高中“氧化還原反應”基本觀念建構教學研究進展

馬寧寧 陳海鵬 劉新芳

（洛陽師范學院<化學化工學院>，河南 洛陽471934）

1 化學基本觀念的建構與發展

建構學習理論最早是由瑞士學者J.Piagct提出并開拓發展，理論核心觀點認為：學習活動是一個有意義的社會協商過程，需要由情境、協作、會話和意義建構四個要素來構成學習環境[1]。針對化學基本觀念建構教學，國外開展相關研究較早。加拿大學者R.J.Gillespie在1997年回答“普通化學中必須包括什么內容”時，就已經提出了化學教學需要圍繞6個化學概念展開，即：（1）原子、分子和離子；（2）化學鍵；（3）分子的幾何形狀和三維化學；（4）動力學理論；（5）化學反應；（6）能和熵[2]。

近年來，我國教育學者在化學基本觀念建構方面也做了大量系統性的研究。例如，梁永平教授于2003年對化學學科基本問題和任務進行了系統性研究，首次明確了化學學科的基本觀念，針對化學學科中的元素觀、能量觀、科學本質觀和微粒作用展開研究，確立了觀念的基本理解和學習價值，明確了觀念在中學教學階段的發展層級，搞清了觀念建構教學在教學中的基本原則和策略[3]。學者莊德剛于2015年發表《基于學科觀念建構的元素化合物教學》一文，探索了以“硝酸性質”為例、通過問題解決的方式，幫助學生構建化學觀念[4]。學者田軍于2016年發表《打破知識本位及促進觀念建構的化學教學》一文，從“化學變化觀”和“化學實驗觀”角度針對“乙烯的性質”教學章節進行觀念建構和教學實踐[5]。學者黃愛民于2017年發表《基于化學基本觀念建構的教學實踐研究》一文，以觀念建構的教學設計思路對乙醇教學進行了研究[6]。

2 “氧化還原反應”基本觀念建構的意義

高中化學“氧化還原反應”教學是化學基礎知識教學體系的一個重要組成部分，對學生基礎化學思維的發展有重要影響?；瘜W新課程目標提倡在中等教育階段完成化學基本觀念的建構，這一目標有助于化學新課程改革，提高學生的化學學科核心素養。通過化學基本觀念建構，重塑“氧化還原反應”課程的教學設計與實施過程，一方面能夠傳授給學生基本知識與學習方法，助其提升內化知識的能力，另一方面還可以完善學生的思維結構構建，提高學生的科學素養，使基礎化學教學切實為學生的心智發展與知識積累提供強有力的支撐[7]。

3 基于觀念建構的“氧化還原反應”教學實踐舉例

2014年，湯新玉老師以氧化還原反應教學為例，利用建構主義觀念進行教學設計實踐[1]。湯老師從知識與技能、過程與方法、情感態度價值觀三方面明確教學目標。在教學環節方面，從七個具體方面入手，進行教學設計。首先，創設氧化還原反應在生活中的具體情形，比如，舉例鋼鐵生銹、燃料燃燒等，讓學生傾聽和思考，讓學生進一步舉出實例，從生活中的氧化還原反應具體形象入手，初步感知氧化還原反應的概念。在已有的知識基礎之上，能夠引導學生產生新的知識，從舊的概念入手，引入“氧化還原反應”概念。比如，引導學生回答“鐵變成了氧化鐵，鐵發生了氧化反應”“C變成了CO2也發生了氧化反應”“得到氧的反應為氧化反應”“失去氧的反應是還原反應”等。

在此基礎上，湯老師引出新的知識。引導學生思考這些反應在元素化合價方面有什么樣的共性，對反應元素化合價的變化情況進行分析，從微觀上對氧化還原反應的本質進行剖析和理解。提出反應主要與元素最外層電子排布有關。對氧化還原反應的觀念進行建構。通過實際實驗進一步加深概念理解，引導學生采用科學的學習方法，即提出假設，用實驗驗證假設。具體實驗圍繞金屬鋅與稀鹽酸的反應展開。學生觀察實驗現象，發現反應劇烈，生成無色氣體，燒杯口有少量的白霧，燒杯壁微微發熱，有刺激性氣味等。通過具體實驗的觀察與感知，讓學生各抒己見，互相交流，取長補短，形成以下具體認識，活潑金屬與酸可以反映產生氣體；發現金屬的化合價升高，氫的化合價降低；鋅排在金屬活動順序氫之前，可以和酸反應。對實驗進行改進，讓學生重點觀察電流計的偏轉，并如實記錄現象：電流計指針發生偏轉、碳棒上有氣泡，而不是鋅極上有氣泡、氫氣在碳棒上產生。從實驗現象得到結論：鹽酸能導電；電流形成微觀原因是電子的定向移動；鋅極是電子流出的一極，碳棒是電子流入的一極；鋅失電子，氫離子得到電子；氫離子和氯離子的移動使整個電路為通路。在實驗基礎上進行歸納與總結，即“氧化還原反應”本征原因進行概念的建構：化合價升高，被氧化；化合價降低，被還原。經過研究發現，采用概念建構法教學的學生能較為深刻理解氧化還原反應的實質，學習化學的熱情明顯高漲，能夠主動積極地參與課堂，學習成績明顯提高。

4 基于觀念建構化學教學的反思

在新課程改革的基本思想中，要堅持以學生為中心，教師為主導的一個基本模式。調動學生對概念的主動性理解，激發學習熱情。在主動學習過程中實現科學思維、思維品質、解決問題的能力等科學素養。但是，在具體的教學過程中有許多具體要注意的問題[8]。一是避免教學策略中觀念建構的全覆蓋。正確的化學觀念對一個學生的整個化學學習生涯起著非常重要的提綱挈領的重要作用。如何正確地引導學生在學習的初始樹立恰到好處的化學觀念，規避掉冗繁、無關的化學觀念，做到優化、簡約教學，需要教師在教學過程之前做好充分的前期準備，而不是泛泛地提出觀念建構的模式。優化的教學策略才能做到既不加重學生學業負擔，又能達到好的教學目標。二是避免教學策略中觀念建構引入的標題化。任何一種新的教學策略或教學模式的引入和改革，最終目的都是為了提高學生的思維能力、認知水平，解決問題的能力。不能為了又引入新教學的模式而強行帶入。學生的化學觀念應是在教與學的共同作用下形成與無形的一個過程，強加的硬概念只會固化學生的思維模式和解決問題的方法，不能較好地發展學生的科學素養?；瘜W學習的觀念建構是個較長期的過程，在教學過程中應合理組織、穿插和適時引導，千萬不可給每個教學過程都扣上觀念建構教學的標題帽子。

5 結語

初高中的化學學習在學生整個化學學習生涯中是提綱挈領的前頭重戲，如何在實際教學中引入合適、恰當的觀念教學策略是一個化學老師應該深思和值得研究的一個大課題，我們要在新課標、新高考的大背景下深研教學策略、教學模式，提出更人性化、時代化的教學方法。將傳統的化學教學改革成更有利于培養學生科學素養發展、科學觀念形成的一個整體化過程。化學觀念的形成過程進而也會影響到其他學科，科學是相通的，相信這個觀念建構教學會助力當今形勢下的教學改革，助力學生在新高考中贏得勝利。