高兆芬，張小蘭，魏 珍

(上饒師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，江西 上饒 334001)

立足教材分析探尋教學(xué)思路
——以分析氧化還原教學(xué)思路為例

高兆芬，張小蘭，魏 珍

(上饒師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，江西 上饒 334001)

教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是教師要對教材做仔細(xì)的研究，探尋出一個(gè)好的教學(xué)思路來引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)。只有做到了對教材科學(xué)系統(tǒng)的分析，才能保證課堂教學(xué)的有效性。氧化還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，教學(xué)過程中需要教師充分研究分析教材，以探尋出合理的教學(xué)方法和策略，來促進(jìn)學(xué)生理解和掌握氧化還原反應(yīng)，提高教學(xué)的效果。

教材；分析；教學(xué)思路；氧化還原反應(yīng)

教材是教學(xué)活動中一個(gè)非常重要的媒介，任何課堂的實(shí)施都要對教材進(jìn)行深入細(xì)致的分析研究，方能實(shí)施有效性的課堂教學(xué)。氧化還原反應(yīng)是人教版普通高中課本必修一第二章第三節(jié)的內(nèi)容，是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中一個(gè)非常重要的知識點(diǎn)，它連貫中學(xué)化學(xué)的始終，對于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)整個(gè)高中化學(xué)知識具有承先啟后的作用。氧化還原反應(yīng)中包含頗多概念，如氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、氧化劑、還原劑、被氧化、被還原，等等，這些概念既有區(qū)別又相互聯(lián)系，也比較抽象，這樣一來無疑增加了學(xué)生學(xué)習(xí)難度。為此，教師應(yīng)重視對氧化還原反應(yīng)教材內(nèi)容的分析，精心設(shè)計(jì)氧化還原反應(yīng)的教學(xué)思路，以降低這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)難度，提高課堂教學(xué)的效率。

1 思路之一：歸納演繹，引導(dǎo)學(xué)生剖析氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)

學(xué)生在初中的時(shí)候已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)氧化還原反應(yīng)及元素化合價(jià)知識，對于本章的學(xué)習(xí)有了一定的基礎(chǔ)。高中教材中通過初中學(xué)過的幾個(gè)案例導(dǎo)課的方式比較好，而且學(xué)生容易接受，教師在此基礎(chǔ)之上再補(bǔ)充幾個(gè)案例引導(dǎo)學(xué)生分析，能很好地將課題引入。(分析下列反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng))

2CuO + C = 2Cu+ CO2

①

CuO + H2= Cu+ H2O

②

H2O + C = CO+ H2

③

S+ O2= SO2

④

Fe + CuSO4= Cu + FeSO4

⑤

學(xué)生在初中學(xué)到的判別氧化還原只限于得氧失氧，對于前面三個(gè)反應(yīng)，學(xué)生很快就能判斷出是氧化還原反應(yīng)；對于第④個(gè)反應(yīng)，有些學(xué)生還不夠確定；對于第⑤反應(yīng)，學(xué)生則認(rèn)為不是氧化還原反應(yīng)。在學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知困惑時(shí)，教師提出讓學(xué)生分析反應(yīng)①、②、③除了得氧失氧之外，反應(yīng)前后元素的化合價(jià)是否有變化：在反應(yīng)①中Cu失去氧被還原，Cu元素的化合價(jià)下降了；C得到氧被氧化，而C的化合價(jià)上升了，且化合價(jià)的升降數(shù)值為4。再看看反應(yīng)②、③情況亦如此，也就說元素在得氧和失氧的同時(shí)，伴隨著有化合價(jià)的變化。這時(shí)教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到一事實(shí)：氧化還原反應(yīng)不僅限于得氧失氧，只要出現(xiàn)了元素化合價(jià)升降的反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)。將氧化還原反應(yīng)概念擴(kuò)大之后，據(jù)此，讓學(xué)生分析反應(yīng)④、⑤，得出反應(yīng)④、⑤也為氧化還原反應(yīng)。然后再啟發(fā)學(xué)生結(jié)合初中學(xué)習(xí)的元素化合價(jià)知識，分析元素化合價(jià)與原子核最外層電子排布的關(guān)系：原子本身呈電中性，原子得電子而帶負(fù)電荷，其化合價(jià)降低；原子失電子而帶正電荷，其化合價(jià)升高。也就是說電子的得與失是化合價(jià)變化的本質(zhì)，即電子的轉(zhuǎn)移或偏移為氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，化合價(jià)的變化只是其宏觀表征，由此分析歸納出氧化還原的實(shí)質(zhì)所在。從而將氧化還原的概念擴(kuò)展至無氧反應(yīng)，使學(xué)生的知識得以拓展。

