錢珍妮

摘要： 以上科版“氧化還原反應(yīng)”單元教學(xué)設(shè)計(jì)為例，依據(jù)對課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)情的分析，對學(xué)生圍繞氧化還原反應(yīng)這一核心概念在不同學(xué)段學(xué)習(xí)中所呈現(xiàn)的“概念理解水平”、“前科學(xué)概念與迷思概念”和“進(jìn)階目標(biāo)”等狀況的描述來規(guī)劃學(xué)習(xí)進(jìn)階框架，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考與探究，并建構(gòu)高中階段氧化還原反應(yīng)的認(rèn)知模型。

關(guān)鍵詞： 氧化還原反應(yīng)； 學(xué)習(xí)進(jìn)階； 單元教學(xué)； 模型認(rèn)知

文章編號： 1005-6629（2023）04-0044-08

中圖分類號： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

1? 核心概念“氧化還原反應(yīng)”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究

1.1? 基于課程標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)階研究

高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生在不同階段學(xué)習(xí)“氧化還原反應(yīng)”這一核心概念提出了最基本的要求，表1為《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》［1］中與“氧化還原反應(yīng)”主題相關(guān)的內(nèi)容要求。該部分內(nèi)容被安排在主題2即常見的無機(jī)物及其應(yīng)用板塊，學(xué)習(xí)活動(dòng)建議通過實(shí)驗(yàn)來探究氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，或開展過氧化氫的氧化性、還原性的探究實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識物質(zhì)的氧化性和還原性等，并著重于發(fā)揮氧化還原反應(yīng)這一核心概念對元素化合物學(xué)習(xí)的指導(dǎo)作用，能從物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)的角度，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化。

1.2? 基于化學(xué)教材的進(jìn)階研究

“氧化還原反應(yīng)”的相關(guān)概念在上科版必修1教材［2］內(nèi)容編排上采取的是分散編排，將氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)穿插在氯、溴、碘的化學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí)中，是在學(xué)習(xí)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的過程中逐步形成氧化還原反應(yīng)的相關(guān)概念。以氯氣的化學(xué)性質(zhì)作為氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)材料，將氧化還原反應(yīng)的內(nèi)涵從得氧失氧擴(kuò)展到化合價(jià)升降變化，幫助學(xué)生理解氧化還原反應(yīng)的基本概念，逐步建立氧化還原反應(yīng)分析模型，引導(dǎo)學(xué)生從微觀結(jié)構(gòu)層面認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和規(guī)律。再應(yīng)用于溴、碘、硫、氮等元素及其化合物的性質(zhì)學(xué)習(xí)，形成從元素化合價(jià)和物質(zhì)類別的角度研究無機(jī)物性質(zhì)的思路和方法，將化學(xué)概念的學(xué)習(xí)滲透到元素化合物的學(xué)習(xí)之中，豐富認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的視角。

上科版選擇性必修教材“化學(xué)反應(yīng)原理”則在二期課改教材基礎(chǔ)上仍保留有氧化性和還原性強(qiáng)弱的判斷、氧化還原反應(yīng)方程式的配平等內(nèi)容。這樣的編排既是避免學(xué)生死記硬背化學(xué)方程式而產(chǎn)生的困擾，也是對氧化還原反應(yīng)“得失電子守恒”這一思想的理解及鞏固。教材中還引入了“半反應(yīng)式”這一概念，作為之后的原電池、電解池及防止金屬腐蝕等內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

1.3? 基于學(xué)生認(rèn)知的進(jìn)階研究

氧化還原反應(yīng)的相關(guān)內(nèi)容包含了反應(yīng)原理的理解及原理的運(yùn)用與實(shí)踐，是一個(gè)相對龐大的概念體系，這就意味著教師要從多種角度引導(dǎo)學(xué)生建立認(rèn)知模型，在多種水平上進(jìn)行分析、推理和建構(gòu)，逐漸將表面無序的知識建立成有序的體系。

