指向学习进阶的氧化还原反应教学思考与实践

【摘 要】本文在学习进阶理论指导下，梳理化学中“氧化还原反应”基本概念、进阶水平和学科价值。以高一《生活中氧化还原反应》的课堂教学为例，提出在化学学习中要注重知识和思维的进阶学习，以更好地实现学生学科核心素养的培养。

【关键词】学习进阶;核心概念;氧化还原;核心素养

《普通高中化学课程标准（2017年版）》[1]中的课程基本理念、课程目标、课程的结构、学业质量水平，特别是教材内容的编排与“关注学生的认知发展规律”都显现出学习进阶理论的应用。

近十年国际科学教育界产生了一个新研究方向──学习进阶（Learning Progressions，缩写为LPs），这一概念首先在科学教育领域提出。美国国家研究理事会（National Research Council，简称NRC）在2007年将其定义为“随着时间的推移，学习者对某一学习主题的认识和理解呈现出连续发展、逐级深入的变化过程”[2]。在随后的十几年间，学习进阶这一概念被学术界广泛而迅速的运用。

学习进阶与“循序渐进”和“教学最佳时机”有一定的相似性。它们都是遵循学生的认知发展规律，在适当的时间和教学情境下引导学生学习，在最佳的时机教授适当的知识。并且学习进阶更能够将学科知识和学科素养在教学中有机融合，为落实核心素养提供有效方案。基于学习进阶理论进行教学设计，对于现阶段面向不同基础、不同学习能力的学生进行授课，对提高整体学习效果具有指导意义。

笔者经查阅文献得知王磊[3]、吴庆生[4]、胡久华[5]等学者都认为氧化还原反应是化学核心概念之一。由此，笔者选择氧化还原反应进行研究。

1   氧化还原反应学习进阶的构建及学科核心素养的体现

1.1  中学氧化还原反应知识的学习进阶

根据初中沪教版、高中苏教版教材，认识中学氧化还原反应知识的学习进阶水平，见表1。

1.2  氧化还原反应在学科核心素养中的体现

基于高中课程标准及教材编排，氧化还原反应知识的认识更应从学科的思维、学科的核心素养等方面体现进阶及学科价值，见图1。

2   学习进阶指导下的《化学1》氧化还原反应的教学实践

2.1  设计构思

案例内容选自苏教版高中《化学1（必修）》中专题2第一单元。从教材的体系看，本节内容要引导学生从新的角度认识氧化还原反应，而本课内容从氧化还原反应研究物质显得尤为重要，它将贯穿整个高中元素化合物知识及电化学知识的学习。因此这节课的重点不仅在于让学生记忆哪些是常见的氧化还原反应，而是让学生通过已有经验和实验来判断物质之间是否能发生氧化还原反应（宏观表征），书写化学反应方程式（符号表征），从本质分析电子转移的方向和数目（微观表征），由此自主构建氧化还原反应模型（模型认知），从而深化对氧化还原反应的认识、理解，达到应用的高度，培养学生化学学科思维及化学核心素养。

2.2  教学实录

环节1：实验引出问题，讨论生活中常见的氧化还原反应。

[情景导入]洁厕灵（主要成分盐酸）与84消毒液（主要成分次氯酸钠）混合，结果如何？观察实验，描述现象。

展示新闻事件，见图2，洁厕灵与84消毒液混用致中毒。书写原理。

（设计意图：以实验引课，既有趣，又将生活与化学密切联系起来，使学生感受到氧化还原反应的“接地气”。再由新闻事件讨论化学知识的重要性，理解学好化学的必要性。）

[问题1]生活中还有哪些我们常见的氧化还原反应？

（1）师生一起从衣食住行各个方面解读生活中氧化还原反应。

“衣”——消毒、漂白、去味。

“食”——脱氧、抗衰、防腐。

“住”——金属腐蚀、家具消毒。

“行”——尾气处理、酒精检测。

（2）学生写出有代表性的氧化还原反应方程式，如钢铁的腐蚀、汽车尾气的催化处理等，并分析氧化剂、还原剂及电子转移情况。

[问题2]家用加碘盐的碘含量是否达标？请计算说明。

（设计意图：让学生感受生活中处处有化学，意识到氧化还原反应的广泛应用，接着从微观角度分析有代表性的氧化还原反应，从而巩固核心概念。然后根据课堂讨论的氧化还原反应进行定量计算，形成初步应用。）