這種緊扣課本內(nèi)容并借助學(xué)生已有的知識導(dǎo)課，一是可以充分調(diào)動學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的思維；二是講授知識建立在學(xué)生的認(rèn)知水平之上，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)難度不大，能較快地接受新知識；三是引導(dǎo)學(xué)生自己探究知識，可養(yǎng)成良好的思考習(xí)慣。

2 思路之二：條分縷析，梳理概念

化學(xué)概念是化學(xué)思維的基本起點(diǎn)，但它本身是抽象的，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中大多難以理解其中的內(nèi)涵，尤其是高一新生剛剛接觸到的新概念更是如此。正因如此，教師在課前就要對教材做細(xì)致的研究，分析概念內(nèi)涵及之間的關(guān)系，形成獨(dú)特的教學(xué)思路，讓學(xué)生理解化學(xué)概念，以實(shí)現(xiàn)在理解基礎(chǔ)上的記憶。也只有理解了概念，學(xué)生才能將所學(xué)內(nèi)容牢固地記憶在頭腦中并轉(zhuǎn)化成自己的知識。分析教材中涉及的氧化還原反應(yīng)相關(guān)的概念：一是多，二是比較抽象；而且學(xué)習(xí)過程中概念一個(gè)一個(gè)接踵而至，其內(nèi)涵深并且聯(lián)系廣，滲透到今后許多章節(jié)，學(xué)生一時(shí)難以適應(yīng)，給教學(xué)帶來了不少的困難。為了避免學(xué)生對諸多概念產(chǎn)生混淆，教師要將概念按線索分析，引導(dǎo)學(xué)生將概念梳理成序。

第一條概念線索：氧化劑和還原劑。首先讓學(xué)生了解概念：在反應(yīng)中接受了電子，化合價(jià)下降了的一類物質(zhì)稱為氧化劑, 具有氧化性，在反應(yīng)中被還原；在反應(yīng)中失去了電子，化合價(jià)上升了的一類物質(zhì)稱為還原劑，具有還原性，在反應(yīng)中被氧化。氧化劑和還原劑可以是不同種物質(zhì)，也可以是同種物質(zhì)。在氧化劑或還原劑中，發(fā)生化合價(jià)變化的元素可以是一種，也可以是多種元素，但不管如何變化，氧化劑與還原劑得失電子數(shù)一定相等。

再加以實(shí)例說明：如Fe +2FeCl3= 3FeCl2反應(yīng)中Fe失去了電子，它的化合價(jià)升高了，F(xiàn)e充當(dāng)還原劑；FeCl3中的三價(jià)鐵離子Fe3+得到電子，化合價(jià)降低了，F(xiàn)eCl3充當(dāng)氧化劑。

再如：2KClO3=2KCl+3O2↑，反應(yīng)中KClO3氯元素得電子，化合價(jià)降低；KClO3中的氧元素失電子而化合價(jià)升高，那么KClO3既是氧化劑又是還原劑。在反應(yīng) 4FeS2+11O2= 2Fe2O3+ 8SO2中，F(xiàn)eS2中的兩種元素均失去電子，化合價(jià)都升高，但這兩種元素失去的電子之和等于氧化劑O2得到的電子數(shù)。

概念的進(jìn)一步拓展：氧化性、還原性是物質(zhì)的性能，是物質(zhì)得失電子的能力，這種能力不僅反應(yīng)物具備，生成物也可以擁有：元素在最高價(jià)態(tài)(如Fe+3、S+6等)不再有價(jià)電子可以給出，僅僅能顯示出氧化性；元素在最低價(jià)態(tài)(如Fe0、S-2)只可給出電子，不能再得電子，僅顯示出還原性；元素在中間價(jià)態(tài)(如Fe+2、S0、S+4)則可兼具“兩性”。此外，氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物。

