氧化还原反应概念的有效教学模型研究
来源:未知发布时间:2011-07-30
摘要： 本文对比了新旧教材中《氧化还原反应》的编排设计，并分析了基于新旧教材的教学策略，根据概念的范例理论和形成理论，设计了新的氧化还原反应概念的教学设计。
关键词： 教学模式 氧化还原反应 教学设计
引言：在中学阶段的基本概念，基本理论体系中，氧化还原反应及相关知识有重要的地位，是化学教学的重点和难点。理解氧化还原反应的概念是学好化学的基础，无论是旧版教材（人民教育出版社出版）还是新版教材（山东科学技术出版社出版），都安排了很大的篇幅予以介绍。然而在以前的教学实践中，学生尽管经过长期了的训练，但对氧化还原反应的概念的理解还是模糊不清的。本文从分析新旧教材的编排设计出发，得出更有效的教学设计。
1、新旧教材编排分析
在旧版的教材中，《氧化还原反应》这部分内容被安排在高一化学第一章的第一节，并且安排了三个课时。其中氧化还原反应的概念的教学就单独安排了一节；在新版的教材中，《氧化还原反应》被安排在第二章第三节。放在第一章强调了氧化还原知识在化学知识体系中的基础性地位，体现了知识的逻辑顺序；放在第二章，则体现了氧化还原知识的工具性，它只是众知识群里面的一个工具性知识而已。
其次，在内容设计上，这两个版本的教材也有不同。
在旧教材中，通过复习初中学习过的四种基本反应类型（化合反应、分解反应、复分解反应、置换反应）引入，再给出一个不属于以上四种反应类型的反应，让同学们判断这个反应属何种反应，以此诱发学生的学习欲望，然后再从初中学习的狭隘的氧化还原反应的概念入手引发认知冲突，为实现氧化还原反应概念的转变作准备。引出新概念后，为体现新概念的有效性，再用新概念去分析一些化学反应是否为氧化还原反应。
在新教材中，直接从三张图片（①铜片部分氧化成氧化铜、②氧化铜被还原成亮红的铜、③铁丝在硫酸铜溶液中的反应）引入，再给出几个熟知的氧化还原反应和非氧化还原反应，（标注有各元素的化合价），其中有一部分反应有元素化合价改变，而另一部分没有。这样教师就可以引导学生从化合价变化与否的角度出发，直接得出氧化还原反应的概念。
旧教材中的《氧化还原反应》编排设计是学科本位，知识中心的。体现在以下两点：①过于强调氧化还原反应概念的发展历史。②过于强调知识的逻辑顺序。教学目标也就偏向于让学生掌握抽象的、逻辑的化学知识，忽视了学生的经验，割裂了化学与生活的联系。在这样的情况下，教师就单纯为教化学知识而教学，学生也单纯为了学化学知识而学习。忽视了知识的工具性：为解决实际问题而学知识。
新教材中的《氧化还原反应》编排设计是经验中心的。从学生的感性认识入手，再上升到理性认识，这符合学生的认识规律。强调学生的经验，强调知识的工具性价值：学会利用知识去判断、选择、应用相关氧化剂、还原剂和氧化还原反应条件来解决现实问题。
2、新旧教材概念教学模型分析
在旧版教材编排设计中，教学核心就是实现氧化还原概念的转变。概念的转变是以波斯纳的概念转变模型为理论依据的。根据概念转变模型，概念要发生顺应需要满足四个条件：①对现有的概念不满。②新概念的可理解性。③新概念的合理性。④新概念的有效性【1】。旧教材的编排设计完全满足上述条件。
正是有概念转变理论的支持，在概念教学中，概念转变模型才被广泛运用，但是在氧化还原反应概念的教学中，这种策略的教学效果却不理想。首先，对于氧化还原反应这部分内容的教学，规定是三个课时教完，可实际上，大多数教师用了一个多星期。其次，很多教师反映，学生在学完这部分内容后的相当时间内，氧化还原反应的概念还是模糊的。诚然，波斯纳的概念转变模型是有效的，但是基于概念转变模型的教学模式被标准化、唯一化、条件化了。教师一看到概念教学，就想到了概念转变模式，即便没有概念的转化，也要人为的创造概念转化的条件。不难看出，旧版教材的设计，完全是为了实现概念转化创造条件。
实际上，初中学习的概念是不精确的，应抛弃的，而在这种模式下却不得不旧事重提，这无疑干扰了学生的学习。
所以，旧版教材的设计是低效的，甚至是起负面作用的。教师用了太多篇幅讲了与氧化还原反应概念无关的，而且是应该抛弃的知识，这些无用信息会加重学生的认知负担。干扰了新知识的学习。所以学生对氧化还原反应概念的理解是模糊不清的。
