基于高中化学核心素养的化学教学---以“氧化还原反应”为例

基于高中化学核心素养的 化学教学 --- 以 “ 氧化还原反应 ” 为例

林巧颖

浙江省温州市永嘉中学

一、教材和教学内容

本节内容选自普通高中化学课程标准必修课程 “主题2：常见的无机物及其应用”中的“2.2　氧化还原”。内容标准是，认识有化合价变化的反应是氧化还原反应，了解氧化还原反应的本质是电子的转移，知道常见的氧化剂和还原剂。

本部分内容是学生初中对氧化还原反应记忆的基础上，从化合价和电子转移的微观角度认识化学反应的实质。学习内容较为陌生抽象，涉及的化学概念多且容易混淆，是高中化学教学的重难点所在。所以在教学过程中，尽量能够用具体的实例和实验等宏观辨识入手，引导学生向微观探析过渡，利用证据推理和模型认知进行微观探析。

二、教学活动示例及说明

引课：我们身边的化学

①天然气的燃烧②治疗胃酸过多③金属铁的冶炼④溶洞的形成 ⑤晶体硅

教师：写出其中涉及的化学方程式。

教师：展示某位学生的答案，进行校对分析。

设计意图：本环节内容的设计是为了后续教学的需要，也是为了评价学生对于常见化学方程式的掌握程度。该评价的内容来源于书本的课后练习和教学内容。以书本课后练习作为课堂教学的评价内容，既可以减轻学生的负担又可以提高教学效率。

环节一：创设情境，促进模型建构

学习任务1：从得氧失氧角度认识氧化还原反应

教师：提问1：用化学分类思想将这些方程式分类。

教师：提问2：从得氧失氧角度分析

继续提3：为什么说氧化反应和还原反应既彼此对立又相互统一？

学生：此时学生清晰地发现氧化反应和还原反应原来 是同时发生的，并不是相互孤立的。因此得到了氧化还原反应物质水平的认知模型。

设计意图：学生经过初中学习后，已知氧化反应和还原反应，但这两组概念是彼此独立且意义对立的，这是学生的前认知，也是今天的教学基础。为了便于学生对本课内容的顺利学习，笔者适时抛出一连串的问题，通过问题梯度的搭建，可以让学生的认知水平更为轻松地从低层次向高层次发展。在自主建构过程中，渗透“对立统一”观念，激发质疑与创新意识。

学习任务2：从化合价角度认识氧化还原反应

教师：提问1： ，该反应除了得失氧，还有哪些显性的变化？

教师：提问2：为什么元素化合价与得失氧存在关联？

教师：因为氧是自然界中除F元素以外最强的非金属元素，所以一般氧元素都因得到电子而显负价，当某一元素与氧结合，其相应价态就会升高；而当某一元素摆脱与氧元素的结合时，其相应的价态就会降低，即被还原。

继续提问：Si+2Cl₂===SiCl₄是不是氧化还原反应呢？

设计意图：通过三个问题的提问，使学生对氧化还原反应概念的衍生、涵盖范围的扩大，意识到氧化还原反应不应只是局限于得失氧，发散到有化合价变化的反应，认知模型也从元素水平进一步调整。同时通过硅与氯气反应的这条反应式，让学生从化合价角度进一步掌握氧化还原反应。

本环节学生在丰富认识角度、体验认识思路中提升思维的水平，引发学生积极的思辨和知识的重构。

习题评价1：1、下列反应属于氧化还原反应的是____________

高温

高温

3. WO₃+3H₂====W+3H₂O D.CaCO₃+2HCl====CaCl₂+H₂O+CO₂↑

2、在实验室中制取O₂有多种方法，写出下列制取O₂的反应的化学方程式

（1）以双氧水为原料制取O₂________________________________________

（2）以氯酸钾为原料制取O₂__________________________________________

（3）以高锰酸钾为原料制取O₂_________________________________________

从反应类型来看，上述三个反应的共同特点是________________________

设计意图：本两个习题评价的内容来源于课后练习，使课后练习在课堂上解决，可以使学生负担减轻，又可以提高学习效率。

通过氧化还原反应判断方法的拓展，对于第一题，学生比较轻松的完成。对于第二题，大部分学生对于方程式的书写还是比较轻松，但是对于共同点，答案就不统一，但在他们的回答中，可以进行归纳总结。答案由学生中获取，可以使学生更扎实的掌握知识。