第二條概念線索：還原反應(yīng)與氧化反應(yīng)。先認(rèn)清概念：物質(zhì)失去電子的過程叫做氧化反應(yīng)，物質(zhì)得電子的過程則叫做還原反應(yīng)。參與氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)應(yīng)有得失電子的能力。

如上述Fe +2FeCl3= 3FeCl2反應(yīng)中，F(xiàn)e→Fe2+發(fā)生了氧化反應(yīng)，F(xiàn)e3+→Fe2+發(fā)生了還原反應(yīng)。參照這個(gè)線索，還原劑(Fe)發(fā)生的是氧化反應(yīng)，反應(yīng)過程中失去電子被氧化得到氧化產(chǎn)物(Fe2+)。而氧化劑(Fe3+)發(fā)生的是還原反應(yīng)，反應(yīng)過程中得到電子被還原得到還原產(chǎn)物(Fe2+)。在這個(gè)反應(yīng)中FeCl2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，大多數(shù)反應(yīng)的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物是不同的。

概念的擴(kuò)展：反應(yīng)中有物質(zhì)失去電子必然需要物質(zhì)接收電子，因此，氧化還原反應(yīng)既對立又統(tǒng)一，即還原反應(yīng)與氧化反應(yīng)是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的不同方面，還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)同時(shí)存在于同一個(gè)反應(yīng)之中。并且氧化還原反應(yīng)中得與失的電子數(shù)相等。

將氧化還原反應(yīng)梳理出這兩條概念線索之后形成的教學(xué)思路，不但使教師教得輕松，而且還幫助學(xué)生理順了概念之間的關(guān)系，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)抓住這兩條主線，就不會造成概念的混亂。

3 思路之三：建立聯(lián)系，形成知識體系

在學(xué)生掌握了上述概念之后，怎樣將概念建立在學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)中？這是教師面臨的需要解決的問題。教師在綜合分析時(shí)，一要考慮知識結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，二要符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。分析氧化還原反應(yīng)中涉及的概念，以及概念之間的相互關(guān)系，構(gòu)建出氧化還原的知識體系的概念圖(見圖1)[9]是一個(gè)不錯的選擇。

圖1 氧化還原反應(yīng)知識體系概念圖

通過建立氧化還原反應(yīng)知識體系概念圖，引導(dǎo)學(xué)生將氧化還原反應(yīng)中涉及的概念進(jìn)行系統(tǒng)歸納整理，既讓學(xué)生對概念本身含義加深理解，同時(shí)還使學(xué)生對不同概念的各種相互聯(lián)系加深了理解。這種概念圖的建立，使得學(xué)生將新學(xué)的概念與其他概念建立必然的聯(lián)系，并將其納入相應(yīng)的概念系統(tǒng)中，從而使學(xué)生全面深刻地理解和掌握氧化還原反應(yīng)的概念。

4 思路之四：深入研究，探尋規(guī)律

氧化還原反應(yīng)的概念在中學(xué)化學(xué)教材中運(yùn)用得非常普遍、廣泛，氧化還原反應(yīng)相關(guān)內(nèi)容在教材中分布的位置如附表。[9]

分析中學(xué)化學(xué)教材不難發(fā)現(xiàn)，氧化還原反應(yīng)相關(guān)內(nèi)容貫穿于整個(gè)中學(xué)階段，氧化還原反應(yīng)的概念涉及諸多知識，要全面掌握這個(gè)知識體系并加以應(yīng)用，就要了解這類反應(yīng)的反應(yīng)規(guī)律。根據(jù)各個(gè)時(shí)段學(xué)生的知識水平，教師應(yīng)逐步引導(dǎo)學(xué)生歸納物質(zhì)在進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的時(shí)候應(yīng)遵循的幾條規(guī)律,并學(xué)會運(yùn)用這些規(guī)律解決實(shí)際問題。

(1)第一條規(guī)律：價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律。其一：反應(yīng)中物質(zhì)的價(jià)態(tài)由高價(jià)逐級下降或由低價(jià)依次上升，但是如果出現(xiàn)同一元素的最高價(jià)態(tài)與最低價(jià)態(tài)相互反應(yīng)時(shí)，化合價(jià)只能靠攏甚至歸一，而不能交叉或者倒掛，也就是說反應(yīng)中不存在同種元素的化合價(jià)出現(xiàn)交替的狀況。如反應(yīng)6HCl+ KClO3= KCl + 3Cl2+ 3H2O中變化是：Cl-1→Cl0Cl+5→Cl0；而不能是Cl-1→Cl0，Cl+5→Cl-1。