环节2：自主构建氧化还原反应基本模型图，见图3。

（设计意图：引导学生从微观层面认识氧化还原反应，由形象思维向抽象思维进阶，并在自主构建模型图时体现对立统一观念、定性与定量思想，培养学科核心素养。）

环节3：引导学生设计实验，验证猜想，应用氧化还原反应知识解决实际问题。

[信息阅读]网络上说，研究表明多种海产品，如虾、蟹、牡蛎等，体内含有+5价的砷（As）元素，它对人体是无毒的。但是同时大量食用海鲜和水果，容易引起中毒，并给出了一个公式：“大量海鲜+大量维生素C=砒霜（As2O3）”。你觉得这种说法是真的嗎？

[问题3]维生素C有还原性吗？设计实验方案说明。提供的实验用品有维生素C片剂、3%H2O2溶液、KI溶液、淀粉溶液、酸性KMnO4溶液、0.1mol·L-1FeCl3溶液、碘水、MnO2、0.1mol·L-1FeSO4溶液、稀盐酸、纯水、镊子、滴管、药匙、试管、研钵和杵。

（设计意图：引导学生进行探究学习，体验合作学习。提供的试剂并不都能氧化维生素C，且有的试剂能反应但没有明显现象。需要分析试剂选择的合理性，操作的规范性，实验设计的科学性和可行性。后续教师演示维生素B的还原性，并与维生素C的还原性进行对比，培养学生科学的学习态度。）

[问题4]信息中的“大量海鲜+大量维生素C=砒霜（As2O3）”反应如果成立，我们会中毒吗？

（设计意图：反应成立不代表现实合理，引导学生注重反应的条件和量。有资料显示海鲜中的砷多为有机砷，很快就可以排出体外，除非大量地吃严重污染的海鲜，同时一次性服用维生素C500毫克以上，才有可能导致“中毒”[6]。也有资料显示反应需要催化剂，还要200℃以上。且按照砒霜中毒下限5mg计算，吃10公斤虾反应才可能成立。）

3   教学启示与感悟

本案例设计旨在促进课堂教学“以知识传递为主”向“以学生认知发展为主”转变，强调创设真实且富有价值的问题情境，激发学生学习兴趣，使学生从不同的视角认识生活中的氧化还原反应，并自主建构基本反应模型图。并且通过实验设计、实验探究、论据推理，达成知识、能力的螺旋上升，提高学生科学探究能力、化学学科核心素养、终身学习能力。当然也有其局限性，因为学习的过程不可能只存在唯一的进阶路线，且化学知识较薄弱的学生会感到综合性偏强。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018（2）.

[2]National Research Council （NRC） .Taking Science to School：Learning and Teaching Sciencein Grades K-8[M].Washington， DC：National Academies Press， 2007（214）.

[3]王磊，魏锐.学科核心素养发展导向的高中化学课程内容和学业要求[J].化学教育，2018（9）.

[4]吴庆生.中学化学核心概念关键特征的建构策略[J].化学教育，2015（1）.

[5]胡久华，陈欣，支瑶.不同教学处理方式对高中生化学核心概念建构的影响[J].中国教育学刊，2007（7）.

[6]海鲜+维生素C=砒霜？[J].宁波通讯，2015（2）.

【作者简介】

丁苏君，女，学历：本科，中教一级教师，江苏省苏州中学校。