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論文摘要:氧化還原反應是中學化學的重點內容之一,不僅是學生學習的一個難點,也是教師教學的難點。在中學化學中要學習許多重要的元素及其化合物知識、凡涉及元素化合價變化的反應都是氧化還原反應。掌握氧化還原反應是認識元素及其化合物性質的基礎。新課程改革以來,氧化還原反應的教學也要應新課程的要求進行相應的改革。本文概述了氧化還原反應的教學現狀及研究氧化還原反應教學的必要性,指出了現在的教學方式方法在新課程背景下存在的問題,分析了新課程對教師和學生的要求,并依據新課程的要求提出以建構主義為理論依據的教學設計。
論文關鍵字:新課程,氧化還原反應,教學
引言:氧化還原反應是高一化學的重點和難點,學生若能準確理解并熟練掌握,將為以后學習有關配平、計算奠定良好的基礎,也將對激發學習興趣、創設良好的化學學習氛圍具有重要意義。它雖然沒有以一個固定的專題的形式在教材中體現,但是有關氧化還原反應的相關知識卻滲透在教材的每個部分。這部分內容對于剛剛開始學習有關化學內容的學生來講,是比較抽象而且難于認識和理解的。怎樣才能使這部分知識容易學、容易用[1],如何設計教學才能使學生盡快理解和掌握這部分知識呢?本文以《人教版高中化學必修1“氧化還原反應”》一節進行研究。
1.氧化還原反應教學現狀
在當前的氧化還原反應教學中,一線的許多教師認為氧化還原反應是高中知識的重中之重,在課堂教學上主要采用的是講授法,他們認為氧化還原反應的知識是高考的重點,在不少高考題目中都已出現過,于是在課堂上教師還是以灌輸的形式為主,讓學生一味接受:從得氧失氧的原始特征到化合價升降的表面現象,到電子轉移的本質原因,并以討論初中學過的四類基本類型反應與氧化還原反應的關系、氧化劑和還原劑、氧化產物和還原產物等為輔線來充實相關概念,最后再加以一定量的練習、應用來鞏固概念[2]。在教學過程中并沒有充分引導學生自己思考,學生在課堂上只是埋頭記筆記,所有的知識都是依靠教師傳授,并不是通過自己思考后得知的。學生在課堂上只是一個被動的學習者,這對于新課程的要求來說是不相符的,而且會遇到一些問題。
2.氧化還原反應教學研究的必要性
2.1新課程的要求
2.1.1教師要觀念從化學教學轉變為化學教育
新課程改革以來,高中化學教材難度明顯下降,但是知識面和新科技的介紹都有大幅度的增加,因此要從注重具體的化學學科知識點的嚴謹性和深刻性轉變為進行化學教育的大教育。對于氧化還原反應這一節,教學大綱上要求的很少,只需要學生用化合價升降和電子轉移的觀點理解氧化還原反應即可,但是對于教師來說,傳授給學生的不僅僅是一個個具體的化學知識點,而是可以與具體化學背景聯系的實際問題或思考方法。要教會學生怎樣從現象觀察到本質,從化學中的對立統一現象理解到自然現象里的體現。
2.1.2新課程改革要求教學方式不斷更新
化學學科本身有自己的優勢,化學現象的千變萬化、化學產品的豐富多彩實驗手段的多樣性--一而學生本就生活在充滿化學產品的時代,新的化學科技不斷出現。新課程中,氧化還原反應的教學是要充分引導學生,激發學生的學習動機,通過提問討論的形式調動學生學習的積極性,通過分析講解,讓老師的認識轉化為學生的認識,讓學生成為課堂的主題,發揮學生的主動作用。
2.2氧化還原反應教學中各種問題不斷
2.2.1學生的學習中存在的問題
由于缺乏相應的原子結構和化學鍵的知識,學生往往很難建立起氧化還原反應的本質是電子轉移的認識,只是能夠從化合價的角度認識氧化還原反應;此外,學生對于化學反應微觀層面的認識較少,而且存在于模糊或不科學的認識【3】。對于剛步入高中的學生來說,他們的知識狀況只是停留在初中階段對化學的初步認識:已經具備電子得失、化合價以及從得氧失氧角度分析氧化反應、還原反應等的知識,但并不系統;學生能力情況也并不是很強,經過初中一年的化學學習,學生具備了一定的提出問題、分析問題、解決問題的能力[4];加上學生剛剛進入高中學習生活,情緒和心理都處于較興奮狀態,教學中要特別注意這一點。在這種情況和條件下的教學過程要注意到學生的接受能力,從簡單的開始,慢慢引入新的知識。
2.2.2教師在教學中存在的問題
