叢 高

（如東縣教師發(fā)展中心 江蘇如東 226400）

基于培養(yǎng)學科素養(yǎng)的課堂教學實踐和反思
——以“氧化還原反應(yīng)”（高三一輪復習）為例

叢 高

（如東縣教師發(fā)展中心 江蘇如東 226400）

以設(shè)計的三個循序漸進的學生活動為主線：“觀察體驗——敲鐵成銅”、“推理驗證——原電池反應(yīng)”、“理性分析——電解CuCl2溶液”，借助感性、理性認識，加深對氧化還原反應(yīng)的理解，同時寓學科相關(guān)素養(yǎng)的培養(yǎng)于學生思維品質(zhì)的優(yōu)化中。

實驗探究；證據(jù)推理；宏微結(jié)合；模型認知；平衡思想

一、設(shè)計理念

氧化還原反應(yīng)的學習一直貫穿于整個中學的始終，從學生認知水平發(fā)展看：北師大胡久華老師在《促進學生認識發(fā)展的化學1模塊氧化還原專題的單元整體教學研究》一文中將其分為5個階段，本節(jié)課的教學正是處于水平5：即“高考復習，達到應(yīng)用氧化還原反應(yīng)解決分析綜合實際問題的能力。如綜合應(yīng)用物質(zhì)的氧化性和還原性強弱，解決分析定量計算、物質(zhì)制備、能量轉(zhuǎn)化、實驗設(shè)計等綜合問題，甚至還要跟其他相關(guān)的知識聯(lián)系共同解決問題?！保?］

大學無機化學通過討論電極電勢［2］和氧化還原反應(yīng)的關(guān)系，從根本上解決了氧化還原反應(yīng)發(fā)生的條件及其主要影響因素，那么能不能在高中教學的最后階段，充分基于電化學基礎(chǔ)知識，將氧化還原反應(yīng)拆解為“半反應(yīng)”作為過渡，并就此初步討論氧化還原反應(yīng)發(fā)生的條件及其主要影響因素，從而建立新的視角認識氧化還原反應(yīng)呢？本節(jié)課正是按照這種構(gòu)思，由學生熟悉的我國古代濕法煉銅的原理入手，討論氧化還原反應(yīng)的發(fā)生及其影響因素，結(jié)合落實學生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，整節(jié)課的教學思維導圖可表示如下。

二、教學過程

圖1 教學思維導圖

1.觀看視頻——化學小魔術(shù)“敲鐵成銅”

［師］我們先來觀看一段視頻：將已鈍化處理過的鐵圈下端浸入硫酸銅溶液中片刻，取出。見證奇跡的時刻：輕輕敲打鐵圈——瞬間“變紅”！神奇嗎？誰來揭秘？

［生］板演濕法煉銅的原理：Fe+Cu2+====Fe2++Cu。分析化合價變化以及電子轉(zhuǎn)移情況。并寫出微粒表現(xiàn)為氧化性和還原性的兩個半反應(yīng)式：Fe－2e－====Fe2+；Cu2++2e－====Cu）

［師］它們是同時發(fā)生的，但在2000多年前，當時還只是提出了“還原”這一概念（可謂古老），而直到200多年前（1777年），拉瓦錫否定“燃素說”后才提出“氧化”這個概念（可謂年輕），一直到100多年前（1897年）湯姆生發(fā)現(xiàn)電子后，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)才得以揭示。

設(shè)計意圖：感受氧化還原反應(yīng)概念的建立和完善經(jīng)歷了漫長的證偽和證實的過程，同時梳理氧化還原反應(yīng)中幾組對立統(tǒng)一的概念。而半反應(yīng)的書寫也為后面從新的視角認識氧化還原反應(yīng)打下伏筆。

2.推理和驗證

［師］如何設(shè)計實驗檢測電子在氧化還原反應(yīng)中發(fā)生了轉(zhuǎn)移呢？

［生］利用原電池裝置。

［師］如何將此反應(yīng)設(shè)計為原電池？

［生］從電極材料、電解質(zhì)、鹽橋等角度分析。

［師］展示銅鐵原電池圖片，同時和銅銀原電池進行比較?！皩嶒灢攀亲罡叻ㄍァ保?/p>

圖2 銅鐵原電池與銅銀原電池比較

演示銅銀原電池：（操作：裝液、鹽橋、電極、介紹“微電流傳感器”：用于檢測電流的大小和方向，采集的數(shù)據(jù)同步顯示在這個坐標系上，其橫坐標是時間，縱坐標表示電流的大小和方向）。

