用探究发现来解决初高中化学概念的衔接问题

樊北芳

摘要：文章在分析初高中衔接时“氧化还原反应”概念学习障碍的基础上，探究概念建构的有效策略，在充分挖掘已有的化学知识和生活经验的基础上，让学生通过探究来实现概念的主动建构。

关键词：氧化还原反应；学习障碍；策略分析；探究

文章编号：1008-0546（2014）04-0017-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

化学概念是中学化学知识的最基本的内容之一，想学习好化学，培养一定程度的的探究化学问题的能力，就必须要掌握好化学概念。所以，化学概念的教学是化学教学研究的非常重要课题。《普通高中化学课程标准》就明确指出：高中的化学教师应当注重与初中课程教学的衔接问题，在教学内容的处理上要关注整体性，构建促进学生主动学习的教学情景，积极引导学生参与活动探究，使学生的学习兴趣得以激发。《普通高中化学课程标准》为我们指明了教学方向，即做好初高中化学概念的教学衔接是有效进行高中化学教学的根本。

一、“氧化还原反应”概念学习障碍的分析

“氧化还原反应”和其应用贯穿整个中学化学学科的知识体系中，由于概念比较抽象，学生对“氧化还原反应”的认识和理解存在较大的困难。而另一方面“氧化还原”概念又是中学化学基础理论体系之中十分重要的一部分。氧化还原概念是学生能有效学习元素及其化合物性质的理论基础，同时也是引导学生探究、推断物质性质的重要依据之一，是学生必须学会、必须掌握应用的化学知识。

1. 概念认知的心理内部表征

所谓“氧化还原反应”概念的“难”，是指高一学生在概念学习过程中存在理解困难和名词混淆不清等方面的障碍，从而导致了学习和建构的困难。理解概念就是形成和建构科学合理的概念心理的内部表征，准确地理解概念就意味着形成了正确的内部表征。心理内部表征就是一种心理活动，人们运用形象、文字、符号等多种形式来表示外部的各种信息，并将它们联系成有内在意义的知识结构的认知活动。心理内部表征同时也是一种认知活动的结果，即经过前面的认知活动而在大脑中产生的知识结构。高一学生在初中阶段进行氧化还原反应相关概念的学习，在头脑中建构概念的方面存在很大的差异，有的可获得准确的概念同时形成有效的概念的内部表征，能够将它存储在长时记忆，在问题解决时及时提取和使用。但也有一些学生概念接受困难，表现为不理解或者理解困难。如果学生原有的认知结构能够同化和顺应新概念成为自己知识结构的组成部分，并与其他知识形成密切的关联，则意味着学生“理解”概念；反之，就意味学生不理解概念或者概念理解产生困难。

2. 概念认知本身的微观特征

从化学学科知识本身来看，“氧化还原反应”概念的微观性也导致其“难学”，化学学科的特点之一就是用化学符号从微观层面简明科学地描述宏观现象和变化规律，这种描述的能力也是化学学习重要培养目标之一，例如燃烧、生锈属于宏观层面的现象；分子、原子微粒排列及其运动是微观层面上的现象；元素符号、分子式、结构式和化学方程式是化学符号层面上的形式。但是，研究表明，初中学生在有关化学符号层面上的表征方式很困难。当大部分学生看到“Cu Cu2+”和“Fe2O3+3CO2[=][△]Fe+3CO2”等化学符号时，虽然能够对这些现象做宏观上描述，但不却能从微观层面上做出较合理的解释，描述这些符号所隐含的物质结构及“氧化还原反应”概念的属性。笔者通过多年教学发现一部分学生在初中化学课程结束后，仅将化学式看作物质的名称或简写，将化学方程式看作机械的“公式”，有相当一部分学生不能将化学方程式与物质变化的微观实质联系起来，这将妨碍他们深层次地理解“氧化还原反应”。

