基于核心素养的化学原理教学探析

梅溪

摘要：氧化还原反应是化学反应的基本理论之一，其教学内容具有“宏观联系微观”“理论联系实际”的指导作用，是发展学生学科核心素养的良好载体。在本节的教学过程中应突出两条主线，一条是方法线，即通过“电子转移一化合价变化一氧化还原反应的表征一氧化还原反应的应用”，归纳出“结构一性质一表征一应用”这一研究化学问题的一般方法;一条是认知线，即通过探究生产生活中真实的氧化还原反应，归纳出“观察现象一提出假设一证据推理一模型认知”这一人类对于物质世界的认知模型，并学会用此模型去分析、理解生活中的實际化学问题。

关键词：核心素养;氧化还原反应;教学过程

文章编号：1008-0546（2019）06-0064-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.06.018

随着化学学科核心素养的发布，在教学过程中发展学生的核心素养、培养学生的学习方法、提升学生的学习智慧变得更为重要。化学原理的教学，天然地具有“宏观联系微观”“理论联系实际”的教学作用，成为发展学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”等学科核心素养的良好载体。笔者以“氧化还原反应”的教学为例，探索基于核心素养的化学原理教学模式，以期为提高化学原理教学的有效性和发展学生的核心素养提供有益的借鉴。

一、课程标准要求

二、教学背景分析

1.教材分析

“氧化还原反应”安排在高中化学必修1第二章《化学物质及其变化》中的第三节，有其重要的意义。氧化还原反应属于化学学科的一类基本反应类型，涉及到所有有关元素价态变化的化学反应，无论是元素和物质之间的转化，还是金属的腐蚀及电化学知识，都离不开对氧化还原反应的深刻理解。“氧化还原反应”在中学阶段的基本概念、基础理论知识中，占有极其重要的地位，贯穿于中学化学教材的始终，将其放在必修1第二章，正是为之后学习元素化合物知识做好铺垫。此外，通过对氧化还原反应的学习，还可以引导学生逐步理解化学规律在自然现象中的体现，建立起“结构→性质→表征→应用”的化学学科核心研究方法，“观察现象→提出假设→证据推理→模型认知”的化学学科核心认知模型，并学习如何将此方法和模型运用到今后的化学学习中去。

2.学情分析

内容角度：学生在初中已经从得失氧元素的角度学习过氧化反应和还原反应，但并没从电子转移的角度去理解氧化还原反应的本质。学生在初中也学习了化合价，知道了化合价可以变化，但并没有理解化合价变化与电子转移之间的关系。所以本节内容首先需要帮助学生建立起“电子转移→化合价变化”这一认知概念。

学法角度：学生在初中化学的学习过程中，对化学知识的掌握以接受式为主，缺少自主思考的过程和习惯。学生搜集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、交流与合作的能力，仍有待提高。

三、教学目标

1.通过对燃烧现象的分析，学习如何利用“假设一求证”的方法对实验现象做出科学解释，发展学生“证据推理和模型认知”的核心素养。

2.通过原电池实验和对原子结构的分析，学习氧化还原反应的本质、特征和表征，发展学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养，深化学生对“结构决定性质”这一化学观念的理解。

3.通过对三元催化器原理的探究，让学生学会用化学原理去分析和解决实际问题，培养学生探索未知、崇尚真理的科学态度和社会责任。

四、教学过程

学习任务一：假设一求证，认识氧化还原反应（对应教学目标1）

[师]燃烧是一种非常常见的自然现象，当古人看见冲天而起的熊熊烈火时，他们自然想对这种现象做出自己的解释，那么古人是如何解释燃烧的？

[生]由火神控制火。

[师]是否真的存在火神？你是如何判断的？

[生]应该没有火神，因为没有人看见过火神，也没有证据证明火是由火神控制的。

[师]也就是说，对于自然现象的解释需要科学证据的证明。在17世纪初期，欧洲的科学家又提出，物质能够燃烧，是因为可燃物中含有“燃素”这种物质，燃烧的过程就是可燃物释放燃素的过程。你认同这种观点吗？

[视频]BBC纪录片《化学史》节选。

[生]科学家并没有在可燃物中发现“燃素”，所以我认为燃烧不是由燃素决定的。

[师]1773年，化学家拉瓦锡发现了O2，最终揭开了谜底，燃烧是可燃物与O2发生的一种氧化反应。请同学们回忆初中对于氧化反应和还原反应的定义。

[生]氧化反应：物质结合氧原子的反应。

还原反应：物质失去氧原子的反应。

[设计意图]从人类对燃烧的认识这一化学史实出发，引导学生体验人类对于物质世界的认知是一个漫长的、渐进的、充满艰辛的过程，认识到人类对自然现象的解释需要经历观察现象、提出假说、寻找证据、建立理论的过程。同时，对于燃烧这一典型氧化反应的探究，一方面复习了初中对于氧化反应的认知概念，另一方面也为进一步研究氧化还原反应的本质做好铺垫。

学习任务二：宏微结合，理解氧化还原反应（对应教学目标2）

氧化剂（氧化性）：所含元素得电子（化合价降低）的反应物。

还原剂（还原性）：所含元素失电子（化合价升高）的反应物。

[设计意图]通过对氧化还原反应中元素化合价变化的原因分析，引导学生建立“结构决定性质”的化学观念，发展学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养。用实验证明氧化还原反应中确实存在电子转移，发展学生“证据推理和模型认知”的核心素养。不是由老师讲授双线桥的写法，而是直接给出双线桥，让学生通过分析、推理、讨论，自主探究各符号的化学意义，加深对客观事实与科学表征之间关系的认识。

学习任务三：学以致用，应用氧化还原反应（对应教学目标3）

[师]氧化还原反应在实际生活中有何应用？我们来看下图：

[设计意图]采用生活中的真实情境，通过小组讨论，让学生利用氧化还原反应的原理去分析、辨析，自主探究三元催化器的化学原理，体会化学学科的社会意义，发展学生有关“科学态度与社会责任”的核心素养。

[总结]这节课，我们不仅学习了氧化还原反应的相关知识，更重要的是，通过学习过程我们掌握了研究化学问题的一般方法，即：

而且，回顾人类对燃烧这一类典型的氧化还原反应的认识，我们还体会到，人类对自然界的认知是有其客观规律、存在认知模型的：

[设计意图]让学生通过对氧化还原反应的学习，掌握“结构→性质→表征→应用”这一研究化学问题的一般方法。通过回顾人类对燃烧现象的认知过程，建立“观察现象一提出假设一证据推理一模型认知”的化学学科核心认知模型。

五、教学反思

氧化还原反应是化学反应的基本理论之一。一般的教学设计，均把掌握氧化还原反应的原理和掌握氧化剂、还原剂等概念作为教学目标。但在笔者看来，获得氧化还原反应相关知识的过程比掌握知识本身更为重要。因此，笔者在设计本节课的教学内容时突出两条主线，一条是方法线，即通过“电子→转移→化合价变化→氧化还原反应的表征→氧化还原反应的应用”，归纳出“结构→性质→表征→应用”这一研究化学问题的一般方法;一条是认知线，即通过回顾人类对真实的氧化还原反应——燃烧的认知过程，归纳出“观察现象→提出假设→证据推理→模型认知”这一人类对于物质世界的认知模型，并用此模型去分析、理解生活中的实际化学问题。笔者认为，课堂的教学目标，不应只停留在学习学科知识本身，而应该通过教学，让学生形成学科观念和学习方法，以最终达到发展学科核心素养的目的。