氧化还原反应教学设计初探【摘要】新课改下的高中化学教学中，教师反映课时不够、对教材内容及深广度难以把握的困惑，这就需要教师在教学工作中结合初高中教材特点，处理好知识的衔接过渡；认真研读新课标，转变教学观念；从整体上把握课程结构，再细化到各个模块、各个内容的分析比较，充分整合、利用教材中的各种教学活动栏目的功能；有助于实现高效课堂教学，培养学生的科学素养。【关键词】教学概念转变 初高中内容衔接 氧化还原反应体系 教材到教学 引言自2004年开始，全国各地学校陆续使用新版高中化学教材，在新教材的实施过程中，不少教师反映课时不够并且对教材内容及深广度难以把握，困惑颇深。这就需要教师在教学工作中认真研读新课程标准，针对各自不同版本的教材，转变教学观念，从整体上把握课程结构，再细化到各个模块的具体内容的分析、比较新旧教材的异同，体会编者的编写思路和意图；充分利用教材中多种教学活动栏目的功能，在教学中既能充分发挥教师在处理教材时所体现出的能动性和创造性，又能构建“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”相融合的教学目标体系，实现高效课堂教学和培养学生科学素养的和谐统一。1.背景氧化还原反应原理无论在工农业生产、生活还是在科技上都具有重要运用和意义，是工业生产的重要基础，我们日常生活中所需的各种金属，都是通过氧化还原反应原理从矿石中提炼得到的；许多重要化工产品的制造，其主要反应也是氧化还原反应。农业生产中的土壤中的肥料的变化也是复杂的氧化还原反应。我们常用的蓄电池以及在空间技术上应用的高能电池都是利用氧化还原反应原理，把化学能变成电能或把电能变成化学能【1】。在中学化学的基本概念和基本理论中，氧化还原反应原理占据极其重要的地位，是贯穿中学化学知识系统的一条主线，贯穿中学化学课程的始终。氧化、还原既是一组对立的化学概念，又是一个矛盾的统一体，两者同时存在、相伴而生。得失电子，被氧化、被还原，氧化性、还原性，得失电子总数相等构成了结构完整、关系密切的氧化还原反应知识系统。学会根据不同物质氧化性(还原性)的强弱，判断一个氧化还原反应能否发生，理解原电池、电解池、钢铁腐蚀及其防护的原理，解决生活中的某些实际问题，培养学生解决实际问题的能力。因此，氧化还原反应概念系统是中学化学教学的重点，与此同时其概念关系较多、对逻辑性和辩证思维能力的要求较高，一直是中学化学学习的难点。2.高中“氧化还原反应”教学的“概念”转变2.1概念转变概述概念是思维的工具，是知识结构的联结点，是学生学习的核心。建构主义学习理论认为，学习不是简单的信息积累，而是学生已有知识经验或原有认知结构与从环境中主动选择和注意的信息相互作用以及由此引发的认知结构的重组【2】。教学过程中教师要充分把握学生的认知结构，重视分析学生的心理特点和思维特点，在进行新概念教学时重视和促进学生对概念的自我建构，实现从个人认知角度去理解概念的内涵与外延；若学生只是机械地接受，头脑中原有的概念不会受到触动和发展，不能形成和发展整体性的综合认识。化学概念教学的现状和重要性决定了化学教学中的概念转变，学生只有对概念形成正确的认识，才能在思维结构的转变过程中有深刻认识，避免错误认知的产生。对于化学概念不断发展过程中，由于表述方式不同而导致学生对概念的认知冲突，加强对学生进行相关概念整合的学习指导，实现概念的转变，真正实现“备学生”；从而真正实现三维教学目标，达到“授之与渔”的教学境界【3】。2.2氧化还原反应知识体系的建构氧化还原反应是从有无电子转移这一微观角度认识化学反应，它更能揭示化学反应的本质。氧化还原反应在中学化学新课程体系中是分三阶段完成的：初中阶段是从得氧失氧的角度进行定义的；在化学必修1中是从化合价升降和电子转移的观点来定义氧化还原反应以及介绍常见的氧化剂和还原剂的；在化学必修2中主要学习氧化还原反应的应用【4】。