氧化还原反应观念建构教学实践的研究

马宁宁，陈玉娥，陈海鹏

（洛阳师范学院化学化工学院，河南洛阳 471934）

氧化还原反应是贯穿整个高中化学学习过程的基础和重要知识点，在教学设计方面，必须持全局观［1］。重要化学元素及其化合物、金属腐蚀和电化学等内容是氧化还原反应的重要基础性应用。基于此，掌握氧化还原反应的基本概念，理解反应的实质，建立基本的化学观念，是学好高中氧化还原反应及其相关内容的重要方法［2］。

瑞士学者让·皮亚杰提出的建构学习理论认为，情境、协作、会话和意义建构四个关键要素构成了有意义的社会协商式的学习活动［3-9］。将建构学习理论应用于氧化还原反应教学，在教学设计中突出以学生为中心，发挥学生主体作用，培养学生化学核心素养，让化学学习成为引导学生进一步学习科学、树立社会责任感、参与和解决社会问题的一个重要过程［10-12］。本研究中，采用基本观念建构的理论方法，对氧化还原反应开展教学设计与实践，充分发展学生知识建构脉络，为学生科学能力的培养打通方向、找对方法。教学实践达到了发展“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三位一体的教学目标。

一、氧化还原反应教学分析

作为化学基础知识教学体系的重要组成部分，氧化还原反应教学设计策略应该注重调动学生思维，让学生积极参与教学过程。在活动设计中侧重于利用化学思维探讨氧化还原反应的本质，让学生用化学语言来总结和讨论。引导学生归纳氧化还原反应的概念，促使学生建立化学基本观念，掌握一定的科学探究能力和方法，能解决一些简单的氧化还原相关问题。

氧化还原反应的总体教学目标是让学生在初中化学知识基础上对氧化还原反应产生更加深刻的认识，归纳总结氧化还原反应的概念，探究氧化还原反应的本质，最终构建氧化还原反应基本观念。具体教学目标分为5 个层面：（1）基础知识层面：让学生从电子转移的角度重新认识氧化还原反应，能够熟练掌握氧化还原反应的核心概念。（2）知识技能层面：让学生认识外界条件对物质氧化还原的影响，提高判断化学物质氧化性、还原性强弱方法。（3）学习过程层面：让学生从物质微观电子本质的角度，理解反应过程中氧化剂、还原剂内涵，深刻理解氧化还原反应过程，为构建基本观念做准备。（4）能力方法层面：让学生尝试用氧化还原反应的观点解释实际问题，构建氧化还原反应基本观念。（5）价值观层面：组建小组对氧化还原反应进行深入探讨，在培养学生的团结协作意识的同时，培养学生的表达能力，将氧化还原反应的认识过程升华，巩固所形成的基本观念。

二、基于观念建构的氧化还原反应教学分析

高中氧化还原反应涉及整个中学阶段化学的重要核心概念，主要内容包括了微粒观、变化观、守恒观、价值观等化学基本观念。氧化还原反应内涵是对化学变化抽象概括和总结归纳，内容总体属于概念知识类，蕴含了转化观念。例如，反应前后元素种类和数目不变、电子得失总数相同等规律，遵循守恒定律，体现守恒观。氧化还原反应的本质是电子的转移，导致氧化性或者还原性，这就涉及了微粒观。在现实生活中，氧化还原反应也随处可见，如铁生锈、燃烧、电池等现象。这些生活现象，使学生把化学反应与生活结合起来，直观地用到学习中去，提高了运用化学知识解决生活中遇到问题的能力，体现了化学的社会价值观。

（一）微粒观的构建

在概念知识点上，氧化还原反应体现了物质微观层面电子转移导致化学反应的发生。根据元素单质性质，揭示“物质的原子结构变化导致物质性质的改变”。通过同周期同组元素性质的学习，比较得出原子结构是物质性质发生改变的内在原因。化学电池内容是将前面几个阶段知识进行有机融合，把不同氧化性（还原性）与电子作用进行提升。在整个氧化还原反应知识点的脉络上，体现了微粒观的构建思路。同时，教材设计也做了精心安排，安排以学生为主的探究活动，合理开展实验探究、数据分析、总结归纳等多形式拓展活动。

（二）守恒观的构建

关于守恒观的构建，教材主要从电子守恒和能量守恒两个方面入手，分三个阶段进行构建。第一阶段从物质变化角度，明白电子得失守恒，即“有得必有失”；在充分了解燃料燃烧和电化学现象后，对这两类氧化还原反应进行深层次剖析，所以第二、三阶段将视角从元素维度发展到能量维度。从能量转化角度建立电子转移和能量转移思维模式，构建电子守恒和能量守恒基本观念。

（三）变化观的构建

变化观构建主要通过分析电子得失或偏移导致化合价的变化，让学生从化学认识层面到微观本质实现认知转变。建立氧化反应和还原反应既对立又依存的辩证统一关系。通过金属及其化合物、非金属及其化合物的认识和实验分析，掌握不同物质间的氧化性或还原性有强弱区分，构建氧化还原反应变化观。

