基于真实生活的化学主题式情境教学

张婷 徐惠

关键词：氧化还原;真实情境;主题式教学;青果巷

英国教育家怀特海（whitehead）认为：“教育只有一个主题，那就是五彩缤纷的生活。”学生在进入化学课堂前已经积累了许多与化学相关的社会生活经验，但却不明晰其中所涉及的化学基本原理和方法。在化学教学中，如果教师能唤醒学生将两者建立联系，引导学生基于化学学科核心概念理解真实生活中的化学问题，那么学生所体验的生活，无论是在当下还是未来，都会因为他们所具备的化学学科核心素养而变得更加理性和美好。

普通高中化学课程标准（2017年版）提出，“真实、具体的问题情境是学生化学学科素养形成和发展的重要平台”。教师在教学活动中基于学生真实生活体验构建化学教学主题、创设课堂情境，有助于构建真实生活情境与学科核心概念的内在联系，为学生化学学科核心素养提供真实的表现机会。

“氧化还原反应”属于化学核心概念，是中学化学课程的学习重点和难点，许多教师围绕氧化还原反应教学进行了探讨。张丙香、毕华林测查了高中生氧化还原反应三重表征心智模型，发现高中各年级学生的心智模型是情境相依、不稳定的。胡先锦通过课堂比较研究发现，采用真实情境的教学方式对高一学生氧化还原反应心智模型的修正和完善是富有成效的。通过中国知网查询学术文献，发现已有研究涉及到的是初高中氧化还原反应衔接教学研究、氧化还原反应相关概念及其转变研究等，虽然有学者研究了氧化还原反应教学情境的创设，但情境片段却是零散的、无关联的，缺乏一气呵成的整体性。

本教学案例基于地方文化特色，选取常州一条历史悠久的青果巷作为教学载体，在漫步青果巷的过程中，将青果巷中的青砖、染布、梳篦、麻糕和电动车五种真实的生活情境分别与氧化还原基本原理相联系，从而将学生自身具备的直接经验与抽象概念建立联系，以问题驱动和实验活动引导学生开展知识应用与重构，促进学生对化学核心概念的理解，提升学生的化学学科核心素养。

1教学设计

本节课选自苏教版《化学1》专题2，是关于氧化还原反应基本概念和原理的复习课，围绕氧化还原反应的应用展开。课程学习之前，学生已经认识到有化合价变化的反应是氧化还原反应，了解氧化还原反应的本质是电子转移，知道常见的氧化剂和还原剂。但学生并不熟悉氧化还原反应规律在真实情境中的应用，仍需强化新课标所要求的“依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化，设计实验进行初步验证”。本节课的复习希望帮助学生对概念进行整合，对知识进行深度认识，为了激发和维持学生的学习热情和对美好生活的愿望，本节复习课的重点是知识的实际应用，而不是知识点的重复和习题的操练。

基于上述教學分析，设计了以下教学流程（如图1所示）：从进入青果巷开始，依次选取青果巷的青砖、染布、梳篦、麻糕和电动车作为具体教学载体，多层次、多角度地运用氧化还原反应原理来理解其中的化学现象。最后一个教学环节为离开青果巷，向学生介绍电动车电池的原理，从时空上将学生带到一个更广阔的情境中，让学生意识到氧化还原反应在生活中普遍存在，也在知识层面上为学生今后深入学习氧化还原反应的应用（原电池知识）作好铺垫。

2教学过程

[课前播放视频]青果巷介绍。

教师：民间流传一句话：“一条青果巷，半部常州史”。青果巷是我们常州著名的古街巷，相信很多同学之前都去过。今天这节课，我带大家再去巷子里走一走，看一看不一样的风景。