二、“氧化还原反应”概念在衔接时的教学策略的分析

1. “氧化还原反应”的教学策略

综合分析高一学生在“氧化还原”认知上的上述特征，笔者认为，对于高一学生而言，影响概念学习的最大的障碍来自于两点：一是促进“氧化还原反应”学习积极主动发生的因素——概念价值的认可，即为什么从化合价升降的角度学习氧化还原，它对于我们的学习和研究到底有什么样的意义？二是氧化还原反应概念形成方法的问题？理清了这两个问题，具体的概念问题也就迎刃而解了。

“氧化还原反应”是从元素化合价升降的角度认识化学反应的本质的，所以教学中最关键的一步是将学生的思维导向反应中元素的化合价。从氧化还原反应的学习属性看，它是从化学反应中元素化合价变化的角度认识化学反应本质而形成的概念，是定义性概念。定义性概念的学习过程是学生通过对实例的观察和分析，形成对某一类事物的特征的概括。直接观察不能得到元素的化合价的变化，就需要引导学生在分析多个化学反应中元素化合价变化的基础上，才能构建出氧化还原反应概念。引导学生思维的最有效方法是创设问题情景，激活学生的思维。让学生主动思考探究问题的可能研究方向，再确定从元素化合价升降的角度去进行具体的研究。

2. “氧化还原反应”概念衔接探究学习情景设计（片段）

情景一：“氧化还原反应”概念的引入

创设情景：“魔术表演”

教师演示：蓝瓶子趣味实验

PPT展示：蓝瓶子实验的相关资料

教师点拨：想想看蓝瓶子颜色变化的原因是什么？

学生探究：

PPT揭秘：亚甲蓝又称亚甲基蓝（C16H18ClN3S），是一种暗绿色晶体，在碱性溶液中，蓝色的亚甲基蓝就容易被葡萄糖还原成无色亚甲基白。振荡后，由于溶液与空气接触面积变大，溶液中O2溶解量就增多，O2把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，溶液又呈蓝色。静置时，由于有一部分溶解的O2逸出，亚甲基蓝又还原为亚甲基白。重复上述操作，蓝色—无色交替出现。这叫做亚甲基蓝的化学振荡。颜色交替出现是反应体系交替发生还原与氧化反应的结果。

过渡：氧化还原反应是一类非常重要的反应类型，人类在生产、生活乃至人体生命过程的新陈代谢中都离不开氧化还原反应，你还知道生活中有哪些反应是氧化还原反应吗？什么样的反应叫氧化还原反应呢？

情景二：“氧化还原反应”概念的界定

创设情景：PPT展示六张常见化学反应的图片

①铜片在空气中氧化

②氢气还原氧化铜

③铁片与硫酸铜溶液反应

④钠与氯气反应

⑤一氧化碳还原氧化铁

⑥氯化铁溶液和氢氧化钠溶液反应

过渡：请写出相对应的化学方程式，并根据所学知识，多种角度对反应进行分类。

探究活动：

①2Cu+O2[=][△]2CuO（化合反应、氧化反应、还原反应）

②H2+ CuO[=][△]CuO+H2O（置换反应、氧化反应、还原反应）

③Fe+CuSO4[=]FeSO4+Cu（置换反应、离子反应）

④2Na+Cl2[=][△]NaCl（化合反应）

⑤3CO+Fe2O3[=][△]2Fe+3CO2（氧化反应、还原反应）

⑥FeCl3+NaOH[=]3NaCl+Fe（OH）3↓（复分解反应、离子反应）

投影：学生所写化学方程式

探究小结：可见，四种基本反应类型并不能对应所有的化学反应类型。依据不同的分类标准，化学反应还有其他的分类标准。例如，依据在溶液中有无离子反应，可将化学反应分为离子反应和非离子反应。也可以从得氧和失氧的角度将反应分为氧化反应和还原反应。有①②⑤可知氧化、还原反应同时发生，就好像购买商品，有“买”有“卖”。

