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2009年10月17日“氧化还原反应”在线研讨精华整理
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2009-10-20

20091017日“氧化还原反应”在线研讨精华整理

化学课程网于20091017日隆重推出了09年下半年第一次“高端备课”——“必修模块氧化还原反应”在线研讨。

参与研讨的专家、嘉宾及老师针对“如何进行氧化还原反应的单元整体教学设计?课时如何分配?每课时承担的功能和价值分别是什么?氧化还原概念建立是否一定要从得失氧角度引入?如何帮助学生认识氧化还原的本质?氧化还原反应与其他四大反应类型的关系应如何处理?” 等一系列问题展开了激烈而深入地探讨。现将这次研讨的精华整理上传,欢迎大家针对其中的某些问题做进一步地讨论。

主题1:氧化还原反应的概念建立是否要从得氧失氧的角度引入?

网友1氧化还原概念建立一定要从得失氧角度引入。学生在初中学习的是从得氧和失氧的角度考虑氧化还原,我们在讲氧化还原时,如何撇开得氧和失氧的角度,而进入得失电子角度?

网友2得氧失氧是学生们已有的对氧化、还原反应的认识,为什么一定要不顾学生的这种知识基础而需要老师另外搭建一个新的平台和方法去认识氧化还原呢?首先,从得失氧到化合价变化再到电子转移是科学史上对氧化还原认识的发展历程。其次,从学生已有的“前概念知识”即在学习本课之前他们对这一概念原理的理解出发,通过具体的教学策略,纠正他们前概念的错误认识,或者将他们的正确的然而是朦胧的、感性的、或者片面的认识上升为清晰地、理性的、全面的认识应该也是教学中需要解决的问题。

吴益平:教科书对氧化还原反应的认识,都是由得失氧开始的。课改前,初中化学涉及氧化还原反应(从得失氧的角度)。进入高中阶段,一般以学生熟悉的氧化铜与氢气的反应、钠与氯气的反应为例,进行比较,引发学生的认知冲突,进而从化合价的升降、电子转移的角度认识氧化还原反应。个人理解,如此编排,是考虑学生认知的阶段性。从教学实际来看,由得失氧到电子转移认识氧化还原反应,多数学生还是能够接受的。于乃佳老师引导学生从一个新的角度认识氧化还原反应,从教学视频看,效果很好。可见,我们完全可以不必拘泥于过去的所谓的经验,解放自己的思想,大胆尝试新的方法。当然,所有的变化都应尊重学生的认知规律。

网友3原来我们习惯于从得失氧的角度去引入氧化还原概念,是因为初中时是从这个角度去认识氧化还原反应的,所以在高中时要从学生的已有认识出发引入这个概念。然而在新课程的初中已经不再要求从得失氧的角度去认识氧化还原的概念了,也就是说这并不一定是学生原有的认识基础,老师们也没有给学生建立这样一个概念,因为我们知道得失氧并不是氧化还原的本质,就算建起了这个概念立刻又要推翻它。那么,我们为什么要在新概念引入的一开始就花功夫给学生一个容易混淆的又不是本质的定义然后再费劲心思的去改变这种“前概念”呢?所以,我个人认为没有太大的必要从得失氧角度引入,比较赞同于老师的处理,直接从本质——电子转移引入。

胡久华:我们通过跟学生进行交流,学生头脑中没有深刻的得失氧的氧化还原反应。对化学反应的分类,也较少从得失氧角度分析。如果专门提问得失氧的氧化还原反应,有一些同学知道。再加上得失氧的氧化还原反应,在现在的初中化学课程标准中是不要求的。此外,这种氧化还原是从表面的分类,没有实质性和本质特点。因此没必要刻意去强调和分析了

主题2:双线桥还需要讲吗?在教学中使用双线桥的作用是什么?

网友1单双线桥虽然有用但好象不是考纲的内容。

网友2我觉得单双线桥是一种工具,是为了帮助学生更好的理解氧化还原的电子转移,我觉得实际讲课中不增加学生负担。

网友3双线桥对于帮助学生理解氧化还原反应的过程有帮助,应该涉及。

网友4单双线桥可以帮助同学们建立反应物和生成物之间价态变化的联系,是一种比较形象的工具,教学中是可以引用的,只是用到什么程度的问题。单双线桥中的电子转移,化合价变化趋势可以给出,但是具体的电子转移数目可不作要求,因为在氧化还原反应中,能定性的理解这个过程的化合价变化和电子转移情况已经足够,可以不再定量上增加学生负担。

黄燕宁:如果学习的重点是如何画这两条线,就没有必要了。如果学习的重点是对电子转移情况的分析就有意义了,而分析结果的表述可以用双线桥形式,也可以用其他形式,当然,目前看,双线桥的表示方法还是比较直观、准确,是一种较好的表征形式。

于乃佳:双线桥可以帮助学生分析氧化还原反应元素化合价的变化,但在第一课时不是重点内容,如果讲授,要占用时间。我是这样处理的,在第一课时看完用原子结构示意简图表示NaCl的形成后,给学生们介绍一下,电子的转移是如何在方程式中表示的,学生有个初步印象,在第二课时讲氧化剂还原剂电子转移时,再应用一下这种方法,第三课时研究铁的化合物相互转化时,再次应用以下。三课时演示后,我感觉学生能看懂,基本学会了这种表示方法。

胡久华:于老师在这里处理的双线桥,并不是作为氧化还原反应的配平,更没有让学生作为技能掌握,而是为了让学生更好的理解得失电子的数量相等。

主题3:氧化还原反应内容具有怎样的价值?