2.1第一印象：青砖、青瓦、青石板路

教师：走进巷子，首先映入眼帘的便是古街上的青砖、青瓦、青石板路……这些建筑材料为什么会显青色呢？请阅读资料卡，了解青砖的烧制过程。

[资料卡1]砖瓦的烧制是以黏土、页岩为原料，砖瓦的焙烧分为氧化焙烧和还原焙烧两种。氧化焙烧：通人足量空气，在900～940℃的烧结温度下，将Fe元素全部氧化为Fe203，即得常用的红砖。还原焙烧：在氧化焙烧后，密封窑体，隔绝空气，加煤炭，通过燃烧耗尽氧气并形成还原氛围，该过程中Fe2O3与CO反应得到FeO2这就由红砖变成了青砖。

学习任务：（1）写出由红砖变青砖过程中的化学方程式;（2）用双线桥法表示反应中的电子转移方向和数目;（3）判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。

教师：青砖不仅给人以朴素、优雅的美感，在实用性方面，它也更加耐用，因为青砖在空气中先被氧化再开始风化，而红砖直接进入风化期。正是由于青砖的“还原一氧化”过程，让我们感受到了百年古巷的厚重历史。

教师：初中时，同学们学习过Fe的冶炼，利用CO可以将铁矿石中的Fe203还原为Fe单质，对比任务1的方程式，为什么相同的氧化剂（Fe203）、还原剂（c0），还原产物却不同呢？

学生：反应温度不同。

[资料卡2]温度在600℃左右，还原产物为FeO;温度高于700℃，还原产物为Fe。

总结：随着温度、浓度等条件的改变，物质的氧化性、还原性会改变，产物也就有了多种可能性。

2.2第二印象：刘国钧故居（常州大成纺织印染厂）

教师：沿着巷子往里走，会看到一座大宅院，这是著名的爱国实业家刘国钧的故居，他早年在常州创建了闻名全国的大成纺织印染厂。

[资料卡3]刘国钧，现代杰出爱国实业家。自幼家贫，备尝艰辛，艰苦创业，早年在常州提倡“机器革命”，集资创建“常州大成纺织印染厂”，率先在国内成功生产丝绒、灯芯绒等产品。在抗美援朝运动中，大成共捐献五十亿元，国民经济困难时期，出谋献策，并主动将留存于上海、香港的毛纺工业献给国家。大成公司制作的大成蓝布，以“大成担保，保不褪色”做宣传标语，极受消费者欢迎，畅销全国。

教师：在对布进行染色前，需要先使用漂白剂进行漂白。哪些物质可以做漂白剂？

学生：NaCl0、Ca（C10）2。

教师：NaCl0能够作为漂白剂，利用它的什么性质？

学生：氧化性。

教师：NaCl0和I2的氧化性哪个更强？如何利用实验比较两者的氧化性强弱？

学生讨论后回答，根据设计的实验方案，对照实验单完成实验。

[学生实验1]：四人一小组，明确分工。用小滴管吸取1滴管Kl溶液于点滴板1号孔穴中，然后向上述点滴板孔中滴加1～2滴淀粉试剂，再向上述点滴板孔中滴加2滴NaCl0溶液，观察并记录实验现象。

学生：实验中溶液变蓝，说明NaCl0将I-氧化为I2。根据氧化剂的氧化性大于氧化产物，所以NaCl0的氧化性强于I2。

教师：常用的漂白剂还有H202。NaCl0和H202的氧化性哪个更强？如何利用实验比较两者的氧化性强弱？

学生讨论后回答，根据设计的实验方案，对照实验单完成实验。

[学生实验2]：用小滴管吸取1滴管NaCl0溶液于点滴板2号孔穴中，然后向2号孔中滴加1滴管H202溶液，观察并记录实验现象。

学生：实验中有气泡产生。

教师：你认为是什么气体？你的判断依据是什么？

学生：是02。H202的氧化性和还原性均体现在一1价的0上。

教师：从这个实验中，你能得到什么结论？

学生：NaCl0将H202氧化为02。根据氧化剂的氧化性大于还原剂，所以NaCl0的氧化性强于H202。

[投影]2016年里约奥运会在举行女子十米跳水决赛时，发现跳水池里的水变成了绿色。原来工作人员先是使用了氯系消毒剂对池水消毒，后来又往池水中加入了双氧水，导致池水中绿藻繁殖。