提问：这些化学反应，还有有哪些共同点和不同点？

教师点拨：从化合价角度

探究活动：反应前后元素化合价是否有变化（在化学方程式中标出变价元素的化合价）

探究小结：

（板书）氧化还原反应的定义：元素化合价发生变化的反应

氧化还原反应的特征：化学反应过程中元素的化合价改变

PPT展示：写出符合下列条件的有关化学方程式，判断其是否是氧化还原反应：

①两种单质化合；两种化合物化合；单质和化合物化合

②有两种生成物的分解反应；有三种生成物的分解反应

③金属单质置换非金属单质；金属单质置换金属单质

④复分解反应

探究活动：用图形表示氧化还原反应与四个基本反应类型的关系

探究小结：置换反应一定是氧化反应；有单质参加的化合反应是氧化还原反应；有单质生成的分解反应是氧化还原反应；复分解反应一定不是氧化还原反应。

情景三：“氧化还原反应”概念的应用

创设情景：钢铁会生锈，人也会“生锈”

探究活动：搜集素材，了解人体疾病、老化与氧化还原反应的关系，以班级为单位办一张题为“如何永葆青春活力”的手抄报。

探究小结：（视频展示）钢铁的腐蚀、工业用电解法制造金属Na、工业合成氨气、接触法制硫酸、氯碱工业；农业生产中绿色植物的光合作用；日常生活中使用的干电池、蓄电池都涉及到“氧化还原反应”。

…………

学生通过上述探究过程，基本理清了“氧化还原反应”概念的特征，在此基础上，通过阅读课本，概念辨析和习题练习等教学环节，达到规范概念表达、建立概念关系、完整概念意义建构的目的。

3. 案例的设计分析

“氧化还原反应”联系到生产、生活及科研领域，在中学教学中有非常重要的地位，同时也是学生较难掌握的内容之一，本设计在教学策略上通过对已有化学知识和日常生活经验的探究，运用真实的化学事实情景，引导学生开展探究性学习获取知识。

情景一的“魔术表演”——有趣的实验将学生引入“氧化还原”的奇妙的空间里，独特的现象，能激发学生进一步学习的性趣，通过探究活动寻找生活中各种各样的氧化还原反应。从而进入了一个丰富的化学世界，揭示了“氧化还原反应”存在的普及性，应用的广泛性，自然激发了学生学习该概念的热切性。

在初中，学生已经从得氧和失氧的角度对“氧化还原反应”有所认识，这对他们构建“氧化还原反应”的概念有正反两方面的影响，因此，笔者认为教师一定要处理好教学进行的程序。情景二的设计就是为了与学生原有的初中知识进行合理的衔接，使“氧化还原反应”这部分知识能来源所知又高于所知，以减轻学生进入高中学校的不适应感，过程中要善于激发学生思维中矛盾点，引出高一学生对“氧化还原反应”进一步的认识。要通过学生自己用图形来表示“氧化还原”与基本反应类型之间的相互关系。通过举例、分析和讨论方程式培养学生宏观物质和微观结构之间的转化，抽象思维和形象思维之间的转化。

情景三提供给学生一个联系生活和开展实践活动的课题，把学习的知识放到实践中提炼和再学习，并将自己的所学变成了一份看得见的成果。让学生辩证地认识和了解“氧化还原反应”给人类带来的危害和防止方法，使学生树立对立统一的辩证唯物主义观点。

总之，新课程中高中化学教师应树立初高中化学概念衔接的观点，转换化学概念教学的观念，在“氧化还原反应”概念的教学中，应当遵循学生的认识规律，由表及里地层层推进，循序渐进，这样才能激发学生的兴趣，让学生自己思考、推理、判断和概括总结，参与探究活动，这样才有利于学生对“氧化还原反应”概念特征的理解与掌握。在教学过程中，要注意“氧化还原反应”概念的发展，同时结合元素化合物知识，逐渐迁移和深化，在探究活动时及时归纳小结，才能让学生把握重点，提升学习能力。