面對一群剛剛步入高中生活的學生,如何使他們的思維由初中的一味接受到高中的自我獲取的轉變,不能再讓學生的思維停留在初中階段,高中的知識講究理解,于是在引入一個新概念時,要充分考慮到學生的接受能力,要充分引導學生,通過對學生不斷地啟發、提示,加以適當的鼓勵,最好讓學生自己總結出觀點。教師通過練習了解學生對知識的掌握程度,考慮是否延伸新的知識,還是復習,在整個氧化還原反應的教學過程中,要注意知識講解的連貫性、條理性,特別是拗口的概念教給學生如何記憶。
3.氧化還原反應教學理論基礎與教學策略
3.1理論基礎
氧化還原反應的教學是中學化學授課的難點之一,教學活動是為學生而組織,學生是學習的主體,是教學的出發點和落腳點,沒有學生就不存在教學活動。
建構主義者認為“實在”不過是知者的心中之物,是知者構造了實在。或者至少是知者按照自己的檢驗解釋了實在。學習者的知識應該是他們在環境中的交互作用中自行建構的,而不是灌輸的,相對與客觀主義來所,建構主義教學理論特別偏重于學的方面【5】。高中新課程背景下,學生確實占據著很重要的地位,對教師的要求也很高,在整個教學過程中教師其組織者、指導者、幫助者、和促進者的作用,利用情境、協作、會話等學習環境要素充分發揮學習的主動性、積極性和首創精神,最終達到使學生有效地實現對當前所學知識的意義建構的目的,強調學生是學習的主體的同時又不能忽視教師的作用,教師起著一個傳帶作用,引導學生自主學習,通過提問、討論等形式調動學生的主動性和積極性,讓學生經過自己的思考得出自己的看法與觀點。從教學的角度出發,建構主義的設計思路是:在問題解決中學習。教師在備課時可以針對要講授的知識設計出有思考價值的、有意義的問題,先讓學生自己思考,嘗試解決,在學生獨立思考時,教師可以適當給學生一些提示,組織學生談論、合作地解決問題[6]。在這一過程中,學生要綜合原有的知識,并查閱相關的資料。從而做出合理的推論,得出自己的結論。
3.2教學策略
3.2.1概念圖策略
在科學研究領域,概念并不是傳統意義上的簡單文字定義,而是包含了能夠反映物質各方面屬性的一個關系總和,因此概念與概念之間的關系也成立概念學習的關鍵所在,而概念圖則是一種通過運用圖示的方法來理想地展示概念與概念之間的關系的可視化工具[7]。在氧化還原反應教學中,有很多概念,而且很難記,十分容易混淆,運用概念圖策略,按照對知識的理解,用結構網絡形式表示出概念的意義及概念之間的聯系將會給學生帶來一些幫助。
3.2.2合作交流策略
科學知識的發現不是某一個人的貢獻,它是共同結果,合作意思和合作精神是科學價值觀的一個重要方面。合作交流策略要求學生采取分工方式參與探究,相互交流各自的進展,并對觀點進行討論[7]。在氧化還原反應教學的課堂,要通過分組談論的形式讓學生自己進行交流各自的看法與觀點,并在課前布置給學生預習的作業,查閱相關的資料,分工合作,用這種方式得到比較科學的結論。
3.2.3練習——反饋策略
練習——反饋策略是指在理解化學技能性知識意義的基礎上,在反饋作用的參與下反復多次地進行的一種動作,使其達到自動化的水平。練習的效果不在于練習的次數,而在于練習后一定要達到正確性、協調性和自動化[7]。氧化還原反應的幾組概念是很難辨析的,在不少的習題中有很多概念性的知識,尤其是被氧化、被還原和氧化劑、還原劑的概念最容易混,這時需要一定量的練習,讓學生有個條件反射,一看到是被氧化,那么自身就是做還原劑,這都需要練習來達到這個效果,通過反饋作用來實現。
3.2.4挖掘知識的多重價值策略
挖掘知識的多重價值策略要求學生從觀念上認識到科學知識不僅是事實、規則和理論的體系,任何知識都是人類探索和研究的結果。從知識的本身、知識的形成過程以及知識背后蘊含的思想觀點幾個角度分析,挖掘出知識的情意價值[7]。氧化和還原是一對典型的矛盾,它們既對立,又統一,既相反的,又是相互依存的,有氧化就必然有還原,它們絕不可能孤立存在,而是統一在氧化還原反應中,其中蘊含了對立統一的唯物主義觀點,并且氧化還原反應的知識在很多方面都有廣泛的應用,在日常生活中和工農業生產上都隨處可見。引導學生學習和逐步掌握氧化還原反應對今后的生產和生活都是有意義的。
4.“氧化還原反應”教學研究
4.1教學目標
