学科核心素养下中学化学教学研究制定
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作者:温旭
摘 要：“氧化还原反应”教学课例主要是以“元素与物质”这一学科大概念为轴，整合氧化还原概念相关化学史，提出从物质角度、元素角度、微粒角度这三大角度出发，用以发展学生宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养;并且提出从宏观与微观，定性与定量相结合的两视角探析氧化还原反应认知模型，分析同种元素不同价态的物质性质及其相互转化，提升学生对氧化还原反应概念的认知和应用。本文主要目的在于利用“氧化还原反应”教学课例彰显学习情境、学习任务与知识、素养的紧密结合，体现教学过程“教、学、评”的一致化与一体化。
关键词：化学学科核心素养;氧化还原;教学研究
伴随着《普通高中化学课程标准（2017年版）》颁布与实施，其课程强调采用多种教学模式、创设真实问题情境、开展多样化的学生活动、教学评一体化等手段，不断促进学生核心素养的形成与发展。知識作为学生认知的主体，在真实情景和特定问题驱动下，可以帮助学生形成特定的认识角度和认识途径，在不断构建和丰富化学学科知识的同时，促进化学学科核心素养体系的形成和完善。化学概念作为化学知识的核心与基础，是化学学科知识体系的树干部位，是构建知识体系的基本单元。学生在学习化学概念时往往感觉抽象难懂，但概念却能帮助学生解释和揭示化学现象和化学反应本质，为问题的解决提供多样的分析视角与思维方式。本研究将选择氧化还原反应这一化学核心概念，就如何发挥氧化还原反应知识本身价值，促进学生构建氧化还原反应知识体系，形成认识模型、认识角度和认识思路，并不断形成和发展学生的化学学科核心素养，试图提出可供思考的教学设计。
一、 氧化还原内容对素养发展的价值
就学科价值而言，氧化还原反应认知模型的建立改变了学生仅通过物质类别这一单一视角认识物质性质的思路，为学生提供了根据分析物质所含元素的价态存在的可能变化，认识并预测物质性质的新的认知思路。除此之外，2017版课程标准在有机反应类型中增加了氧化、还原反应类型，课程强调学生应关注有机反应前后电荷的变化和分布、共价键的类型与反应机理之间的内在联系，这就要求学生学习氧化还原反应时，更应注重认识和理解氧化还原反应存在电子转移这一本质特征。而从社会价值而言，氧化和还原是一组典型的矛盾体，存在着对立统一关系，引导学生以辩证的视角在真实情景中感受氧化还原反应在生活生产中的重要应用。从物质分类、分离、检验、转化、回收等化学实验或化工工艺中感受宏观变化与微观离子、反应历程之间的关系，从不同的化学角度（元素角度、物质角度、变化角度、能量角度）思考实际问题，用化学基础概念、基本原理解决实际问题，探究热点问题，为培养和发展学生化学学科核心素养具有重要的基础作用。
二、 教学内容的素养发展定位
为更好地实现氧化还原反应这一教学内容对于学生化学学科核心素养的形成和发展的促进作用，需要站在专题的视角对教学内容进行整体地设计，学生在专题中究竟能形成哪些化学学科核心素养，这一切都取决于课程标准对教学内容和素养发展的定位及学生对氧化还原反应存在的认知障碍。
（一）课程标准素养定位分析
氧化还原反应的学业要求为学生可以从物质类别、元素价态两个视角认识氧化还原理论，并据此对常见物质和反应进行分类与分析;能依据氧化还原反应预测物质性质和变化，并设计简单实验验证猜想。不难发现，氧化还原反应这一核心概念着重发展学生的“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”;概念的构建与应用着重于学生“证据推理与模型认知”素养的发展。而且表格中学业质量水平内容要求为教师在教学过程、学生学习过程的评价提供了有明确性的、可操作性的建议，可以有效促进“教、学、评”一致化和一体化。
（二）认知障碍分析
通过中国知网的检索，不难发现关于氧化还原反应教学内容的研究较为丰富，但由于化学知识体系的相互交叉、课程结构与教材编写以及教学内容选择、学生学情等方方面面的因素，都为学生学习过程带来无法抗拒的影响因素。如微观视角探析反应的方法、化学键的形成与断裂过程、化学能与电能之间的关系、原子内部排列结构等方法与知识的匮乏，成为学生认识氧化还原反应的认知障碍。如何利用氧化还原反应认识模型解决实际问题是学生学习过程中的另一个认知障碍。学生碰到陌生反应的认识仅局限于熟记教师总结的口诀，并不能运用氧化还原认识模型认识和分析陌生反应，并没有真正认识和发挥模型的作用。
（三）确定教学框架
综上，氧化还原反应专题的整体教学目标在于建立氧化还原认知模型，并运用模型解决生活中的实际问题。大致教学设计框架和安排如图1所示。