参考文献

[1] 王祖浩. 普通高中课程标准试验教科书化学1 （必修）[M]. 南京：江苏教育出版社，2009

[2] 中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准 （实验）[S]. 北京：人民教育出版社，2003

情景二：“氧化还原反应”概念的界定

创设情景：PPT展示六张常见化学反应的图片

①铜片在空气中氧化

②氢气还原氧化铜

③铁片与硫酸铜溶液反应

④钠与氯气反应

⑤一氧化碳还原氧化铁

⑥氯化铁溶液和氢氧化钠溶液反应

过渡：请写出相对应的化学方程式，并根据所学知识，多种角度对反应进行分类。

探究活动：

①2Cu+O2[=][△]2CuO（化合反应、氧化反应、还原反应）

②H2+ CuO[=][△]CuO+H2O（置换反应、氧化反应、还原反应）

③Fe+CuSO4[=]FeSO4+Cu（置换反应、离子反应）

④2Na+Cl2[=][△]NaCl（化合反应）

⑤3CO+Fe2O3[=][△]2Fe+3CO2（氧化反应、还原反应）

⑥FeCl3+NaOH[=]3NaCl+Fe（OH）3↓（复分解反应、离子反应）

投影：学生所写化学方程式

探究小结：可见，四种基本反应类型并不能对应所有的化学反应类型。依据不同的分类标准，化学反应还有其他的分类标准。例如，依据在溶液中有无离子反应，可将化学反应分为离子反应和非离子反应。也可以从得氧和失氧的角度将反应分为氧化反应和还原反应。有①②⑤可知氧化、还原反应同时发生，就好像购买商品，有“买”有“卖”。

提问：这些化学反应，还有有哪些共同点和不同点？

教师点拨：从化合价角度

探究活动：反应前后元素化合价是否有变化（在化学方程式中标出变价元素的化合价）

探究小结：

（板书）氧化还原反应的定义：元素化合价发生变化的反应

氧化还原反应的特征：化学反应过程中元素的化合价改变

PPT展示：写出符合下列条件的有关化学方程式，判断其是否是氧化还原反应：

①两种单质化合；两种化合物化合；单质和化合物化合

②有两种生成物的分解反应；有三种生成物的分解反应

③金属单质置换非金属单质；金属单质置换金属单质

④复分解反应

探究活动：用图形表示氧化还原反应与四个基本反应类型的关系

探究小结：置换反应一定是氧化反应；有单质参加的化合反应是氧化还原反应；有单质生成的分解反应是氧化还原反应；复分解反应一定不是氧化还原反应。

情景三：“氧化还原反应”概念的应用

创设情景：钢铁会生锈，人也会“生锈”

探究活动：搜集素材，了解人体疾病、老化与氧化还原反应的关系，以班级为单位办一张题为“如何永葆青春活力”的手抄报。

探究小结：（视频展示）钢铁的腐蚀、工业用电解法制造金属Na、工业合成氨气、接触法制硫酸、氯碱工业；农业生产中绿色植物的光合作用；日常生活中使用的干电池、蓄电池都涉及到“氧化还原反应”。

…………

学生通过上述探究过程，基本理清了“氧化还原反应”概念的特征，在此基础上，通过阅读课本，概念辨析和习题练习等教学环节，达到规范概念表达、建立概念关系、完整概念意义建构的目的。

3. 案例的设计分析

“氧化还原反应”联系到生产、生活及科研领域，在中学教学中有非常重要的地位，同时也是学生较难掌握的内容之一，本设计在教学策略上通过对已有化学知识和日常生活经验的探究，运用真实的化学事实情景，引导学生开展探究性学习获取知识。

