氧化还原学情分析

一教师的困惑(教什么?)1.由于教学习惯，在教学实践中一线老师往往怀有这样的疑惑：单双线桥内容是否要求，是否要进行专门的技能训练？氧化还原反应方程式的配平是否作为基本要求等？(1)单双线桥内容是否作为基本要求，是否要进行专门的技能训练新课程对于氧化还原反应概念的要求降低了，新教材中虽然呈现了单双线桥，但不作为技能性的要求。例如鲁科版教材将单双线桥放在了知识支持中，相当于介绍一种表示方式；人教版教材中基本上没有提单双线桥这个名词术语，只是在写出的反应中用单双线桥进行了表示。因此，在教学中不宜过多扩展，不宜进行专门的技能训练。另一方面单双线桥的教学功能已发生变化。在原来的教学中必有单双线桥的讲解和训练，它的意义在于帮助学生分析氧化还原反应前后元素化合价的变化和得失电子数目，为配平做铺垫。现在单双线桥的教学功能主要在于帮助学生更好地认识和理解电子转移、电子转移过程中的得与失相等。因此在教学中可以给学生介绍电子转移是如何在化学方程式中表现的，并且结合案例进行演示，学生能看懂即可。(2)氧化还原反应方程式的配平是否作为基本要求虽然高中化学课程标准和化学1模块教材中都没有将氧化还原反应方程式的配平作为基本要求，但一些老师在氧化还原新授课的教学中仍然讲解配平方法，甚至作为技能训练。这些老师认为：化学1模块有较多的化学方程式需要学生掌握，让学生具有配平技能有利于化学方程式的掌握；即使化学1模块不要求，但是高考会要求，而且除化学1模块外，其他模块没有再专门介绍氧化还原反应。面对教师这样的认识，我们认为关键在于教师仍不能够客观地遵守学生的认识发展规律。首先，教师应该深刻地知晓学生的认识需要螺旋发展过程，不可能“一步到位”，因此对于刚上高一的学生（微观认识和抽象思维水平较低），在新接触氧化还原较多概念时，新概念的建构是一个逐级过程，在较短时间内不可能要求学生掌握太多的内容，否则会事倍功半；其次，教师应该能够从多角度分析课程和教学内容，虽然在其他模块没有专门的章节或课题学习氧化还原反应，但是有一些内容是与其密切相关的，例如元素周期律、电解、原电池等，在这些内容的学习中，完全可以促进和提高学生关于氧化还原的认识；第三，高考的方案和内容及其形式都在发生变化，不作为化学1模块要求的内容不会作为该模块的评价要求。因此，我们应该深入地认识到，在整个高中阶段学生关于氧化还原的认识是分阶段和不同水平的，在化学1模块新授课、化学1模块复习、化学2模块、化学反应原理模块、高考复习等阶段，学生的认识发展可以分为如下5种水平。水平1：通过新授课的教学，学生建立氧化还原反应、氧化剂和还原剂、氧化性和还原性等基本概念，能够分析哪些化学反应属于氧化还原反应，能够指出氧化剂和还原剂，说出哪个物质具有氧化性或还原性，初步了解常见的氧化剂和还原剂；能够依据化合价预测物质的氧化性和还原性，能够初步设计实验验证预测。水平2：在硫、氮、铝等具体元素及其化合物知识的学习中，学生应用研究物质氧化性或还原性的思路方法，初步体会到物质的氧化性或还原性存在强弱关系，如二氧化硫与浓硫酸的氧化性强弱等；学生初步应用电子转移守恒原则进行一些需要掌握的氧化还原反应的配平，如浓、稀硝酸与金属铜的反应配平；学生能够书写简单的氧化还原反应的离子方程式。水平3：在化学2模块学习中，学生对物质氧化性和还原性的强弱建立规律性认识，如同周期和同主族元素得失电子能力的比较，并能够从物质结构（原子结构）的角度预测分析物质的氧化性和还原性以及强弱关系。2.教学组织及处理问题教师关于氧化还原内容的教学组织和处理具有稳定的、习惯性的方式，在新课程的背景下，面对新的要求，必然会产生相关教学论问题，如氧化还原反应概念教学是否一定要经历“得失氧、化合价变化、电子转移”三段式？