随着学习活动的展开，思维的深入，对于那些没有氧元素参与的氧化还原反应，如何来解释元素化合价为何有升降呢？

学习任务3：从电子转移角度认识化合价变化的原因

教师：元素的化合价为什么发生变化呢？

教师：（1）以两个典型的反应：Na 和 Cl₂ 反应、H₂和Cl₂的反应为例，分析元素化合价的变化。（提示：从原子结构变化角度解释NaCl的形成过程。）

反应1：2Na + Cl₂=∆= 2NaCl

氯元素得到电子，化合价降低，发生还原反应，

钠元素失去电子，化合价升高，发生氧化反应，

归纳1：元素化合价变化的原因：电子得失。

反应2：

共用电子对偏向氯元素，化合价降低，发生还原反应，共用电子对偏离氢元素，化合价升高，发生氧化反应，

归纳2：元素化合价变化的原因：共用电子对偏移

归 纳3：元素化合价变化的原因：电子的转移（得失、共用电子对偏移）

教学反思：学生在一系列的问题情境中，有序地通过自主学习、小组合作讨论、师生交流等，形成了从表象到实质、从模糊到清晰的概念学习。使学生初步感受宏观、微观符号三重表征的化学科学思维方式，从宏观视角（元素化合价的升降）辨识氧化还原反应提高到从微观视角（电子的转移），最后形成了符号表征（双线桥）架构氧化还原反应的一般模型。

环节二：回溯历史，体会概念的演变

教师：从得氧失氧角度分析氧化还原反应，发展到从化合价角度判断，这与氧化还原反应概念的发展如出一辙。

PPT展示：科学史话：氧化还原反应概念的发展。（课本23页）

设计意图：这样的设计可以让学生在一定程度上体会到氧化还原反应是沿着化学科学的发展历程去认识问题。并且在学科理论的曲折更迭中，体悟科学家在探索未知领域过程中求真务实的态度、崇尚真理的意识、敢于质疑的精神。充分体验知识的生成过程，既符合学生认知思维发展的过程，也有助于提升学生的思维能力。

环节三：微观探析，得知真相

学习任务4：如何通过实验证明，在氧化还原反应中，确实存在电子转移？

教师：氧化还原反应中化合价变化的原因是电子的转移，那么如何看到这一变化呢？

问题1：分析 Zn＋2HCl === ZnCl₂＋H₂↑反应中元素化合价升降及电子转移情况。

问题2：如何将上述反应中的电子的转移检测出来？

学生：思考与交流。 如果能让电子定向移动，就应该会形成持续的电流。 但是锌放在硫酸溶液中，如何接导线呢？

教师：提示：我们可以将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分离开来。

学生：对，分开来，“逼”得电子必须通过导线移动。

教师：安装实验装置，连接导线，接通电流表。

实验装置如图所示：

学生：观察现象，发现电流表的指针发生了偏转，证实氧化还原反应中确实存在着电子的转移。

问题3：如何将反应中的电子转移情况表示出来呢？

教师：用双线桥和单线桥表示电子转移的情况。

（ 1）线桥的箭头由反应物指向生成物。

（2）在线桥上要标出电子转移的数目，前面的数字表示有几个原子发生了电子转移，后面的数字表示每个原子转移了几个电子

（3）得失电子数相等

1、箭头必须由失电子的物质指向得电子的物质，箭头两端对准得失电子的元素。

2、箭头的方向已表明了电子转移的方向，所以“桥”上无需再标得失，只须标明电子转移总数即可

习题评价2：用这两种方法表示Zn＋2HCl === ZnCl₂＋H₂↑电子转移的方向和数目。

设计意图：理性推理，通过原电池装置，学生“看到”了微观的电子转移，真实地感受氧化还原反应的实质，通过实验佐证理论的推理，强调电子的转移与元素化合价变化的联系，凸显化学学科的理科特性，培养学生实证的科学态度。

环节四：学以致用，感受化学魅力

教师：现在请同学们阅读教材24页的内容，结合自己所了解的氧化还原反应， 你应该怎样看待和利用氧化还原反应？

学生：我们应该根据氧化还原反应的知识去利用那些有利的反应，尽量避免那些不利的反应。

教师：我们学习化学知识，就是为了利用化学知识服务于人类 。

视频：汽车尾气相关知识

学习任务5：利用氧化还原反应知识解决问题

问题1：汽车尾气的成分主要有哪些？

问题2：尾气治理的目标是什么？

问题3：运用氧化还原反应的原理如何解决这一问题？

设计意图：通过氧化还原反应的利与弊，进一步让学生认识事物的两面性，同时让学生明白学好化学知识，更有能力为国家，为人民服务，提升学生“科学精神与社会责任”等核心素养。

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