情景一的“魔术表演”——有趣的实验将学生引入“氧化还原”的奇妙的空间里，独特的现象，能激发学生进一步学习的性趣，通过探究活动寻找生活中各种各样的氧化还原反应。从而进入了一个丰富的化学世界，揭示了“氧化还原反应”存在的普及性，应用的广泛性，自然激发了学生学习该概念的热切性。

在初中，学生已经从得氧和失氧的角度对“氧化还原反应”有所认识，这对他们构建“氧化还原反应”的概念有正反两方面的影响，因此，笔者认为教师一定要处理好教学进行的程序。情景二的设计就是为了与学生原有的初中知识进行合理的衔接，使“氧化还原反应”这部分知识能来源所知又高于所知，以减轻学生进入高中学校的不适应感，过程中要善于激发学生思维中矛盾点，引出高一学生对“氧化还原反应”进一步的认识。要通过学生自己用图形来表示“氧化还原”与基本反应类型之间的相互关系。通过举例、分析和讨论方程式培养学生宏观物质和微观结构之间的转化，抽象思维和形象思维之间的转化。

情景三提供给学生一个联系生活和开展实践活动的课题，把学习的知识放到实践中提炼和再学习，并将自己的所学变成了一份看得见的成果。让学生辩证地认识和了解“氧化还原反应”给人类带来的危害和防止方法，使学生树立对立统一的辩证唯物主义观点。

总之，新课程中高中化学教师应树立初高中化学概念衔接的观点，转换化学概念教学的观念，在“氧化还原反应”概念的教学中，应当遵循学生的认识规律，由表及里地层层推进，循序渐进，这样才能激发学生的兴趣，让学生自己思考、推理、判断和概括总结，参与探究活动，这样才有利于学生对“氧化还原反应”概念特征的理解与掌握。在教学过程中，要注意“氧化还原反应”概念的发展，同时结合元素化合物知识，逐渐迁移和深化，在探究活动时及时归纳小结，才能让学生把握重点，提升学习能力。

参考文献

[1] 王祖浩. 普通高中课程标准试验教科书化学1 （必修）[M]. 南京：江苏教育出版社，2009

[2] 中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准 （实验）[S]. 北京：人民教育出版社，2003

情景二：“氧化还原反应”概念的界定

创设情景：PPT展示六张常见化学反应的图片

①铜片在空气中氧化

②氢气还原氧化铜

③铁片与硫酸铜溶液反应

④钠与氯气反应

⑤一氧化碳还原氧化铁

⑥氯化铁溶液和氢氧化钠溶液反应

过渡：请写出相对应的化学方程式，并根据所学知识，多种角度对反应进行分类。

探究活动：

①2Cu+O2[=][△]2CuO（化合反应、氧化反应、还原反应）

②H2+ CuO[=][△]CuO+H2O（置换反应、氧化反应、还原反应）

③Fe+CuSO4[=]FeSO4+Cu（置换反应、离子反应）

④2Na+Cl2[=][△]NaCl（化合反应）

⑤3CO+Fe2O3[=][△]2Fe+3CO2（氧化反应、还原反应）

⑥FeCl3+NaOH[=]3NaCl+Fe（OH）3↓（复分解反应、离子反应）

投影：学生所写化学方程式

探究小结：可见，四种基本反应类型并不能对应所有的化学反应类型。依据不同的分类标准，化学反应还有其他的分类标准。例如，依据在溶液中有无离子反应，可将化学反应分为离子反应和非离子反应。也可以从得氧和失氧的角度将反应分为氧化反应和还原反应。有①②⑤可知氧化、还原反应同时发生，就好像购买商品，有“买”有“卖”。