作為化學(xué)學(xué)科核心概念之一，在初中階段只是從得氧失氧的角度認(rèn)識氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，這種認(rèn)識方式是對化學(xué)反應(yīng)由物質(zhì)的組成進(jìn)行分析，屬于表層分析，通過觀察是否與氧氣反應(yīng)或失去氧元素從而判斷反應(yīng)類型的方法是基于宏觀層面上的思維操作，意味著此階段學(xué)生對于反應(yīng)的認(rèn)識與判斷仍停留在宏觀，無法深入到微觀判斷。到了高中必修一階段，從化合價(jià)開始逐步深入到微觀的電子轉(zhuǎn)移層面來認(rèn)識氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，體現(xiàn)了由表及里、由宏觀到微觀的認(rèn)識發(fā)展。根據(jù)學(xué)生概念與技能學(xué)習(xí)過程的方向、路徑和每個(gè)階段的水平要求，列出分析學(xué)生對氧化還原反應(yīng)概念認(rèn)知發(fā)展的層次，如表2所示。

1.4? 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論建構(gòu)氧化還原反應(yīng)認(rèn)知模型

在學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)單元之前，絕大多數(shù)學(xué)生對氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識停留在水平1，即從得氧失氧的角度分析物質(zhì)與氧氣的反應(yīng)或還原氧化銅的反應(yīng)，但還不能從其他角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)類型。學(xué)生在必修1的學(xué)習(xí)歷程中累積了一定的氯元素化合物知識及科學(xué)探究活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，如能根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生原理理解漂粉精的工作原理等，能從物質(zhì)類別出發(fā)認(rèn)識氯元素化合物的化學(xué)性質(zhì)，但還未能建構(gòu)起以“元素價(jià)態(tài)和物質(zhì)類別”二維視角研究物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)知圖示。

根據(jù)最近發(fā)展區(qū)理論，水平2及水平3是學(xué)生對氧化還原反應(yīng)認(rèn)知的近側(cè)發(fā)展區(qū)，水平1向水平2的跨越中涉及新舊知識的銜接和學(xué)生的認(rèn)知沖突，需要幫助學(xué)生建立新舊知識的聯(lián)系，建構(gòu)新舊知識融合的進(jìn)階知識體系。氧化還原反應(yīng)在水平2和水平3中進(jìn)入到定性定量結(jié)合、宏觀-微觀-符號三重表征結(jié)合的認(rèn)知層次。逐步進(jìn)階至水平4，建構(gòu)氧化還原反應(yīng)的認(rèn)知模型，逐漸深化氧化還原反應(yīng)的概念，建立氧化劑、還原劑與元素化合價(jià)的升降及相關(guān)概念之間的具體聯(lián)系。最后進(jìn)階至水平5，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)認(rèn)知模型建立研究元素化合物的一般思路及方法，便于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會從化學(xué)的角度尋找解決實(shí)際問題的途徑。

氧化還原反應(yīng)知識在整個(gè)高中階段呈螺旋上升趨勢，符合學(xué)生一般的認(rèn)知和思維發(fā)展。圍繞這一核心概念在不同學(xué)段學(xué)習(xí)中所呈現(xiàn)的概念理解水平、前科學(xué)概念與迷思概念、進(jìn)階目標(biāo)［3］等如表3所示。