其二：處于中間價(jià)態(tài)的元素，則在某些條件下可自身反應(yīng)分解成高低價(jià)產(chǎn)物。這就是所謂的“岐化反應(yīng)”?！捌缁磻?yīng)”指某元素同一價(jià)態(tài)發(fā)生自身氧化還原后一部分原子被氧化，另一部分的原子被還原。常見的歧化反應(yīng)有鹵族元素的單質(zhì)與堿或水的反應(yīng)：Cl2+ 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O，3Cl2+ 6NaOH = 5NaCl + NaClO3+ 3H2O, Cl2+H2O = HCl + HClO；雙氧水分解制取氧氣的反應(yīng)：2H2O2= 2H2O +O2↑ ；二氧化氮溶于水：3NO2+H2O = 2HNO3+ NO；硫與熱堿反應(yīng)；4S +6NaOH = 2Na2S + Na2S2O3+ 3H2O；硫代硫酸鈉與酸反應(yīng)Na2S2O3+ 2HCl = 2NaCl + SO2↑ + S↓等等。

附表 中學(xué)化學(xué)各階段氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識分布表

其三：“價(jià)態(tài)歸中”指同一元素的不同價(jià)態(tài)的兩種物質(zhì)相互反應(yīng)得到它們中間價(jià)態(tài)的產(chǎn)物。常見的歸中反應(yīng)有C + CO2= 2CO， SO2+ 2H2S = 3S↓+H2O，2Fe3++ Fe = 3Fe2+等。

(2)第二條規(guī)律：得失電子守恒。反應(yīng)過程中電子從還原劑轉(zhuǎn)移到氧化劑，既不會憑空消失也不會憑空產(chǎn)生，氧化劑接受電子的數(shù)量等于還原劑給出電子的數(shù)量，這便是電子守恒規(guī)律。

如：從圖2中可以看出，氯元素在反應(yīng)中獲得的電子數(shù)與氧元素失去的電子數(shù)相等。由此，我們可以依據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒，來判定氧化還原反應(yīng)的產(chǎn)物及反應(yīng)物的系數(shù)，如：完成下列反應(yīng)方程式：

□KClO3+□HCl(濃) →□KCl +□ClO2+ □ Cl2+□□

圖2 氯酸鉀分解電子轉(zhuǎn)移關(guān)系圖

根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理可知，Cl+5→Cl+4，Cl-1→Cl0，采用電子守恒法便可很快得出其反應(yīng)系數(shù)為： 2KClO3+4HCl(濃) →2KCl +2ClO2+Cl2+2H2O，同樣，在一些計(jì)算題中，用電子守恒法解題，不僅方法簡單，而且解題速度快。

例：將3.36升的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氯氣通入200 mL的FeBr2溶液中，充分反應(yīng)后，測得溶液中的Br-有1/3被氧化成溴單質(zhì)。問原溶液中FeBr2溶液的物質(zhì)的量濃度是多少？

解題思路：此題如果用常規(guī)的方法解題，根據(jù)反應(yīng)2Fe2++ Br2= 2Fe3++2Br-,就是要先考慮當(dāng)Fe2+離子全部被氧化為Fe3+后，再開始氧化Br-離子，這樣計(jì)算就比較復(fù)雜。而用電子守恒法解只需抓住還原劑Fe2+和Br-所失電子數(shù)之和與氧化劑Cl2所得電子數(shù)相等即可。

