氧化还原反应“系统分步掌握模式”课程方案设计及实践研究

【摘要】氧化还原是高中化学的重要概念，是初中化学到高中化学的重要转折性概念，历来是高一教学的重难点。传统课程就氧化还原反应概念掌握的设计存在时间超前、概念密集、难度集中等不利于学生建构的弊端。结合课程开发实践，对于氧化还原反应的概念建构进行了新的课程设计，突出了系统布局、分步建构和逐步达成的课程安排，取得了良好的教学效果。

【关键词】氧化还原 课程开发

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）48-0139-02

氧化还原概念是高中化学的重要概念，是理解元素及其化合物性质的观念基础。在初中化学中，学生对化学反应的理解停留在“形式运算”阶段，即从“拆分和组合”来理解化学反应。这种“形式运算”甚至是根深蒂固的，以至于有些高一学生会写出诸如：“Al+3NaOH 3Na+Al（OH）3”和“NaOH+Cl2 NaClO+HCl”这样的反应方程式。可见，要实现学生从“形式运算”到“实质运算”（氧化还原）的转变，氧化还原的概念建构是至关重要的。然而，现有的教材对氧化还原概念掌握的设计还存在一些不足，不能完全适应所有学生的学习需要。因此，对氧化还原概念掌握进行校本化的课程重新规划和开发，使之更加适合于本校学生的发展就显得十分必要。

1.氧化还原反应“集中掌握”传统课程模式的弊端

現有教材对氧化还原概念掌握设计上主要存在的问题是“时间超前”、“概念密集”和“难度集中”等问题。表1列出了三种版本高中教材（必修1）对于氧化还原反应概念的布局。

表1 三种版本高中教材（必修1）中“氧化还原”概念课程布局

三种版本的教材对氧化还原的课程布局的共同点是：在展开元素及其化合物学习之前，作为一个预备性的概念，试图让学生集中掌握，以便于对后续的元素及其化合物的学习起到一个观念统摄的作用。然而，实际教学中，氧化还原反应的概念掌握上的问题恰恰出在“集中掌握”上。首先，氧化还原反应概念涉及到“化合价变化分析”、“电子得失分析”、“氧化剂”、“还原剂”、“氧化性”、“还原性”、“氧化反应”、“还原反应”、“氧化产物”和“还原产物”等等概念，应该说，氧化还原反应是一个“概念群”，并不是一个单一概念。这就决定了一次性“集中掌握”要遭遇这些概念群在学习心理上的“密集阻止”，就是容易混乱、混淆。难怪有不少学生学了三年的化学最终还是把“氧化”和“还原”乾坤颠倒。其次，氧化还原反应“概念群”均极具抽象性。它涉及到思维对象的选定、“主动语态”和“被动语态”的语义转换、“状态概念”和“过程概念”的运用等范畴，这些对于刚刚跨入高中的抽象思维能力还很薄弱的学生们来说，难度是可想而知的。

受到传统课程思维惯性的影响，对于氧化还原概念，不管是现行的教材还是教学中的实际执行的课程，都仍然延续了几十年一贯的“集中掌握”的课程模式。多年的教学实践反复证明，氧化还原概念的“集中掌握”课程模式无法得到满意的教学效果，无法真正地帮助学生形成牢固的能够进行“实质运算”的概念，大多流于死记硬背。新世纪课程改革以来，出现了一些课程创新的举措（比如苏教版教材对氧化还原的掌握采用了多段式的课程设计尝试），但是，在实际教学中所实行的课程并没有得到实质的改变。在一些学校，根深蒂固的“一步到位”的课程思维仍牢牢占据着统治地位（所谓“一步到位”即在第一次讲授氧化还原反应时就从概念、电子计算、方程式配平等追求一次完成，这种“一步到位”式的讲授，对学生的后续学习产生了很大的心理困扰和自我怀疑）。这在一定程度上影响了学生对于化学学科的学习兴趣的形成。

2.氧化还原反应“系统分步掌握”模式的理念与课程设计

“系统分步布局”的课程设计理念强调如下几个方面：①氧化还原反应概念群的层次和结构；②重视学习心理上的难易层次和可学习程度的层次；③重视学习经验的累积效应、叠加效应对概念形成的作用；④重视提供足够的时间满足学生建构概念过程中所必须进行的反思和确认。根据这些原则，依托苏教版教材，将氧化还原概念掌握设计嵌入到主干课程中，形成如下课程方案（见图1）