2? 基于發(fā)展“模型認(rèn)知”的“氧化還原反應(yīng)”單元設(shè)計(jì)構(gòu)想

2.1? 單元教學(xué)整體思路

基于模型認(rèn)知的氧化還原反應(yīng)的設(shè)計(jì)核心，是將模型認(rèn)知融入概念教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)，分析氧化還原反應(yīng)概念形成中的邏輯關(guān)系，對比概念的不同定義，領(lǐng)會論證推理的學(xué)科思維，形成科學(xué)觀念。學(xué)生對概念的理解過程很大程度上和氧化還原反應(yīng)概念的形成過程具有一致性，也經(jīng)歷了從宏觀到微觀到本質(zhì)的認(rèn)知過程。通過本單元的學(xué)習(xí)幫助學(xué)生在模型認(rèn)知的基礎(chǔ)上建立物質(zhì)分類、化學(xué)反應(yīng)分類以及物質(zhì)性質(zhì)研究的新視角。由此引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用氧化還原反應(yīng)作為認(rèn)識反應(yīng)的新角度來分析物質(zhì)的性質(zhì)，逐步建立從兩個(gè)維度（即物質(zhì)類別和化合價(jià)）認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)和轉(zhuǎn)化的思維模型，并能應(yīng)用模型預(yù)測在真實(shí)情境下陌生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與性質(zhì)，在此過程中培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究和證據(jù)推理的學(xué)科核心素養(yǎng)。

故確定本單元共四課時(shí)，課時(shí)1為氧化還原反應(yīng)的概念形成，重在讓學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度建立氧化還原反應(yīng)的概念，將教學(xué)的重心從傳授事實(shí)性知識轉(zhuǎn)移到“使用”事實(shí)；課時(shí)2為氧化還原反應(yīng)認(rèn)知模型的建立，重在從方法分析的角度認(rèn)識氧化劑和還原劑，認(rèn)識氧化還原反應(yīng)的一般規(guī)律；課時(shí)3為物質(zhì)氧化性還原性研究模型的建立，從具體物質(zhì)的性質(zhì)（如過氧化氫的氧化性和還原性）的研究入手再深入理解氧化還原反應(yīng)的概念及規(guī)律；課時(shí)4為基于氧化還原反應(yīng)模型研究物質(zhì)性質(zhì)，明確氧化還原反應(yīng)在元素化合物性質(zhì)中的分析思路，讓學(xué)生結(jié)合基本概念理解思維方法，才能體會方法的生動(dòng)性和具體價(jià)值。單元教學(xué)的整體思路如圖1所示。

2.2? 單元教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材分析，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知情況，本單元各課時(shí)的教學(xué)目標(biāo)如下：

［課時(shí)1教學(xué)目標(biāo)］（1）通過“暖寶寶”的相關(guān)知識了解和模擬實(shí)驗(yàn)，體會到氧化還原反應(yīng)的普遍存在，感受化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用和社會價(jià)值。（2）能從化合價(jià)變化的角度認(rèn)知氧化還原反應(yīng)的概念，過渡到從得失電子的角度解釋氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，并建立化學(xué)反應(yīng)的分類標(biāo)準(zhǔn)。（3）通過“得與失”“升與降”“氧化與還原”等矛盾的統(tǒng)一性關(guān)系，感悟唯物辯證法“對立統(tǒng)一”的認(rèn)識規(guī)律，提升辯證思維能力。

［課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)］（1）能根據(jù)氧化還原反應(yīng)中物質(zhì)所含元素化合價(jià)的升降判斷該物質(zhì)是氧化劑還是還原劑。（2）以氯元素化合物的化學(xué)反應(yīng)為素材，進(jìn)一步強(qiáng)化和豐富氧化還原反應(yīng)分析模型，建立“元素化合價(jià)變化—得失電子—發(fā)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)”系列推斷關(guān)系模型，并應(yīng)用于其他氧化還原反應(yīng)。（3）能用化學(xué)語言表征氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移。

［課時(shí)3教學(xué)目標(biāo)］（1）從關(guān)注化學(xué)反應(yīng)中具體元素化合價(jià)的變化到含有變價(jià)元素的物質(zhì)，能從氧化性、還原性的角度對物質(zhì)進(jìn)行分類，拓展物質(zhì)分類的視角。（2）建立推測物質(zhì)具有氧化性或還原性的思路方法，形成思維模型。（3）能列舉常見的氧化劑和還原劑，以便預(yù)測和設(shè)計(jì)氧化還原反應(yīng)。（4）通過“過氧化氫具有氧化性或還原性”的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，形成預(yù)測物質(zhì)氧化性或還原性并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的思路方法，為探究陌生物質(zhì)的氧化性或還原性構(gòu)建思維模型。