教师：这是为什么？

学生：双氧水抵消了氯系消毒剂的消毒作用，而且还产生了氧气。

总结：由此可见，遵循氧化还原反应的原理，我们可以将化学物质很好地用于服务生活，但如果违背氧化还原反应的原理，结果将适得其反。

2.3第三印象：常州梳篦

教师：距离刘国钧先生的故居不远处，有一家梳篦博物馆。梳篦是常州传统的手工艺品，是国家级非物质文化遗产。如果是银质的梳篦，久置在空气中，颜色会变暗淡，这是为什么？

学生：Ag与空气中的02、H2s反应，产生黑色的Ag2S覆盖在银器表面。

教师：如果用打磨的方法除去Ag2s，很有可能会破坏银器，有没有什么好的方法使银器恢复光泽呢？

（学生思考，但没人举手回答该问题）

教师：中央电视台有一款节目叫做“是真的吗？”，曾经检测过一个说法：借助锡纸（主要成分为A1）能清洗银饰，这是真的吗？

[视频]借助錫纸就能清洗银饰。

总结：银器因被空气氧化生成Ag2S而变黑，但利用还原性较强的Al又可以将Ag2S还原为Ag。尽管因氧化还原反应使银器变色，而利用氧化还原反应又能够让其恢复原样。

2.4第四印象：常州麻糕

[投影]民国时期的排水沟。

教师：漫步巷子，我们会看到一个玻璃展馆，里面存放民国时期的排水沟，上面布满了锈迹，这是什么缘故，发生了什么反应？

学生：Fe和02发生氧化反应，使Fe发生锈蚀。

教师：继续往巷子里走，终于看到了一家特产店——常州大麻糕。忍不住想给远方的小伙伴寄两包，但又担心路途遥远，麻糕会变质。为防止食品变质，可以选择哪些方式？

学生：隔绝氧气（如充人N2）、除去氧气。

教师：如果选择除02的方式，可以选择哪些物质？为什么？

学生：可以选还原性物质与02发生氧化还原反应。

教师：我在麻糕的包装袋里发现了一小袋物质，上面写着脱氧剂，什么是脱氧剂？

[资料卡4]化学脱氧剂可以除去食品包装中的氧气，既能防止氧化作用，又能抑制微生物生长和酶作用。根据组成，脱氧剂可分为两大类：有机类和无机类。无机类有金属粉末型、亚铁盐型、亚硫酸盐型。有机类有葡萄糖氧化酶型、抗坏血酸型、儿茶酚型。脱氧剂的应用范围非常广泛，如月饼、蛋糕、面包、水果、蔬菜等食品的保质，茶叶、粮食的保鲜，照相机等精密仪器的保养等。

教师：现在我将麻糕中的脱氧剂取出来，它的成分是哪一类？脱氧效果又如何呢？

[演示实验1]：教师运用磁铁检验其有磁性;加入稀硫酸产生无色气体且溶液为浅绿色的现象证明其成分为铁粉。

教师：它的脱氧效果如何呢？我们可以借助02传感器来测量一定时间内它的耗氧量。

[演示实验2]：取两个密闭塑料瓶，向其中一个瓶中放人脱氧剂中的粉末，另一个瓶中什么都不放。取两个02传感器，分别检测两瓶中02含量的变化（装置见图2）。一段时间后，放入脱氧剂的塑料瓶中O2含量（见图3曲线2）明显降低。