提问：这些化学反应，还有有哪些共同点和不同点？

教师点拨：从化合价角度

探究活动：反应前后元素化合价是否有变化（在化学方程式中标出变价元素的化合价）

探究小结：

（板书）氧化还原反应的定义：元素化合价发生变化的反应

氧化还原反应的特征：化学反应过程中元素的化合价改变

PPT展示：写出符合下列条件的有关化学方程式，判断其是否是氧化还原反应：

①两种单质化合；两种化合物化合；单质和化合物化合

②有两种生成物的分解反应；有三种生成物的分解反应

③金属单质置换非金属单质；金属单质置换金属单质

④复分解反应

探究活动：用图形表示氧化还原反应与四个基本反应类型的关系

探究小结：置换反应一定是氧化反应；有单质参加的化合反应是氧化还原反应；有单质生成的分解反应是氧化还原反应；复分解反应一定不是氧化还原反应。

情景三：“氧化还原反应”概念的应用

创设情景：钢铁会生锈，人也会“生锈”

探究活动：搜集素材，了解人体疾病、老化与氧化还原反应的关系，以班级为单位办一张题为“如何永葆青春活力”的手抄报。

探究小结：（视频展示）钢铁的腐蚀、工业用电解法制造金属Na、工业合成氨气、接触法制硫酸、氯碱工业；农业生产中绿色植物的光合作用；日常生活中使用的干电池、蓄电池都涉及到“氧化还原反应”。

…………

学生通过上述探究过程，基本理清了“氧化还原反应”概念的特征，在此基础上，通过阅读课本，概念辨析和习题练习等教学环节，达到规范概念表达、建立概念关系、完整概念意义建构的目的。

3. 案例的设计分析

“氧化还原反应”联系到生产、生活及科研领域，在中学教学中有非常重要的地位，同时也是学生较难掌握的内容之一，本设计在教学策略上通过对已有化学知识和日常生活经验的探究，运用真实的化学事实情景，引导学生开展探究性学习获取知识。

情景一的“魔术表演”——有趣的实验将学生引入“氧化还原”的奇妙的空间里，独特的现象，能激发学生进一步学习的性趣，通过探究活动寻找生活中各种各样的氧化还原反应。从而进入了一个丰富的化学世界，揭示了“氧化还原反应”存在的普及性，应用的广泛性，自然激发了学生学习该概念的热切性。

在初中，学生已经从得氧和失氧的角度对“氧化还原反应”有所认识，这对他们构建“氧化还原反应”的概念有正反两方面的影响，因此，笔者认为教师一定要处理好教学进行的程序。情景二的设计就是为了与学生原有的初中知识进行合理的衔接，使“氧化还原反应”这部分知识能来源所知又高于所知，以减轻学生进入高中学校的不适应感，过程中要善于激发学生思维中矛盾点，引出高一学生对“氧化还原反应”进一步的认识。要通过学生自己用图形来表示“氧化还原”与基本反应类型之间的相互关系。通过举例、分析和讨论方程式培养学生宏观物质和微观结构之间的转化，抽象思维和形象思维之间的转化。

情景三提供给学生一个联系生活和开展实践活动的课题，把学习的知识放到实践中提炼和再学习，并将自己的所学变成了一份看得见的成果。让学生辩证地认识和了解“氧化还原反应”给人类带来的危害和防止方法，使学生树立对立统一的辩证唯物主义观点。

总之，新课程中高中化学教师应树立初高中化学概念衔接的观点，转换化学概念教学的观念，在“氧化还原反应”概念的教学中，应当遵循学生的认识规律，由表及里地层层推进，循序渐进，这样才能激发学生的兴趣，让学生自己思考、推理、判断和概括总结，参与探究活动，这样才有利于学生对“氧化还原反应”概念特征的理解与掌握。在教学过程中，要注意“氧化还原反应”概念的发展，同时结合元素化合物知识，逐渐迁移和深化，在探究活动时及时归纳小结，才能让学生把握重点，提升学习能力。

参考文献

[1] 王祖浩. 普通高中课程标准试验教科书化学1 （必修）[M]. 南京：江苏教育出版社，2009

[2] 中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准 （实验）[S]. 北京：人民教育出版社，2003