新教材的编写就体现了另外的概念教学模型：概念学习的范例理论和概念的形成理论。首先，提供氧化还原反应的典型范例，再抽象出氧化还原反应的关键特征，然后得出氧化还原反应的概念，最后实现概念的强化。概念的获得，实质就是要理解一类事物共同的关键属性【2】。氧化还原反应这个概念的关键属性就是化合价的变化。只要我们强调这个关键属性，就可容易把握什么是氧化还原反应。无关特征越多，学习就越困难【2】。和旧版教材相比，新教材删了很多无关信息，但核心知识没减少。新教材从提供氧化还原反应的典型范例入手，直接从典型范例中提取氧化还原反应的关键特征，从而得出氧化还原反应的概念。这样做删繁就简，有利于学生建立清晰准确的概念。
3、基于新教材的教学设计简述
氧化还原现象是日常生活中常见的现象，首先提供这种现象的图片，让学生进入准备状态，然后教师引导学生提取出这些现象的化学反应方程式，提供氧化还原反应的范例（初中学习的氧化还原反应概念和新的氧化还原概念没有根本的冲突，初中学习的氧化还原反应在新的氧化还原反应概念框架内还是氧化还原反应，而不会变成非氧化还原反应，这样就无需否定以前学习的氧化还原反应的概念，也就没有必要刻意去实现概念的转化）。因此，教师根据学生熟知的氧化还原反应范例，再引导学生归纳它们的关键特征，即有化合价的改变，就可得出氧化还原反应的概念。再给出新概念的正例和反例，使概念更加清晰、明确。
4、基于新概念教学模型的氧化还原反应概念教学课堂实录
【PPT】展示三张图片：①铜片部分氧化成氧化铜、②氧化铜被还原成亮红的铜、③铁丝在硫酸铜溶液中的反应。
【教师】同学们，写出上面图片中发生的化学反应的方程式。
【学生】观察、思考并在草稿纸上书写。
【板书】
⑴ 2Cu+O2 
2CuO
⑵ CuO+ H2 Cu+ H2O
⑶ Fe+ Cu2+══Fe2++ Cu
【教师】请同学们标一下上面两个反应里各个元素的化合价，观察前后有无变化。
【学生】标出各元素化合价。
【教师】上面几个反应都有什么共同的特征吗？
【学生】有，它们中都有元素化合价发生了改变。
【教师】我们知道第一和第二个反应分别是氧化反应和还原反应，有化合价发生改变，第三个反应也有化合价改变。我们就推而广之，把所有的有化合价发生改变的反应都统称为氧化还原反应。
【教师】同学们，观察下面两个化学反应，各元素化合价在反应前后有没有发生改变。
⑴ CaCO3
CaO + CO2↑
⑵ NaCl+AgNO3══NaNO3 + AgCl↓
【学生】没有。
【教师】对。像这类化学反应前后没有元素化合价改变的反应就统称为非氧化还原反应。
【板书】
在反应过程中有元素化合价变化的反应叫做氧化还原反应。
在反应过程中没有元素化合价变化的反应叫做非氧化还原反应。
【教师】根据上述的判断方法，判断下列反应是否为氧化还原反应。
【PPT随堂练习】
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反 应 |
是 |
非 |
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3H2+N2══2NH3 |
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SO2+ H2O══H2SO3 |
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H2CO3══CO2↑+ H2O |
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Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2↑ |
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2HCl + Na2CO3══2NaCl + H2O+ CO2↑ |
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Fe+ H2SO4══FeSO4+ H2↑ |
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5 、结论
这种教学设计，没有过多的纠缠初中的氧化还原概念知识，而是淡化那些不合适宜的概念，减少无关信息的干扰，以初中学习的氧化还原反应作为高中氧化还原反应的典型范例，直接引导学生用归纳的方法得出全新的氧化还原概念，避免了新旧概念的冲突，保持了新旧概念的前后一致性，学生只要记住初中学习过的几个氧化还原反应的典型范例，通过对比，就可以很容易判断其他反应是不是氧化还原反应。所以这种处理时简洁、高效的。