化学新课程标准对其进行了以下的描述：“根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移，举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应，了解物质结构和性质的关系，认识化学变化的实质。”综观鲁科版、苏教版及人教版的化学教材，氧化还原反应的知识系统都不是一次性呈现一个完整的结构单元，而是采用分段呈现的方式，通过螺旋上升的方法穿插编排，分散在初高中的不同章节，且高中呈现的知识比初中有明显的生长性。【5】学生在学习氧化还原反应知识时，从化合价变化的角度对化学反应的分类进行拓展，过渡到对氧化还原反应的本质的学习，是从现象到本质的认识过程。从原有知识储备而言，学生缺乏相应的原子结构和化学键的知识，往往很难理解“氧化还原反应的本质是电子转移”；从概念容量而言，学生要理清这些概念之间的关系有一定的困难。因此，帮助学生及时对相关概念进行整合，让学生真正理解，氧化还原反应的本质，使学生对概念的理解由感性认识上升到理性认识；同时结合使用概念图进行教学，促进学生对同时出现的多组核心概念的理解，真正帮助学生建构起自己的氧化还原反应知识网络结构。2.3 从课程标准到教材高中课程改革从课程理念到课程目标、课程内容、教材、教学和评价都发生了一系列的变革。课程标准是面对全国的指导性文件，是对某一科目教育中某个学段或是某一具体模块，学生应该学习哪些内容而提出的一些基本要求，主要是一种规划性质，有一定的弹性空间【5】。在课程标准下，教材的编制有一定的自主弹性空间，至于教学内容的内涵和外延的把握，需要教师结合地区和学生的具体现状而灵活处理。普通高中化学课程标准必修模块对氧化还原反应的描述是：“根据实验事实了解氧化还原反应的实质是电子的转移，举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。”课程标准关于氧化还原反应的内容包括:氧化还原反应的概念和本质及生产生活中常见的氧化还原反应，而且课程标准建议通过实验事实获得氧化还原反应本质的认识。氧化还原反应内容在人教版中采用集中编排的组织方式，位于大量的元素化合物知识学习之前，为元素化合物知识的学习奠定理论基础。课程内容线索不仅是核心的知识与技能，科学的过程和方法及学科思想方法，还包括体现与社会生产生活结合（STS）的相关内容；具体知识点在必修教材中有基本要求，在选修中有深入发展要求，核心认识在整个高中新课程中的螺旋式上升，体现了它的层次性；同时教学内容的情景化和教学过程的活动化体现了课程的建构性。这些都要求教师引导学生通过丰富多样的学习活动和探究过程，去达到所要求的内容标准。2.4 从教材到教学对于新教材发生的变化，教师要从教学需要的角度分析教材，包括教材中知识内容、教材知识内容的应用价值、教材的活动设计、教材的习题等。新教材的内容通过栏目和正文来呈现，其栏目丰富性也体现了栏目功能的多样性。学习活动性栏目（思考与交流、学与问等）都属于基本的范畴，要求学生掌握；资料性栏目(科学视野、资料卡片等)一般是不硬性要求的。教师要分析栏目的正文内容和功能来确定内容是基本要求的还是拓展要求的；在此分析基础上确定核心内容的逻辑顺序和深广度要求。如氧化还原反应知识在人教版中的知识逻辑顺序是：氧化还原反应的概念氧化还原反应的本质氧化剂和还原剂氧化还原反应的应用。教师的教学要抓住核心教学内容的价值，不能只停留在纯粹的知识的教学上，要思考为什么要教这个概念，学生学习了该知识以后，在认知方面会有什么发展。如氧化还原反应的教育教学价值在于：从新视角对化学反应分类、认识物质性质，初步形成辩证统一认识事物的思维习惯。新教材中增加STS内容，强调化学在生产、生活和社会可持续发展中的重要作用，有利于学生开阔视野，培养学生学以致用的能力和意识，对于提高学生科学素养也是意义重大的。人教版必修1教材中，氧化还原反应的STS内容是通过举例简单介绍氧化还原反应的广泛存在和应用。新教材通过活动性栏目引导主要的教学思路，教师通过分析教材中的活动设计可确定教学思路。