧化反應;CuO中的Cu由+2價降到0價，發生還原反應。

【學生2】CO中的C由+2價升高到+4價，發生氧化反應;CuO中的Cu由+2價降到0價，發生還原反應。

【學生3】C由0價升高到+2價，發生氧化反應;H2O中的H由+1價降到0價，發生還原反應。

【問題】這幾種反應有什么共同的特征？

【學生】都是氧化還原反應，同時都有化合價變化。

【追問】你知道化合價升降與氧化還原反應的關系？

【學生】氧化反應：物質所含元素化合價升高的反應。

還原反應：物質所含元素化合價降低的反應。

【小結】氧化還原反應：凡是有元素化合價升降的化學反應。

【實驗探究】實驗并分析下列反應是否是氧化還原反應？若是則判斷哪種物質發生氧化反應、哪種物質發生還原反應？

實驗1：鐵與硫酸銅溶液反應。

實驗2：鋅與稀鹽酸反應。

【學生1】實驗1：鐵片上出現銅，屬于氧化還原反應，鐵元素化合價升高發生氧化反應，銅元素化合價降低發生還原反應。

【學生2】實驗2：鋅片上有H2生成，屬于氧化還原反應，鋅元素化合價升高發生氧化反應，氫元素化合價降低發生還原反應。

【問題】你是如何判斷出是氧化還原反應的？

【學生】有元素化合價發生變化。

【小結】化合價變化是判斷氧化還原反應的另一種依據。

【思考交流3】你知道氧化還原反應中化合價變化的原因？

【視頻】金屬鈉與氯氣的反應。

【思考】化學反應的實質是什么？（閱讀課本P36頁2、3段）

【學生】化學反應實質是原子間的重新組合。

【問題】你知道如何從原子結構來分析原子間重新組合的嗎？

【學生】最外層電子要達到穩定結構，而化合價的升降與電子轉移密切相關。

【板演】

【小結】化合價變化本質：電子得失。

【拓展延伸】

【小結】化合價變化本質：電子對的偏移。

【總結】電子的轉移（得失或偏移）是元素化合價發生變化的原因，這也是氧化還原反應的本質。

【任務】標出并分析下列反應中電子轉移、化合價變化、發生反應類型。

Zn+ CuSO4 = ZnSO4 + Cu

【學生】Zn元素的化合價升高、失去電子、被氧化、發生氧化反應。

Cu元素的化合價降低、得到電子、被還原、發生還原反應。

【思考】你是如何理解氧化還原反應與化合價和電子之間的關系？

【學生】失去電子化合價升高被氧化發生氧化反應。

【問題】你知道氧化還原反應與四種基本反應類型的關系？

提示：用“圖示”來表示。

【學生】

【總結】氧化還原反應廣泛存在于生產與生活中。但在生產和生活中同時具有正、負兩方面的影響，當我們做到趨利避害，才能更好的服務于我們。

課題研究：本成果是西藏自治區教育科學研究2019年度一般課題，課題批準號XZJKY19330成果之一）