以上三种氧化还原反应化学观念间存在内在联系，三种化学观念属于不同的认知维度。微粒观是从化学反应实质和微观角度阐释氧化还原反应，体现了“结构决定性质的”基本化学观念。守恒观是从物质元素和能量宏观视角阐释氧化还原反应，属于表征认知。而变化观对微粒观和守恒观的构建起到了决定作用，三者相互关联，密不可分，从不同维度丰富了氧化还原反应的认知。

三、氧化还原反应教学设计实施

观念建构教学提倡围绕某一核心概念的知识内容进行思维建构，通过教师引导作用，使学生通过学习而提炼升华，将化学观念构建在思维之中。通过学生访谈，了解关于氧化反应、还原反应的知识掌握情况；通过设置调查问卷，了解学生对相关知识点的熟悉情况；通过学生访谈，分析学生对氧化、还原相关的一些基本概念的理解力及其运用能力；通过教师座谈，了解传统教学过程中教学思路。根据课程标准、教材内容和课前访谈，归纳出教学的重难点，把水平相当的两个班采用不同的教学策略来进行教学对比，分析教学成果。

（一）学生访谈

通过学生访谈进一步了解所研究班级的学情。为了让学生畅所欲言，达到访谈效果，访谈氛围设置轻松愉快，最终分析所研究班级的阶段性学情。访谈过程应避免让学生回答已经掌握的化学观念，重点在于摸清学生对氧化反应、还原反应及其相关现象的基本概念理解及其运用能力。通过学生访谈，分析发现所研究班级中学生们对于化学反应有一定的认识，掌握了一部分相关的化学知识，存在一定的化学价值观。发现的问题包括，学生对于化学反应只具备初步的记忆能力，不能构建化学分类观，难以做到主动分析化学问题。学生对化学知识的实际运用存在一定认识，但整体处于试探阶段。

（二）教师座谈

教师座谈对象选择所实验教学班级的班主任。所选教师既是班主任也是化学教师，其教学经验丰富。通过座谈得知，所研究的两个班级学情基本相似。虽然第二节氧化还原反应章节，是初中氧化反应和还原反应的延伸，但又存在新知识点，需要适当注意概念讲解和分类方法。在实际的教学过程中，通过回顾初中的氢气还原氧化铜的反应，以引入本课程氧化还原知识点。借助提出相关问题，进一步引导学生总结分析氧化还原反应的化合价变化，最终归因于电子转移本质。

（三）明确教学目标、重难点与针对性教学方法

实施氧化还原反应教学研究之前，再次认识教学目标的重要性。力争从知识层面、技能层面、过程层面、能力层面、价值观层面，进一步明确教学目标，对氧化还原反应的基本观念进行合理构建。教学进一步梳理氧化还原反应教学重难点。从构建氧化还原反应观念的角度理解基本概念，教学过程方法采用教师讲授法、问题讨论法、小组合作讨论、合作探究法。

在了解学情、明确教学目标等充分教学准备基础上，对高一1 班采用传统的教学策略模式开展教学活动，高一2 班则采取观念建构的教学策略开展教学活动。教学完毕后，对两个班的教学成果进行测评。本研究设计了一套测试卷来测试两种教学活动的效果。此次测试共发放问卷69 份，收回69份，符合测试问卷回收的要求。

四、氧化还原反应教学结果分析

图1 为氧化还原反应教学成果测试的命题范围及结果。测试卷由10 道选择题构成，本次测试问卷题目涵盖了元素观建构、分类观建构、微粒观建构、变化观建构、探索观建构、价值观建构等范围，能够有效测试学生对氧化还原反应章节的学习情况。

图1 氧化还原反应测试结果

对学生答题结果进行统计分析发现，采用传统教学的高一1 班答题正确率小于采用观念建构教学策略的高一2 班。例如第一题，采用传统教学，选择正确答案的人数占比70.6%，而经过观念建构教学的高一2 班选择正确答案人数占比82.4%，说明观念建构教学确实提高了学生对本类型题目的掌握程度。没有经过观念建构教学的同学对于元素的化合态转化本质情况掌握不够扎实。通过观念建构教学对同学的元素观和变化观的构建起到了重要的作用。试题7 题目设置较难，着重考查关于氧化还原反应相关核心概念，需要学生对氧化还原反应有深刻的认识。经过观念建构教学的高一2班选择正确答案人数占比70.6%，显著高于传统教学的正确率。这说明观念建构教学确实加深了学生对氧化还原反应的本质理解，对于学生分类观、微粒观和探索观的建立有重要的作用。

从实验班和对照班的教学结果来看，经过化学观念构建教学，学生对氧化还原反应的内涵理解有较大的提升，说明学生思维中形成了一定的化学基本观念，这有利于在学生思维中构建元素观、分类观、反应观、价值观等基本化学观念。此外，观念建构教学利于结合日常生活中的相关内容，教学设计易于复制，适合在高中化学教学中推广应用。

五、结语

观念建构教学有利于提高“氧化还原反应”章节的教学效果，能够显著增强学生对氧化还原反应本质的理解，促进学生知识的结构化，提高学习兴趣，帮助学生完善化学核心素养，形成化学基本观念。在观念建构教学过程中，以小组交互学习探究氧化还原反应的本质，让学生获得知识成就感的同时，能够显著提高学生的探究能力和解决问题的能力，利于在学生思维中构建元素观、分类观、反应观、价值观等基本化学观念，教学设计易于复制，适合在高中化学教学中推广应用。