人教版教材通过“思考与交流”活动建立氧化还原反应的概念；通过正文启发讲解氧化还原反应的实质；通过“学与问”探讨氧化还原反应与其他化学反应类型的关系。教师可以通过对节后习题的分析，确定知识的内涵和外延，把握教学评价的重点；此外也可以选择合适的习题纳入新课的教学中，作为典型习题进行分析，培养学生分析问题、解决问题的能力；教师还可进一步体会核心知识的应用价值和认识功能。2.5确定教学思路通过对课程标准的具体内容的分析，界定具体知识的整体层次要求；通过对教材的具体分析，确定教学设计中的核心要素。分析教材中的知识内容本体，确定核心知识的逻辑顺序和深广度及教学内容的知识线索，进而确定学习内容的知识脉络；分析教材知识内容的教育教学价值，确定具体的过程与方法、情感态度与价值观目标；分析教材知识内容的应用价值，确定STS的内容线索；分析教材的活动，确定核心知识建立的活动线索；分析教材中的习题，进一步确定知识的深广度，并及时更进评价体系【2】。在上述分析的基础上，结合各个地区、学校、学生和学科的特点，进行教学设计。3.教学设计氧化还原反应是生活中常见的现象，与社会生活息息相关，同时它也是一柄双刃剑，我们要辩证地看待。通过对本节氧化还原反应知识的学习，加深初中所学氧化反应、还原反应的认识，同时为选修4中“电化学基础”的学习打下基础。增强学生对对立统一哲学规律的认识，培养学生理论联系实际、将本节知识用于解释生活现象等实践中的能力。本设计通过实验探究、形象类比、动画演示、归纳对比等方法，突显了课堂的生命性，学生在教师的引导下，积极思考，讨论交流；在民主平等的学习环境中陶冶情感、态度、价值观。这样可以增强课堂教学生动性，优化课堂教学，实现高效课堂的打造。3.1 教材分析本教学内容选自人教版高中化学必修1第二章第三节，氧化还原反应是中学化学的重要理论之一,贯穿于中学化学学习的始终,是高考的热点和重点。“化学教学中，教师应着力于为为学生提供思维的机会，创造刺激学生思维的情景，引导学生从自然科学的方法多角度、多方位地认识问题、解决问题。从而在学习、掌握双基知识的过程中提高学生思维的广阔性、灵活性、敏捷性和批判性等品质”【6】。通过对本节的学习,可以帮助学生从微观角度对化学反应的本质有更加深刻的理解；启发学生，他们在化学学习的初始阶段介绍的一些概念和原理往往是有局限性的,教育学生从发展的观点看待这些概念和原理,以科学、积极的态度来学习化学。氧化还原反应在中学新课程体系中分为三个阶段完成的。本节氧化还原反应知识属于第二阶段，是对初中氧化、还原反应知识的深入学习，起桥梁和纽带作用，让学生对事物的认知实现由浅入深的转化；是对“化学物质及其变化”第一节“物质的分类”知识的复习和运用，且氧化还原反应是从新视角对化学反应进行分类，也是对化学反应分类的完善；也为后续的元素化合物、原电池、电解池、金属防腐等知识的学习奠定理论基础；氧化还原反应知识是贯穿整个高中化学的重点知识之一。3.2 学情分析3.2.1 学生知识结构分析高一学生已经学习过氧化反应、还原反应的概念及氧化、还原反应的初步判定，元素化合价等知识，为深入学习氧化还原反应，探究氧化还原反应的本质奠定了一定的理论基础，有助于学生通过对典型反应的分析，探究并总结出更接近氧化还原反应本质的判定，使概念得到扩展。但初中对氧化还原反应的判定是局限于从得氧失氧的角度，而且是将氧化还原反应割裂成氧化反应、还原反应来学习，并没有认识到氧化还原反应的本质特征；理解了化合价变化，但并不了解化合价变化的实质和化合价变化与电子得失之间的关系【7】。因此通过本节知识的学习，使学生的认知结构得到合理的重构并在此过程中体会概念的发展。3.2.2 学生认知结构分析高中阶段是人的记忆力发展的最佳时期，高一的学生注意力具有一定的稳定性和集中性，能够有意地调节和控制自己的注意；有意记忆占主导地位，倾向于在理解的基础上记忆；初步完成从形象思维到抽象思维为主的过渡，具有更高的抽象概括性、反省性和监控性特点；能够用理论作指导分析综合