在氧化还原反应概念的教学中如何避免枯燥？为什么要探讨氧化还原反应与4大反应类型的关系等。(1)氧化还原反应概念教学是否一定需要从得失氧到化合价变化、电子转移的三段式氧化还原反应概念教学原先处理采用得失氧、化合价变化、电子转移三段式，主要是考虑到了学生原有初中氧化还原知识的背景，考虑了从学生熟悉的化学反应和基本化学反应类型出发，符合学生的认识发展，体现了从表面现象到特征再到本质的认识过程。但是初中新课程已经不再从得失氧的角度介绍氧化还原反应，初中课程标准对氧化还原反应也不再作要求；其次，高中所讲的氧化还原反应已不在得失氧的水平；第三，让学生从得失氧角度转到化合价变化角度，突破这一认识在教学上是个难点。因此教师需要突破原有的教学范式，跳开三段论重新考虑氧化还原概念的形成问题，例如，可以先直接分析化合价，再深入到本质；或者直接进入本质，然后再使电子转移与化合价建立联系。那么，是否彻底不谈与得失氧相关的氧化还原反应？如何处理学生的差异？可以从化合价或电子转移入手，当学生建立这些认识后，通过开放性任务，让学生的不同认识得到统一和深化。(2)在氧化还原反应概念教学中如何避免枯燥氧化还原概念教学通常是老师讲授为主，平铺直叙，而不是学生主动的建构概念，课堂教学氛围比较沉闷，学生兴趣不高，如何才能避免枯燥？可以从具体的任务出发，该任务学生能够顺利完成，在此基础上引出问题。例如从学生比较熟悉的氯化钠入手，让他们列举制备氯化钠的反应。学生通常举出盐酸和氢氧化钠的反应，也有学生会提到钠与氯气的化合反应。然后让学生从微粒的角度分析反应前后元素的形态是否发生了改变。学生很容易发现，对于盐酸和氢氧化钠反应，离子前后是没有变化的，而对于钠和氯气的反应前后微粒发生了变化，这种变化带来的直接结果就是化合价的不同。(3)为什么要探讨氧化还原反应与4种基本反应类型的关系4种基本反应类型并不能囊括所有的反应，它主要是从反应前后宏观的物质个数角度的分类，氧化还原反应是一种更本质的分类，是涉及反应本质的分类。探讨氧化还原反应与4种基本反应类型的关系这一环节是必须要有的。首先，它是概念原理教学中非常重要的一个环节。氧化还原概念建立之后不可能孤立存在，必然要跟原有经验进行整合，在整合过程中实现知识的系统化；其次在关系的明确过程中有利于帮助学生进一步理解氧化还原反应本身的特征，精致和发展认识，在某种程度上也是一种应用。不同教师在这一环节的处理过程中有所区别，有些将其当作概念辨析处理，有些将其当作概念整合处理，其中比较有智慧的处理是点出了氧化还原的分类与原有分类相比，对学生认识的发展点，使学生认识到从化合价有无变化、有无电子转移角度对化学反应进行分类更本质、更有意义。二氧化还原专题的教学论问题分析(怎么教)关于氧化还原内容的已有研究较多，但是由于高中化学新课程课程结构和课程内容组织安排的变化等原因，氧化还原内容的教学仍存在较多问题：学生对于氧化还原反应本质没有形成很好的理解，学生没有形成物质性质研究的基本模型，氧化剂、还原剂的理解性积累存在缺陷，运用原理解决问题的思维较差等。通过教学实践发现：由于教师没有充分认识到氧化还原内容的教学功能和价值，导致在化学1模块教学中元素化合物知识学习缺乏理论的指导作用；教师过于关注氧化还原反应知识本身的教学，忽略了氧化还原反应教学价值的体现和落实，特别是忽略了氧化还原反应内容学习对学生认识发展的作用。如何才能在教学中真正实现氧化还原反应对物质性质学习的指导作用，真正落实学生的认识发展，这正是本研究所要解决的主要问题。