在中學階段的化學基本概念、基礎理論知識中,氧化還原反應占有非常重要的地位,而且在中學化學中要學習許多重要的元素及其化合物知識、凡涉及元素化合價變化的反應都是氧化還原反應。掌握氧化還原反應的是認識元素及其化合物性質的基礎。
在教學過程中,設立一個準確的教學目標可以讓學生和教師在高中化學新課程背景下的基本思路強調形成積極主動的學習態度,倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手,培養學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分 析和解決問題的能力以及交流與能力。基于此,確立本節內容教學目標如下:
知識與技能:用化合價升降和電子轉移的觀點理解氧化還原反應,掌握氧化還原反應的本質和特征。
過程與方法:通過分析氧化還原反應的本質和特征,逐步學會自主、合作、探究的學習方式。
情感態度與價值觀:通過氧化還原反應中幾組概念的學習,樹立對立統一的辯證唯物主義觀點[7]。
4.2教學過程
一、復習初中知識,引出氧化還原反應的概念
在初中化學中,學生已經從得氧、失氧的角度學習了氧化反應和還原反應,知道物質得到氧就是氧化反應,物質失去氧就是還原反應,寫出典型的氧化還原反應:木炭還原氧化銅的反應,CuO+C===Cu+CO2 ,然后引導學生分析這個反應,CuO失去氧變成Cu單質,發生了還原反應;與此同時,C結合了O生成CO2,發生了氧化反應,也就是說CuO變成Cu的同時,C變成CO2,所以氧化反應和還原反應同時存在,不能分開,是既對立又統一的,那么對于這一類型的反應,我們到底是稱它為氧化反應還是還原反應呢?綜合本節課的主題,我們把這樣的反應稱為氧化還原反應。
通過這樣的引導,讓學生明白到氧化反應和還原反應是同一化學反應的兩個方面,是相互依存、是既對立又統一的,對立統一是辯證唯物主義的基本觀點,在教學中滲透辯證唯物主義思想教育。
二、運用已有知識,采用類比思想,定義廣義氧化還原反應
元素化合價的的知識,學生在初三已經學過,讓學生從化合價升降、發生的反應、反應物的作用及其性質、生成的產物等幾個方面引導學生分析C →CO2 和CuO →Cu 兩個變化過程[8],讓學生分組討論,給以適當的提示,請數位同學講出討論的結果,并結合此前查閱的資料總結出一些相關的概念的含義和概念間的關系,對學生的回答評價,回歸教材,精講概念。
在氧化還原反應的新概念中, 物質沒有得氧卻也可以稱為氧化, 這是使之成為教學難點的原因之一, 為突破難點可利用比較的方法突出其合理性。
2Mg+ O2= 2MgO
Mg+ Cl2= MgCl2
Mg+ H2SO4(稀) = MgSO4+ H2
比較上述三個反應, 從電子得失的角度分析,Mg 發生了同樣的變化:Mg- 2e=Mg2+ , 既然Mg與氧結合叫做氧化, 那么與氯結合、與硫酸根結合也叫氧化是合理的、可行的, 反之不同化合物中的Mg2+ 重新轉變成Mg,也都可以稱為還原[9]。這樣從已有的知識出發,經過教師提出問題,引導學生自己討論、分析、類比,發概括出氧化還原反應的廣義定義。
三、借助現代化工具,突出氧化還原反應教學重點
氧化還原反應的本質是電子的轉移,這是教學的重點和難點,如何突破教學難點,幫助學生掌握重點,這是本節課的關鍵。建構主義認為,為了支持學習者的主動探索和完成意義建構,在學習過程中要為學習者提供各種信息資源包括各種類型的教學媒體和教學資料。
對于氧化還原反應中的電子轉移,可以以金屬鈉與氯氣反應為例,首先引導學生分析鈉原子和氯原子的原子結構特點,由于電子都有達到穩定結構的趨勢,引出鈉原子容易失去最外層的一個電子達到穩定結構,相同的道理,氯原子容易得到一個電子也達到穩定結構,兩個離子由于靜電作用結合在一起成了氯化鈉,于是就是發生了反應。接著讓學生討論:金屬鈉與氯氣反應后,鈉元素的化合價由0價升高到+1價、氯元素的化合價由0價降低到-1價的原因是什么?學生經過思考很快可以得出結論:元素化合價升高的原因是因為失去電子,元素化合價降低的原因是因為得到電子。