图1 氧化还原反应专题教学设计框架
三、 氧化还原专题教学设计及环节分析
（一）建立认识化学反应的新视角
氧化还原反应是学生继“元素与物质”“电离与离子反应”之后接触的第一个核心概念，“元素与物质”要求学生能够从物质组成、性质和元素组成等角度对其进行物质分类，“电离与离子反应”要求学生可以通过实验事实认识和分析化学反应的微观本质变化。由此，对于熟知的化学反应，学生可以由物质或反应的分类、化学反应现象等宏观表征逐渐深入到分析化学反应中微粒的运动、变化和形成的过程，并借助简单的语言、符号表征反应过程，为学生学习氧化还原反应提供了物质水平、元素水平和微粒水平三个不同水平的化学认识视角。不仅如此，教师更应注重引导学生从宏观与微观、定性与定量相结合的视角揭示氧化还原反应的本质，大多数的教师仅通过宏观实验现象如电流表偏转、产生电流等认识化学反应过程中伴随着电子转移这一微观现象，忽略或缺乏从定性和定量相结合的角度认识氧化还原反应过程中电子的转移，导致学生无法进阶到定量分析或定量计算反应过程中化合价升降和电子转移的代数和为0，及对于氧化还原反应定量计算、氧化还原滴定反应测量含量、有效含量等综合性问题总是感到无从下手，这将要求教师重视开展高水平的实验探究活动，逐渐促进学生高阶思维的形成。 （二）构建氧化还原反应认识模型
模型认识的障碍主要包括以下几种情况：一，区分氧化剂或还原剂。大多学生可以识记常见的氧化剂或还原剂，但是并没有真正地意识到氧化剂或还原剂在一定条件下是一个相对的、对立统一的概念，需要在特定情境下借助化合价升降区分氧化剂或还原剂;如教师可以就历年高考中常见的物质过氧化氢，探究它的氧化性或还原性，进而帮助学生清除障碍。二，辨别变价元素。学生知道可以通过分析反应物化合价的升降来判断物质的氧化性或还原性，但遇到陌生物质，学生往往不能清晰地辨别出变价元素。为解决这类问题，教师可以在教学过程中先呈现多个同一元素的不同物质，逐一分析元素的化合价，随后引导学生预测物质性质并设计简单实验验证猜想，随着元素化合物学习的深入，教师应同学生一起建立元素价态与物质之间的关系、构建价态物质二维图，不断扩充对变价元素的认识，促进学生形成以物质分类、氧化还原理论为基础的分析物质性质的认识思路。三，实际生活、生产中氧化剂或还原剂的选择。这类问题主要体现了氧化还原反应对于促进学生形成和发展“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养的重要作用，可促进学生能运用化学原理和方法解释或解决生产、生活中与化学相关的一些实际问题，或者对于热点问题提出创造性的建议。
（三）基于STSE视角下问题解决
该课时主要内容是基于元素与物质大概念，学生体验运用氧化还原实现物质的相互转化，巩固和发展研究物质性质的思路和方法，提升对概念的认知和应用。充分认识氧化剂、还原剂，形成预测、认识物质氧化性或还原性的认识思路，明确具体问题解决的思路和途径，重点为通过定性和定量两个角度认识物质转化的途径和价值。
四、 教学设计的思考
基于化學学科核心素养为导向的教学设计，根本在于探寻化学知识本身与学科核心素养之间的关联。学科知识作为发展核心素养的载体，教师创设的学习情境与学生任务都在不断地促进学生化学学科核心素养的形成与发展，在教学过程中不断进行“教、学、评”，将形成性评价与学习内容、学习任务紧密结合在一起，课程结尾就氧化还原反应的价值和概念发展历程进行综合性提问，有效地形成性评价与结果性评价的相结合，“教、学、评”一致化与一体化。虽然每个化学知识都会涉及多个核心素养，但教学过程中必然会存在落实核心素养的主次之分，因此为了更好地凸显主要的化学学科核心素养，教师在设计教学过程的同时，应注重教学内容的整体化、结构化，结构清晰反应知识与素养之间的关系，更助于“教、学、评”的一致化和一体化。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.
[2]胡久华，王磊，潘瑞静.促进学生认识发展的化学1模块氧化还原专题的单元整体教学研究：高端备课项目化学核心内容教学问题及其解决策略研究成果[J].化学教育，2010，31（3）：22-28.
[3]郑长龙.化学课堂教学板块及其设计与分析：祝贺《化学教育》刊庆30周年[J].化学教育，2010，31（5）：15-19.
作者简介：
温旭，江西省南昌市，江西师范大学化学化工学院。
本文系江西师范大学创新基金项目“学科核心素养视角下高中化学教学策略与设计的研究”（课题编号YJS2018066）研究成果。
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