［課時(shí)4教學(xué)目標(biāo)］（1）通過“84消毒液不能與潔廁靈混合”的任務(wù)解決，梳理并復(fù)習(xí)氧化劑、還原劑等相關(guān)概念。（2）通過“84消毒液能否與其他消毒劑混合”的任務(wù)解決，設(shè)計(jì)氧化還原反應(yīng)，并嘗試預(yù)測反應(yīng)產(chǎn)物。（3）通過“次氯酸鈉的制備和使用”任務(wù)，回顧氯元素化合物的相關(guān)轉(zhuǎn)化過程，建立基于核心元素化合價(jià)和物質(zhì)類別認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)的二維角度。

2.3? 單元主要教學(xué)活動(dòng)及策略

本單元各課時(shí)將教學(xué)活動(dòng)分解成多個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，選取生產(chǎn)生活中的真實(shí)情境如“暖寶寶的工作原理”“如何選擇合適的凈水劑”“常見的消毒劑”等融入學(xué)習(xí)任務(wù)中，依據(jù)知識之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行串聯(lián)，突出知識的生成性與整體性，使學(xué)生在解決學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中逐步提升核心素養(yǎng)。相應(yīng)的課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)如圖2～圖5所示。

2.3.1? 課時(shí)1氧化還原反應(yīng)概念形成

氧化還原反應(yīng)是對學(xué)生進(jìn)行唯物辯證法教育的好題材，教學(xué)中既要重視基礎(chǔ)知識和基本技能的教學(xué)，也要重視學(xué)生思維能力、思維品質(zhì)的培養(yǎng)和辯證唯物主義觀點(diǎn)教育，滲透科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)思想的教育。不僅要讓學(xué)生領(lǐng)悟、掌握概念，更重要的是讓他們掌握學(xué)習(xí)方法和體驗(yàn)知識獲取的過程。教學(xué)設(shè)計(jì)中以得失氧、元素化合價(jià)升降、電子轉(zhuǎn)移的學(xué)科發(fā)展性邏輯序?yàn)橹骶€，來培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。因此，本節(jié)課的教學(xué)環(huán)節(jié)主要分為四個(gè)：概念引入、概念轉(zhuǎn)變、概念理解和概念應(yīng)用，分別闡述如下。

從熟悉的生活情境“暖寶寶為什么發(fā)熱”的引入來回顧氧化反應(yīng)概念，再聯(lián)系高爐煉鐵的原理來回顧還原反應(yīng)概念，從得失氧角度初步建立氧化還原反應(yīng)的概念。

然而氧元素只是118種元素中的一種，并不是所有的化學(xué)反應(yīng)都有氧元素的參與，根據(jù)得氧失氧來進(jìn)行分類判斷，有很大的局限性（被稱為狹義的氧化還原反應(yīng)）。為此，教學(xué)中用學(xué)生初中熟悉的兩個(gè)反應(yīng)（木炭和氧化銅、氫氣和氧化銅）和高一新學(xué)的兩個(gè)反應(yīng)（鈉與氯氣、氫氣與氯氣）為例，讓學(xué)生判斷它們是否為氧化還原反應(yīng)。通過引發(fā)認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生標(biāo)出已知的氧化還原反應(yīng)中各元素的化合價(jià)，尋找規(guī)律，自主歸納，發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)中所含的元素化合價(jià)升高了，發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)中所含的元素化合價(jià)降低了，由此得到了從元素化合價(jià)的升降來判斷氧化還原反應(yīng)的一種新標(biāo)準(zhǔn)（被稱為廣義的氧化還原反應(yīng)）。再應(yīng)用獲得的新標(biāo)準(zhǔn)來解決之前兩個(gè)反應(yīng)的判斷。

