建构主义理论在化学核心概念教学中的应用

赖彦君

摘 要：当代建构主义理论强调学生个人的“经验”和主动参与在学习中有重要的作用，该理论对化学核心概念的教学具有重要的指导意义。本文以“氧化还原反应”为例，依据“设计情境，协作讨论，意义建构”的思路进行教学设计，并对过程进行反思总结，以期将建构主义理论有效的应用于化学核心教学中。

关键词：化学概念;建构主义;氧化还原反应

掌握化学核心概念对于化学学习具有重要意义，但核心概念本身具有一定的抽象性，理解较为困难，如何降低其教学难度一直是中学化学教学的研究重点。在抽象概念学习时，学习者最常用的方式是在抽象概念与自身的直接经验之间建立联系，进而完成对于上位概念的建构。而“建构主义理论”恰恰强调学生个人的“经验”和主动参与在学习中有重要的作用，因此该理论对化学核心概念的教学具有重要的指导意义。

一、“建构主义理论”简介

建构主义理论认为知识的获得是在一定的学习情景下，学生利用必要的学习资源，并在老师和学习伙伴的共同协助下，运用已有的知识结构对新知识进行意义建构的过程。情境、协作、讨论和意义建构是建构主义学习理论中学习环境的四要素。情境是学习的触发器，强调真实问题的解决;协作，讨论是建构学习的主要过程;意义建构是学习的目的，分为“同化”和“顺应”两种模式。当新的外部信息能够吸收并与已有的认知结构合并时，即为同化，认知结构得以扩充;当新的外部信息与原有的认知结构无法同化，而引起认知结构的重组与改造时，即为顺应，认知结构得以质变。

二、建构主义理论在化学核心概念教学中的应用

“氧化还原反应”属于化学核心概念，是电化学学习的基础。同时与日常生活中诸多现象，如物质的燃烧、金属的冶炼等有着紧密的联系。本文以高中必修阶段的“氧化还原反应第一课时”为例，探究建构主义在化学核心概念教学中的应用。

（一）教学目标

1.通过方程式分类，讨论等活动形成氧化还原反应的概念，理解其特征。

2.通过实验，微观分析理解氧化还原的本质。

3.通过电子转移的表示方法与氧化还原反应基本要素的归纳，形成认识的基本思路。

4.通过真实的问题情境，体会氧化还原反应的价值。

（二）教学设计思路

当代建构主义理论强调学生个人的“经验”和主动参与在学习中有重要的作用，教学设计以学生原有认知为起点。本节课前学生具备的相关知识基础有：判断常见物质中的元素化合价，知道四大基本反应类型，能从得氧失氧的角度认识氧化反应，还原反应，知道常见的原子离子的核外电子排布。本文依据“设计情境，协作讨论，意义建构”的思路，进行概念的意义建构，同时结合实验，动画，将抽象的概念形象化。

（三）教学设计

教学环节一：引入氧化还原反应概念，认识其特征

【问题情境1】化学的物质及反应繁多，分类尤为重要。请同学们应用初中所学的反应类型对以下反应进行分类：

【学生活动】根据已有知识对反应进行分类。

【设计意图】方程式分类过程唤起前知识，由于方程式3无法分类，体会到原有认知在化学反应分类上的受限，有寻找新的分类标准的必要。

【提问】方程式3中元素的属性在反应前后有什么变化？

【学生答】价态有所变化

【学生活动】根据元素价态是否改变将反应再次分类，得到图1。

【引入概念】科学家们沿用了氧化还原反应的名称，拓展了它的内涵。将有元素价态变化的反应称为氧化还原反应，无价态变化的反应称为非氧化还原反应。

【学生活动】找到氧化还原反应与四大基本反应间的关系。

【设计意图】学生讨论得到的成果图1很好地将学过的反应类型与新学的氧化还原反应联系起来，进行概念的意义建构。

教学环节二：探寻氧化还原反应的本质，建构化合价与电子得失的关系

【問题情境2】氧化还原反应中价态变化的原因是什么？如果你有一双看得见微观粒子的眼睛，你能发现在反应：2Na+Cl2=2NaCl中Na原子和Cl原子发生了什么变化？这些变化与化合价的升降的关系是怎样的？

【学生讨论】核外电子发生了得失，可得图2。

【过渡】如何通过实验证明氧化还原反应中存在电子的转移？

【学生观察实验】实验验证：以“Zn+H2SO4=ZnSO4+H2”为例，组装原电池（如图3所示），观察电路中电流计的指针是否发生偏转。

【设计意图】运用学生的原子结构的知识，引导学生积极主动地进行思考，理解并体验氧化还原的本质。

教学环节三：建构反应类型，化合价升降，电子转移间的关系

【学生活动】以熟悉的方程式为例，讨论并填空：

（1）铁的氧化反应：3Fe+2O2=Fe3O4

物质（Fe）被氧化，发生氧化反应，得到_____产物，价态_______，________电子，自身作为_______剂。

（2）氧化铜的还原反应：CuO+H2=Cu+H2O

物质（CuO）被还原，发生还原反应，得到_____产物，价态_______，_________电子，自身作为_______剂。

【追问】根据氧化还原反应的本质，在铁的氧化反应中是否存在还原反应？在氧化铜的还原反应中是否存在氧化反应？

【总结】（1）氧化还原反应中存在氧化反应和还原反应，化合价升降的对立统一，这与生活中的各种事物的特征相符合

（2）提炼氧化还原模型如下：

【设计意图】由初中熟悉的氧化还原反应入手，建构氧化还原反应中各种要素间的关系，降低认知难度。并升华到哲学层面，形成对立统一的化学学科思想。

教学环节四：利用真实的问题情境，体会氧化还原反应的价值

【问题情境】84消毒液的有效成分是NaClO，原理是氯元素具有强氧化性。洁厕精的主要成分为盐酸。二者混合不仅不能加强作用，反而会失效甚至中毒。其原因是二者会发生氧化还原反应，讨论产物的成分，并说明理由。

设计意图：建构主义强调学生会解决生活中真实的问题，通过问题的解决过程体会到氧化还原反应的学科价值——从价态变化的角度认识（推断）反应中的物质。

三、教学效果及反思

本文的教学设计应用于教学实践中，课堂氛围轻松活跃，学生能积极参与讨论及思考。后续进行教学测评，结果显示学生对氧化还原反应的掌握不错。在建构主义理念应用在化学核心概念的教学中，教师要关注学生的已有概念，可以通过引导学生发现认知的局限性，自主的构建新概念，并帮助学生理清新旧概念间的关系，有效地降低认知难度。在问题情境设计方面，要层层递进，由具体到抽象，由宏观到微观，透彻的探讨概念的内涵与本质，最终将所学知识应用到实际生活中。在课堂上，要以学生为中心进行教学，鼓励学生协作讨论，让学生充分地参与到生生之间，师生之间的交流互动中来，利用思维的碰撞，建构知识，提升科学素养。

参考文献

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