解：設(shè)FeBr2的物質(zhì)的量濃度為xmol/L

還原劑：Br-→Br失去電子數(shù)為：(0.2 L×xmol/L ×2÷3) ×1 =(0.4x÷3) mol

還原劑：Fe2+→ Fe3+失去的電子數(shù)為：(0.2 L×xmol/L) ×1=0.2xmol

則：(0.4x÷3) + 0.2x=0.3x=0.9 mol/L

答：原溶液中FeBr2的濃度為0.9 mol/L。

(3)性質(zhì)強(qiáng)弱規(guī)律：在氧化還原反應(yīng)的方程式中，等號兩邊的物質(zhì)都分別具有氧化性和還原性，反應(yīng)物的性質(zhì)強(qiáng)于生成物，反應(yīng)總是向著生成更穩(wěn)定的物質(zhì)的方向進(jìn)行的，也就是：強(qiáng)還原劑+強(qiáng)氧化劑→弱氧化劑+弱還原劑的形式，即可以簡單歸結(jié)為氧化還原反應(yīng)由強(qiáng)到弱的方向進(jìn)行，否則反應(yīng)不發(fā)生。在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生熟悉常見物質(zhì)的氧化性、還原性強(qiáng)弱順序，以便判斷氧化還原反應(yīng)是否可以進(jìn)行及其生成的產(chǎn)物，如圖3。

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H2)CuHgAgK+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+(H2)Cu2+Fe3+Hg2+Ag+

F2Cl2Br2I2SF-Cl-Br-I-S2-

圖3 氧化性還原性強(qiáng)弱規(guī)律

如：反應(yīng)Cu2++ Fe = Fe2++ Cu 中產(chǎn)物Fe2+的氧化性比Cu2+弱，產(chǎn)物Cu的還原性比Fe弱，因而反應(yīng)Fe2++Cu=Fe + Cu2+就是不成立的。

(4)反應(yīng)順序：發(fā)生反應(yīng)時(shí)，若一種還原劑與多種氧化劑共存，則氧化性最強(qiáng)的與還原劑先發(fā)生反應(yīng)；如果還原劑充足，則按氧化性由強(qiáng)到弱依次反應(yīng)，反之亦然。如：在含有Fe3+、Cu2+、Ag+溶液中加入少量的Zn粉，則Zn先與氧化性最強(qiáng)的Ag+反應(yīng)，只有當(dāng)Ag+完全反應(yīng)，才考慮還原Fe3+，而后再是Cu2+。同樣，在含有S2-、Br-的混合溶液中通入少量的Cl2，則Cl2先將還原性強(qiáng)的S2-氧化，只有當(dāng)S2-氧化完全，才考慮氧化Br-。

古人說“授人以魚不如授人以漁”，教學(xué)亦是如此。在教學(xué)中，教師要通過合適的方式啟發(fā)學(xué)生去發(fā)掘這些規(guī)律、掌握這些規(guī)律，使學(xué)生能夠更好地運(yùn)用所學(xué)的知識解決實(shí)際的問題。而要做到這些，教師在課前對教材的分析研究，是必不可少的。

綜上所述，教師在教學(xué)過程中注意將教材仔細(xì)分析研究，充分吃透教材，形成自己的有特色的教學(xué)思路是構(gòu)建良好教學(xué)效果的有效途徑。氧化還原反應(yīng)知識在整個(gè)高中化學(xué)中均有涉及，學(xué)好這部分內(nèi)容對于以后的化學(xué)學(xué)習(xí)至關(guān)重要。通過一系列的教學(xué)思路的實(shí)施后，學(xué)生對于氧化還原反應(yīng)的概念從它的形成、概念之間的關(guān)系以及概念中存在的規(guī)律都有比較清晰的認(rèn)識，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生分析歸納問題的能力，逐步形成正確的學(xué)習(xí)方法。

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Export Teaching Ideas Based on Teaching Material Analysis ——take exporting REDOX teaching idea as an example

GAO Zhao-fen, ZHANG Xiao-lan, WEI Zhen

(School of Chemistry and Chemical Engineering,Shangrao Normal University, Shangrao Jiangxi 334001,China)

One of the vital part of teaching is the teacher must do completely research to the teaching material, to find a better way of teaching and thinking that will guide the student to study. The only way to guarantee the effectiveness of classroom teaching is to analyzes teaching material systematically. REDOX is a difficult point in the middle school chemistry teaching, so teachers need to continue to study the teaching material in the teaching process, and to find out the reasonable teaching method and strategy, to promote students to understand and master the REDOX reaction, to improve the teaching effect.

teaching material; analysis; the teaching ideas; REDOX reaction

2016-08-29

江西省教改課題(JXJG-15-16-5)

高兆芬(1962-)，女，江西萬年人，副教授,研究方向：化學(xué)教學(xué)研究。E-mail ：gzf6206@126.com

G451.6

A

1004-2237(2016)06-0068-06

10.3969/j.issn.1004-2237.2016.06.015