學(xué)生通過從“有氧參與”過渡到“無氧參與”這一過程體驗(yàn)了如何尋找及應(yīng)用新標(biāo)準(zhǔn)，并對化學(xué)概念的建立過程有了初步認(rèn)知，即發(fā)現(xiàn)與舊概念的沖突—提供例證—完善概念—應(yīng)用概念—促進(jìn)理解—養(yǎng)成方法，建立得失氧、化合價(jià)升降兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)間的聯(lián)系，完成概念的轉(zhuǎn)變。

通過動(dòng)畫演示氯化鈉和氯化氫的形成，引導(dǎo)學(xué)生一起分析原子之間是如何達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形成新物質(zhì)的，結(jié)合過程中元素化合價(jià)的變化，最終發(fā)現(xiàn)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，能從宏觀與微觀結(jié)合的視角對氧化還原反應(yīng)進(jìn)行分類和表征，完成概念的理解。那么，如何才能“看到”電子的轉(zhuǎn)移呢？結(jié)合物理學(xué)知識，電子的定向移動(dòng)能產(chǎn)生電流，將“電子轉(zhuǎn)移”變成“聽得到的聲音”。模擬“暖寶寶”中發(fā)生的反應(yīng)，串聯(lián)一個(gè)發(fā)聲芯片組成回路，讓學(xué)生聽一聽“電子轉(zhuǎn)移”的聲音。通過這樣的實(shí)驗(yàn)將抽象的知識轉(zhuǎn)化為直觀的現(xiàn)象，把氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，用證據(jù)證明有電子轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)“證據(jù)推理”意識，便于學(xué)生更好地理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。

最后一個(gè)環(huán)節(jié)概念應(yīng)用，通過“高鐵酸鉀凈水”問題的討論，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)原理來解決實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生在這一過程中體會化學(xué)科學(xué)的社會價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)好化學(xué)造福人類的信念。將生活中的實(shí)例融入教學(xué)情境，把深?yuàn)W的氧化還原反應(yīng)理論融合在簡單的生活實(shí)際中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

具體教學(xué)流程如圖2所示。

2.3.2? 課時(shí)2氧化還原反應(yīng)認(rèn)知模型的建立

本節(jié)課沿用上一節(jié)課的情境“高鐵酸鉀凈水”作為問題展開討論，復(fù)習(xí)回顧從元素化合價(jià)升降角度判斷氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的方法，也是對第1課時(shí)的延續(xù)和深化。進(jìn)一步分析得出，高鐵酸鉀中的鐵元素化合價(jià)降低，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，充當(dāng)氧化劑；水中的氧元素化合價(jià)升高，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，充當(dāng)還原劑，由此從化合價(jià)升降和電子轉(zhuǎn)移的角度分別定義氧化劑和還原劑，并構(gòu)建“還原劑——升、失、氧，氧化劑——降、得、還”這一認(rèn)知模型，再將這一認(rèn)知模型應(yīng)用于其他氧化還原反應(yīng)，如氯元素化合物的相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，認(rèn)識氯氣通常在化學(xué)反應(yīng)中充當(dāng)氧化劑的角色，以及一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中同一物質(zhì)既可作氧化劑又可作還原劑的規(guī)律。

上一節(jié)課通過實(shí)驗(yàn)“看到了”暖寶寶工作過程中的電子轉(zhuǎn)移，那么如何用化學(xué)語言表征氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移呢？根據(jù)“得到電子的總數(shù)等于失去電子的總數(shù)”這一守恒原理，設(shè)計(jì)用雙線橋和單線橋表示電子轉(zhuǎn)移及氧化還原反應(yīng)的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀現(xiàn)象、微觀本質(zhì)以及化學(xué)符號等三重表征逐步建構(gòu)氧化還原反應(yīng)的理論模型。