教师：实验发现，这份含铁粉的脱氧剂的脱氧效果很好，我们可以放心地给小伙伴寄麻糕，不用担心它因氧化而变质了。

总结：02与Fe的反应既能使钢铁发生锈蚀，给生活带来麻烦;但另一方面，这个反应也可以帮助食物除去02，给生活带来便利。

教师：铁粉为什么会优先于食物与02发生反应？

学生：铁粉的还原性强于食物中的还原性物质。

教师：通过加入一些还原性较强的物质，优先与02发生反应，这就是抗氧化的原理。生活中还有很多抗氧化的例子，如维生素c抗氧化、s02抗氧化等。

2.5离开青果巷：电动车

教师：青果巷距离学校1.3公里，逛完青果巷，如果骑上电动车，五分钟就能回到学校，电动车的能量来自它的电池。

[投影]铅蓄电池的工作原理（见图4）。

教师：这是在电池中发生的氧化还原反应。但在实际装置中，还原剂与氧化剂并不直接接触，而是通过一根导线进行电子转移，如果我们将“移动的电子”引出来，那就可以形成“电流”。电池是如何进行这个过程的？在今后的学习中，我们将继续探索氧化还原反应更深层次的应用。

[投影]归纳与总结（见图5）。

总结：这节课，我们在青果巷里看到了青砖、青瓦、青石板等风景，巩固了氧化还原反应的基本概念和表示方法;回忆了大成染织厂的历史，运用氧化还原反应规律，通过实验比较了物质氧化性的强弱;了解了梳篦與大麻糕中的氧化与还原过程，探究了物质的抗氧化原理;当离开青果巷时，发现电动车中也有氧化还原过程。原来，在生活的各个角落，都已离不开氧化还原反应的身影！

3教学启示

学生是课堂的主体，为了促进学生素养的形成和发展，在选择和设置教学情境时应基于学生的真实体验和认知规律。具体应考虑以下四个方面：

（1）情境的真实性。化学教学内容需要情境化，而情境必须为真实情境。对于抽象概念的学习，更需要以学习者具备的生活体验或者经验知识为基础，化抽象为具体，降低学习难度。

（2）情境的地域性。学生熟悉和热爱自己所在地域的文化，认同自己的故乡，可增强对祖国文化的认同感。化学渗透于科技、生态、文化、经济等社会的各个方面，设计者可根据教学内容去检索当地相关的已有资源作为教学情境，如结合当地的盐矿工业，选取氯碱工业作为教学情境复习化工流程题，可以充分调动学生的学习积极性。

（3）情境的整体性。知识本身是系统性、逻辑性的，作为知识的载体，教学情境也应当是成体系的。在化学教学中可以选取娱乐节目、身边的物质、身边的环境、化学仪器、童话故事等为主题式情境，在一个主题或者背景下进行学习，保障学生学习的流畅性，促进学生全身心地投入到课堂中。

（4）情境的递进性。陶渊明描述桃花源的发现过程如下：“缘溪行，忽逢桃花林”→“复前行，便得一山”→“从口入，豁然开朗”，这种递进式情境容易引人人胜，让人流连忘返。在同一主题下，按照时间、空间等顺序逐步推进情境，由浅入深地呈现问题和任务，学生在该学习过程中可以享受知识的发现、探究和获得的乐趣。

本节课将学生熟悉的一条街巷作为教学情境，立足于学生的生活，体现了情境的真实性;青果巷是常州久负盛名的古街巷，承载了很多学生儿时的记忆，体现了情境的地域特色性;从进巷到出巷，在漫步巷子的过程中，按照空间顺序依次呈现出各个教学情境，体现了情境的整体性;在青果巷这个大背景下，青砖、染布、梳篦、麻糕、电动车这五种具体情境层层推进，由简单到复杂地将氧化还原反应的基本概念、氧化性还原性强弱比较、氧化剂还原剂的认识以及氧化还原反应的实际应用等知识进行了梳理，体现了情境的递进性。

经济合作与发展组织（OECD）提出，成功的学校教育应当帮助学生掌握适应未来社会生活的素养。因此，我们的教学应当重点关注与学生个人生活、社会生活相适应的知识与技能，这关系到学生的社会生存与发展。基于学生体验过的真实生活，选择主题式的情境开展教学活动，将有利于学生将书本知识迁移运用到实际生活中，对生活也会多一份理性认识，而这份理性认识的获得，是为生活而教的目标，是学生具备化学核心素养的基本体现。