當兩種元素的原子獲得電子的難易程度相差不大,如氫氣和氯氣反應生成氯化氫,電子的轉移情況會怎樣,怎樣才能使氯原子達到8電子的穩定結構和氫原子達到2電子的穩定結構,經過學生的討論和教師的指導,最后學生明白到,由于這兩種元素的原子獲得電子的難易程度相差不大,于是雙方共用一對電子,這個電子對同時受到兩個原子核的共同吸引,使雙方都達到穩定結構,由于氯原子對共用電子對的吸引力比氫原子稍強一些,共用電子對偏向于氯原子而偏離氫原子。因此,從表觀上來說,氫元素的化合價從0價升高到+1價,氯元素的化合價從0價降到-1價,實質上是這個共用電子對發生了偏移。通過以上的分析,學生認識到元素化合價的升降的實質是發生了電子的得失或共用電子對的偏移。
4.3教學評價
教學評價是一種價值判斷過程,是在測量基礎上對好與差、對與錯、優與劣的判斷。傳統的教學評價過分強調終結性評價,把考試成績做為衡量教學成績的唯一標準,過分強調贈別與選拔的功能,嚴重扼殺了學生的創造性。在新課程的背景下,傳統的教學評價標準在某種程度上已經不能適應新課改的要求,評價的焦點應該指向學生的學習與發展。
首先,氧化還原反應教學目標與過程的評價
氧化還原反應的教學目標是整個教學的核心,教學就是為了這個達到這個目標而進行的。氧化還原反應的知識是進一步學習化學的基礎,因此是高中化學重點內容。基于教材詳盡描述了一些化合物形成過,教學中采用問題引導學生閱讀課本,明確化合物形成過程電子轉移情況,從而幫助學生認識氧化還原反應微觀本質。為深化對相關知識的掌握,要求學生從得失氧、化合價升降、電子得失等對比氧化還原反應,有利于優化學生認知結構。
其次,氧化還原反應教學方法的評價
教師實施新課程的過程中,教學設計是非常重要的一個環節,教學方法也要不斷更新。那么教師對教材的理解、對課標的理解等都要融在教學設計的過程中,再結合適當的教學方法以教學。教學方法要與教學內容、學生特點及教師的風格相適應,靈活多樣;教學手段要運用妥當,結合氧化還原反應的特點,恰當使用現代化工具,直觀性強,有助于學生更好地掌握所學知識。
最后,教師與學生總體評價
在整個教學過程中教師需要提除很多問題讓學生討論,再到學生自己來思考問題、解決問題,教師加以適當的引導,并且體現了概念形成的本質。教師在課堂中只是一個組織者,一個引導者,必須完成從主宰者到領路人的轉變并且教師在引導學生在進行問題的分析、綜合、抽象以后進行概括,要遵循學生的概括發展水平。評價的結果不僅可以將學習的結果反饋給學生本人,讓他們知道自己對知識的掌握程度,更可以讓教師了解到學生對教師所授課內容的總體掌握情況便于教師及時調整教學安排,確保學生的學習效果。
5.總結與思考
氧化還原反應知識在中學教學中有舉足輕重的地位,還聯系到生產生活及科研領域,應用十分廣泛,同時也是學生較難掌握的內容之一,由于學生對原子結構知識認識不深,要求微觀角度認識氧化還原反應是教學的難點,在新課程的背景下如何進行教學對沒個化學教師來說都是一個挑戰,筆者認為做好新課程的氧化還原反應教學需要做到一下幾點:
(一)從學生熟悉的化學問題出發,激發學生學習、探究知識的興趣,再通過教師的引導和講解讓學生的自主探索和協作學習,使學生已經建立知識體系;
(二)在新課程背景下,學生是課堂的主人,給學生創設最佳的學習情境,為學生提供分析問題的機會,激勵學生自己建構知識體系,強化對學生學習方法的指導,促使學生養成良好的學習習慣,充分調動學生的知識儲備、潛在能力以及學習的積極性和主動性,讓全體學生能夠積極地參與到課堂上來,愉快自主地學習,培養學生學習化學的興趣;
(三)通過對知識的梳理讓學生明確易混的概念, 理清概念間的內在聯系,仔細講解易混概念的區別與聯系,借助練習和習題向學生傳授知識、培養解題能力、開發智力,使學生由被動接受知識到在教師指導下的主動獲取知識。
總之,新課程中氧化還原反應的教學,應當遵循學生的認識規律,尊重學生的態度和情感,特別是要注意學習方法的傳授,由簡到繁、由淺到深、由表及里的層層推進,循序漸進,這樣才能激發學生的興趣,讓學生自己思考、推理、判斷和概括總結,有利于學生對氧化還原反應的概念、特征及本質的理解與掌握。在教學過程中,要注意概念的發展的元素化合物知識的結合,逐漸遷移和深化,在探討時及時歸納小結,才能讓學生把握重點,提升學習能力。
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