具體教學(xué)流程如圖3所示。

2.3.3? 課時(shí)3物質(zhì)氧化性還原性研究模型的建立

本節(jié)課從氧化還原反應(yīng)認(rèn)知模型引入，直接給出物質(zhì)氧化性還原性的預(yù)測方法，即從物質(zhì)中所含元素的化合價(jià)升高或降低的趨勢來判斷。通過“氯元素的單質(zhì)及化合物和對應(yīng)的氯元素的常見化合價(jià)”任務(wù)解決，引導(dǎo)學(xué)生從分析物質(zhì)中的每一種元素化合價(jià)升降趨勢到聚焦變價(jià)元素。并將這一判斷方法應(yīng)用于認(rèn)識常見含錳元素和含碘元素的物質(zhì)，通過分析這些物質(zhì)中變價(jià)元素“錳元素”和“碘元素”的化合價(jià)變化，判斷其氧化性和還原性，歸納常見的氧化劑和還原劑，促進(jìn)學(xué)生記憶，便于后續(xù)的學(xué)習(xí)活動(dòng)調(diào)用。

隨后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)情境“如何驗(yàn)證過氧化氫具有氧化性或還原性”，設(shè)置多個(gè)思考問題——如何選擇實(shí)驗(yàn)試劑？實(shí)驗(yàn)試劑有何限制條件？預(yù)測反應(yīng)后的產(chǎn)物及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)證據(jù)會是什么等，引導(dǎo)學(xué)生逐步形成驗(yàn)證物質(zhì)具有氧化性或還原性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，為探究陌生物質(zhì)的氧化性或還原性構(gòu)建原型。

通過“濕法煉銅”的原理認(rèn)識物質(zhì)氧化性或還原性有強(qiáng)弱之分，也引出氧化還原反應(yīng)在金屬冶煉上的實(shí)際應(yīng)用，梳理利用氧化還原反應(yīng)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)金屬的冶煉與防護(hù)、能量的轉(zhuǎn)化等，也是與第1課時(shí)的“暖寶寶工作”情境相呼應(yīng)。

具體教學(xué)流程如圖4所示。

2.3.4? 課時(shí)4基于氧化還原反應(yīng)模型研究物質(zhì)性質(zhì)

氯元素價(jià)態(tài)的豐富性使其成為氧化還原反應(yīng)學(xué)習(xí)的常用情境載體。本節(jié)課選用“含氯消毒劑84消毒液的使用方法”作為情境引入，設(shè)置三個(gè)問題：（1）84消毒液如何起到殺菌消毒作用的？（2）84消毒液為什么不能與酸性清潔產(chǎn)品混用？（3）將84消毒液和過氧化氫這兩種常見消毒劑混合能否加強(qiáng)消毒效果？對于這三個(gè)問題的解決都需預(yù)測核心物質(zhì)——次氯酸鈉的性質(zhì)和可能發(fā)生的反應(yīng)，并進(jìn)行假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并根據(jù)現(xiàn)象證據(jù)獲得結(jié)論。

問題（1）的任務(wù)解決目的是運(yùn)用漂粉精次氯酸鈣的性質(zhì)作類比探究，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會從物質(zhì)類別的角度認(rèn)識物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，且認(rèn)識物質(zhì)的使用方法和貯存要求與其化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。

問題（2）的任務(wù)解決目的是基于次氯酸鈉和濃鹽

酸的反應(yīng)原理復(fù)習(xí)氧化還原反應(yīng)的相關(guān)概念及符號表征，并在標(biāo)注電子轉(zhuǎn)移的過程中歸納同種元素不同價(jià)態(tài)原子之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，并引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注到次氯酸鈉中的常見變價(jià)元素氯元素正好處于中間價(jià)態(tài)，可以發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，提供認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)的另一角度（元素化合價(jià)）。