为了达到这样的教学目的，首先要分析氧化还原内容对学生认识发展的作用。为了实现氧化还原内容对学生的认识发展作用，还需要了解学生相关认识发展存在哪些障碍点？教学内容的选择和深广度会有哪些变化？教学内容组织和处理有哪些重要问题要解决？下面专门提出促进学生认识发展的氧化还原内容的教学论问题并且进行探讨。1.学生认识发展障碍点分析及解决对策1)如何让学生建立氧化还原反应的本质是电子转移这一认识在进行化学1模块学习时，学生具有的微观认识较少，缺少深入的原子结构认识，更没有化学键认识。在这样的背景下，如何让学生建立氧化还原反应中存在电子转移的认识？有效的教学策略包括：充分利用具体实例；让学生通过宏观现象进而“看到”电子转移；从理论分析、实验事实等不同角度让学生建立电子转移的认识，实现认识的逐渐建构。结合上述教学策略，可以进行如下的教学设计：第1阶段，以金属钠与氯气反应为例，引导学生分析钠原子和氯原子的原子结构特点，然后展示给学生氯化钠形成过程（flash动画），通过讨论钠与氯气反应前后化合价的改变，得出化合价的改变是发生了电子转移的结果，让学生初步将化合价变化与电子转移联系；第2阶段，让学生预测锌与硫酸铜反应中是否有电子转移，并解释原因；第3阶段，通过实验验证预测，演示锌与硫酸铜反应的原电池实验，使学生切实地感受到电子转移这个微观过程是有宏观表现的；第4阶段，以氢氧燃料电池为例说明氧化还原反应的电子转移已经被应用到实际中。2)如何使学生能够抓住物质中的核心元素来预测分析氧化性或还原性教学实践发现学生知道通过分析物质中所含元素的化合价来预测物质的氧化性或还原性，但是学生不能抓住核心元素。为了解决这个问题，首先，可以让学生建立元素观念之一——只要元素存在多种化合价，就存在物质之间的相互转化,该元素就可能为核心元素，常为变价元素；其次，通过头脑风暴法，将一些有多种价态的元素分成几个组，让学生分小组讨论，举出含有各元素不同价态的物质，分析该元素的价态。讨论后画出元素的化合价数轴；第三，从元素的稳定性趋势分析，例如Cl-、Na+、H+、O2-等稳定的化合价很难发生改变，即含有这些价态的元素为非核心元素，一般不适合作氧化剂或还原剂。要让学生真正学会运用化合价预测和分析物质的氧化性或还原性，需要为他们搭建2个台阶：一是能够正确分析化学反应中各元素的化合价；二是分析以后要学习的重点元素,又是典型的变价元素。目的之一是为实践抓住物质中核心元素预测氧化性或还原性的思路方法，目的之二是为后续的学习打下良好基础。3)如何使学生建立研究物质氧化性和还原性的思路和方法要想解决这个问题，需要清楚让学生建立研究物质氧化性和还原性的思路和方法所必备的知识有哪些？需要经过怎样的学习活动才能够建立方法性内容。首先，氧化性和还原性、氧化剂和还原剂的概念是必要知识；其次，需要让学生建立如何预测物质氧化性和还原性的方法；第三，学生知道哪些物质具有氧化性通常可以作为氧化剂,哪些物质具有还原性通常可以作为还原剂；第四，学生能够设计实验,选择适当的氧化剂或还原剂验证预测，从而得出物质氧化性或还原性的结论；第五，学生建立的认识和方法需要通过具体的应用加以巩固和强化。根据上述分析，在氧化还原教学中除了让学生建立基本的概念外，还需要通过具体的案例分析让学生了解预测、设计实验研究物质氧化性和还原性的思路和方法，比如通过双氧水或亚硫酸钠等物质氧化性或还原性的研究活动，让学生初步建立思路和方法。通过铁及其化合物氧化性和还原性的探究活动对建立的思路和方法进行应用。因为概念和方法的学习过程需要通过应用环节促进发展，才能实现概念和方法的内化，才能纳入学生的长时记忆系统。