相较于“集中掌握”方式，本课程方案将概念建构的时间跨度扩大为一个学期，留给学生足够的消化吸收和回味反思的时间，实践中取得了良好的效果。在课程“概念发展”的安排上，结合氯气的性质重点建构了氧化性的概念，结合金属钠的性质重点建构了还原性的概念。把氧化性概念和还原性概念确立为氧化还原概念群的基础概念。在氧化还原概念群中，之所以众多概念容易混淆，是因为这些概念均过于抽象，没有一个是“实在”的概念作为思维的凭借。因此，结合氯气和金属钠性质学习的展开，通过获得氯气容易得电子和金属钠容易失电子的充分的感性认识，以此为基础，引导学生建构“氧化性”和“还原性”两个“实在”概念，打下了牢固的概念基石，那么其他概念的推衍就有了可靠的基础，学习起来自然就比较轻松。此外，在概念发展的高级阶段，课程强调了对“状态概念”和“过程概念”的区分。氧化剂和还原剂是反应前的“状态”概念，氧化反应和还原反应则是连接了“起点”（反应物）和“终点”（生成物）的“过程”概念。长期的教学经验表明，很多学生因为没有区分“状态”和“过程”因而造成概念混乱。在概念发展的最高阶段，强调氧化还原概念中所蕴含的思维方法，即“一体两面”的角度变换的方法和思维对象转变的方法。

经过高一一个学期左右的分步式概念建构课程实践，在极大的程度上转变了传统课程中学生氧化还原学习困难的被动局面，几乎没有学生认为氧化还原难学（极少数认为困难是因为个别教师坚持“集中掌握”课程所造成），学生们充分体验了建构概念的过程，领悟到概念建构过程中所蕴含的思维方法。这是“集中掌握”的课程设计所难以做到的。由于分步式掌握能够化整为零，便于将概念建构过程渗透到其他主干课程之中，在整体上比“集中掌握”式课程要节省一周的课时，真正实现了“好”和“省”。

3.氧化还原反应概念“系统分步掌握”模式的教学策略

“系统分步掌握”模式的课程规划需要相应的有效教学策略与之相互配合。这些教学策略主要包括如下几个方面。

首先，需要抓住氧化还原反应概念群中的核心概念进行教学。“氧化性”和“还原性”是氧化还原概念群的基础概念和核心概念。这两个基础核心概念需要通过实践获得足够的感性认识，再对感性资料进行归纳获得理性的抽象，其概念建构的规律是由表及里的抽象过程。因此，对于“氧化性”和“还原性”这两个基础核心概念的建构是需要一定的时间跨度和一定的感性认识的积累作为基础的。传统课程的“集中掌握”模式恰恰是大大压缩了这个感性认识的阶段，急功近利地希望一步跨入理性抽象的高级阶段，結果往往是欲速则不达。教学实践中，将“氧化性”建立在氯气性质的归纳抽象基础之上，将“还原性”的概念建立在“金属钠的性质”的归纳抽象基础之上。传统的“集中掌握”模式因为在同一时间点同时讲授“氧化性”和“还原性”，因为“近因效应”的存在，极易造成混淆。因此，在课程时段上分开建构，依托感性认识，分步达成就能有效避开“近因效应”的干扰。事实证明，只要非常扎实地打下了“氧化性”和“还原性”这两个基础核心概念，其他的“相关概念”和“发展概念”才有依托，学习的难度才会大幅度降低。

其次，需要抓住氧化还原反应概念群中的“状态概念”和“过程概念”。“状态概念”包括“氧化剂”、“还原剂”、“氧化产物”和“还原产物”，而“过程概念”则包括“氧化反应”和“还原反应”。“状态概念”和“过程概念”都是用于对具体氧化还原反应进行分析的工具性概念。将起点状态和终点状态联系起来，就是一个对过程的描述。对于氧化还原反应，需要从两个角度进行两种过程的分析，这是一种“一体两面”的逻辑思辨模式，是一种高度抽象的思维方式，具有“思维技能”、“思维方法”和“思维方式”等本质属性。传统“集中掌握”模式误将这些“思维技能”和“思维方式”属性的概念当作陈述性知识，希望在短时间内传授（口诀式教学是其典型代表），显然不可能达到理想的效果，也难以发挥在概念建构过程中发展逻辑思辨能力和思维方式训练的价值。实际上，思维技能、思维方法和思维方式的训练和养成是一项长期的工作，绝不可能在短期内形成。心理学的研究证明，技能的掌握需要足够的时间和足够的训练量，而思维方法和思维方式的转变则需要更长的时间。传统“集中掌握”课堂上学生貌似已经掌握，但这往往是一种假象。在本课题组课程创新实践中，将氧化还原反应分析（状态概念和过程概念，双线桥法）的课程内容安排在两个多月的时间跨度内学习，长期渗透直至熟练掌握，给学生留下足够的历练时间，为学生内化思维方法和思维方式提供了有利的条件。

参考文献：

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