問題（3）的任務(wù)解決目的是結(jié)合“巴西奧運(yùn)會游泳池事件”將真實(shí)問題轉(zhuǎn)化為可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)科問題。依據(jù)次氯酸鈉和過氧化氫中變價(jià)元素的化合價(jià)升降趨勢來推斷兩者能否發(fā)生反應(yīng)及反應(yīng)后可能的產(chǎn)物，再通過實(shí)驗(yàn)探究獲得關(guān)鍵證據(jù)并形成結(jié)論。由此建構(gòu)基于氧化還原反應(yīng)理論研究物質(zhì)性質(zhì)的模型。

作為本單元的最后一節(jié)課、最后一個(gè)環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合次氯酸鈉的制備和使用，回顧氯元素化合物的相互轉(zhuǎn)化問題，也是在氧化還原反應(yīng)學(xué)習(xí)后將其作為工具，對于前一單元“氯氣及含氯化合物”的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行知識網(wǎng)絡(luò)的整理，建構(gòu)基于化合價(jià)-類別二維研究物質(zhì)性質(zhì)的模型。

具體教學(xué)流程如圖5所示。

3? 基于發(fā)展“模型認(rèn)知”的單元教學(xué)思考

“模型認(rèn)知”是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的其中一個(gè)方面，課程標(biāo)準(zhǔn)中提出其釋義，即通過分析、推理等方式認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認(rèn)知模型，并能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。楊玉琴［4］參照布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)對認(rèn)知維度的劃分，將模型認(rèn)知?jiǎng)澐譃樗膫€(gè)水平，即認(rèn)識模型、理解模型、運(yùn)用模型和建構(gòu)模型。筆者根據(jù)“氧化還原反應(yīng)”概念學(xué)習(xí)的進(jìn)階研究，明確各水平和能力的具體含義，如表4所示。

本單元在教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施過程中，課時(shí)1從基于物質(zhì)到基于元素再到基于微粒分析氧化還原反應(yīng)，從不同的視角分析問題，從特征和本質(zhì)來構(gòu)建氧化還原反應(yīng)分析模型，以期達(dá)到水平1和水平2。課時(shí)2利用單線橋和雙線橋?qū)崿F(xiàn)對氧化還原反應(yīng)的表征，也是從定性認(rèn)識到定量分析的轉(zhuǎn)化，形成“有得必有失，得失相等;有升必有降，升降等量”的認(rèn)知模型，以期達(dá)到水平1和水平2。課時(shí)3中通過過氧化氫性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，獲得物質(zhì)性質(zhì)探究的活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，形成探究物質(zhì)氧化性或還原性的思路方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)策略，建構(gòu)物質(zhì)性質(zhì)探究活動(dòng)的程序模型，以期達(dá)到水平2和水平3。課時(shí)4中以生活中的真實(shí)問題為學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生基于氧化還原反應(yīng)理論進(jìn)行猜想，尋找充分證據(jù)，理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論之間的關(guān)系，建構(gòu)模型，以期達(dá)到水平3。以氯元素化合物的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化關(guān)系知識網(wǎng)絡(luò)的建構(gòu)，為后續(xù)硫、氮、鐵等元素化合物的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，建構(gòu)元素的價(jià)類二維模型，以期達(dá)到水平4。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2020.

［2］麻生明， 陳寅主編. 普通高中教科書·化學(xué)必修第一冊［M］. 上海： 上海科學(xué)技術(shù)出版社， 2021.

［3］胡娜， 張文華. 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的中學(xué)“化學(xué)平衡”主題教學(xué)研究［J］. 化學(xué)教學(xué)， 2017， （12）： 14～19.

［4］楊玉琴. 化學(xué)核心素養(yǎng)之“模型認(rèn)知”能力的測評研究［J］. 化學(xué)教學(xué)， 2017， （7）： 9～14.