設(shè)計意圖：感受同一銅電極在兩個不同原電池中“半反應(yīng)”方向的不同，再次為討論氧化還原反應(yīng)的方向做好鋪墊。

設(shè)計意圖：從學生已有的金屬活動性順序出發(fā)，變金屬活動左右排序為半反應(yīng)的上下排序，并將“以強制弱”的規(guī)則延伸至從半反應(yīng)看氧化還原反應(yīng)的方向，從而提升至一個全新的視角認識溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。

［師］演示實驗：運用多量程電流計，測定c（Fe3+）=電流強度。

圖3 兩種Fe3+濃度所對應(yīng)的微電流強度比較

［師］引導分析：濃度的改變對物質(zhì)的氧化性（或還原性）的影響，進而影響氧化還原反應(yīng)的方向。

設(shè)計意圖：旨在說明某些半反應(yīng)的發(fā)生可通過改變濃度等因素控制反應(yīng)方向，限于學生現(xiàn)有認知水平（尚不足以深入的細節(jié)），開個窗口，留給學生日后去達到，同時又遵循學科知識的科學性和嚴謹性，通過適度的“解釋”，以給學生今后的學習留有發(fā)展空間，符合“以人為本”的教學要求。

［師］對于有些反應(yīng)，改變方向是很困難的，僅僅靠改變濃度等是難以實現(xiàn)的，唯有采用最強有力的氧化還原手段——電解。

3.完成電解氯化銅溶液實驗，并交流實驗報告

問題討論：要使I－和Br－的混合液中I－被氧化而Br－不被氧化，可選擇哪些氧化劑？

設(shè)計意圖：從實驗的角度豐富了制備銅的方法，也呼應(yīng)了課開始的濕法煉銅。可通過加液后在V型管兩端自然形成的液面高度差判斷裝置的氣密性，另外裝置在密閉體系中檢驗Cl2，減少了其污染，本身就體現(xiàn)了綠色思想。同時針筒內(nèi)試紙顏色的變化及其解釋也為比較物質(zhì)的氧化性強弱提供了極佳的例證。

拓展延伸：通過“84消毒液”的生產(chǎn)和使用注意事項（不能和潔廁靈混合使用），認識酸堿性對物質(zhì)氧化性（或還原性）的影響。

設(shè)計意圖：讓學生理解化學法制備強氧化劑一般選擇堿性介質(zhì)的根本原因。

表1 實驗記錄

課堂小結(jié)：形成思維導圖。

課后思考與拓展：

（1）控制溫度，鈉可置換出熔融氯化鉀中的鉀，為什么？科學合理地運用本節(jié)課中的“序”要注意哪些問題？

（2）整理本節(jié)課中你感興趣的某個點或未能完全弄清楚的問題，查閱資料，獨立或和同學討論深入探討這些問題。

三、教學反思

本節(jié)課的設(shè)計有點“劍走偏鋒”，沒有走尋常路，而是大膽地讓學生走進一個相對陌生的視角——從電極電勢看氧化還原反應(yīng)，也可謂是一種嘗試，從現(xiàn)場教學效果看，學生轉(zhuǎn)換一個新的視角還是具有一定的難度，也需要一個過程，更需要教者教育的智慧，有人說偉大的教師在于啟發(fā)，這也正是我所追求的，盡管我現(xiàn)在可能還沒有上路，但我堅信彼岸就在不遠的前方。

［1］ 胡久華.促進學生認識發(fā)展的化學1模塊氧化還原專題的單元整體教學研究［J］.化學教育,2010（3）：25

［2］ 無機化學教研室.面向21世紀課程教材.無機化學（上冊第四版）［M］.北京：高等教育出版社,2005

1008-0546（2017）10-0041-03

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2017.10.014

*本文系江蘇省南通市中小學教學研究課題（2015年度第十一期）的研究成果之一。