网友1我们一直在强调所学知识的价值,那么氧化还原反应学完后,对学生有那些价值?氧化还原本身对学生的认知发展有什么特殊的贡献?自己对这个问题的认识不太全面,希望得到专家和老师们比较全面的解答。

网友2我觉得关于氧化还原反应的教学应该点明:氧化还原体现了哲学中的矛盾论,氧化和还原是矛盾的两个方面,他们相互依存,相互制约,同时存在,在一定条件下可以相互转换,这是氧化还原教学的精华。

网友3个人认为氧化还原内容对学生的认识功能和价值有以下几点:(1)氧化还原反应与离子反应,使学生认识化学反应的本质——离子的反应、电子转移; (2)初步建立学生的微观认识,即从离子、电子转移这样的微观角度;(3)通过学习氧化还原反应,可以用氧化剂/还原剂、氧化性/还原性这些概念,认识无机元素及其化合物(设计调控水平),有助于发展学生的“元素观”“转化观”。也就是说,氧化还原承载的认识功能和价值对于学生而言,是非常有意义的。

网友4我认为氧化还原最大的价值就在于丰富了学生对化学反应和物质的认识,它提供了一个全新的看反应、物质的角度。

胡久华:我个人认为氧化还原反应是让学生建立一种新的化学反应分类的视角,这个视角反映了对化学反应更本质的认识。这种教学意义更大。

吴益平:认识掌握氧化还原反应,对于生产生活科学研究的意义很大。教科书及相关资料有详尽介绍,不重复了。因此,在高中阶段,引导学生从有无电子转移的角度认识氧化还原反应,对化学反应进入新的分类,其价值不言而喻!

主题4:怎样帮助学生理解氧化还原的概念?

网友1不少学生学完氧化还原相关概念后一段时间,就出现概念混淆,回答出相反的结果来,这是一个具体的但又是顽固而普遍的问题,请教大家有什么高招。

相似的概念不要无休止地对比重复,而要学生只掌握其中一个方面。

吴益平:出现这种情况的原因之一是,有些选择题、辨析题,把学生对氧化还原的认识搞晕了。这有点类似于语文教学中,如果总是让学生去改病句,久之,学生自己的文章中病句可能越来越多了。倒不如督促学生经常读名言佳句美文。从另一个角度看,就是要给学生营造一个“正确”的学习环境,让正确的东西在学生的身边不断出现。

网友2我看了人教和鲁科两个版本对氧化还原这部分内容的处理,区别很大。人教版在知识的落实上主要是氧化还原反应的概念、本质等,在概念的功能上最多也就体现了从氧化还原的角度认识化学反应。按照人教版的思路实施教学,而就学生的认识发展来讲,可能也就是在四种基本反应类型的基础上又多了一种认识反应的角度或思路而已,而对于这种思路或者角度得优越性学生不一定体会得到。所以可能在以后的学习和应用中逐渐就忘记了这一思路了。而在鲁科版的教材中,分了三课时对氧化还原组织。它在认识上的功能发展是:第一课时是让学生达到从化合价、电子转移的角度认识反应,第二课时从氧化剂还原剂氧化性还原性的角度通过核心元素化合价的分析掌握分析和推测元素化合物性质的方法,第三课时通过铁及其化合物具体的应用氧化还原知识去认识和推测铁及其化合物的性质。氧化还原概念的功能不应该只停留在从化合价或者电子转移角度认识反应,分析元素化合价的氧化还原性除了我们通常所用的物质分类角度认识外,氧化还原反应中氧化剂还原剂、氧化性还原性的知识可以帮助我们通过核心元素化合价的分析、预测元素化合物的性质。我觉得这也是徐辉老师设计的第二课时的目的。

胡久华:如果出现这种情况,请注意分析以下三个方面问题:

1、新授课是否给学生留下了深刻的印象,是否真正实现了学生对氧化还原反应的认识和理解;

2、是否发挥了氧化还原及其相关概念对学生认识发展的作用;

3、在后续课程学习中是否进一步实现了对氧化还原反应的认识,例如在大量的元素化合物性质的学习中(通过物质氧化性和还原性的分析),在原电池的教学中。

吴益平:赞同胡老师的观点!

1、新授课是否能给学生留下深刻的印象?取决于学生是在教师的帮助下主动建构新的知识,还是由教师硬将知识灌入学生的头脑之中。

2、这就需要真正落实王磊教授提倡的,重视化学观念的建立的理念。

3、关于这一点,可以涉及多个方面。如规范的化学实验基本操作,不是开学第一周的实验基本操作课完成的,而是长期的化学学习中养成的。对化学用语的熟练掌握及应用,不是靠初中化学元素符号一节课能解决的,而是在长期的化学学习中坚持正确使用来达成的。化学观念的建立等等。莫不如此!

主题5:如何处理氧化还原反应和四大基本反应类型之间的关系?反应的分类到底具有什么样的价值?

网友1我认为本节课应该创设认知冲突,初中所学的四种基本反应类型并不能包括所有的化学反应,所以需要提出一种能划分所有反应的分类标准,这是学生不断学习化学的需要,这也是引入氧化还原的意义之一。

网友2对于氧化还原反应与四大基本反应类型的关系,我一直采用的是在讲完氧化还原的理论之后,通过一些具体的典型的反应让学生来总结,再用图示的方式表示,效果不错。

我们是同行:确实,四种基本反应类型不能涵盖所有的化学反应,是一个缺陷,所以要引入新的反应分类方式。但是对化学反应分类有什么价值呢?只是为了分类而分类吗,还是分类的结果本身就有利于生产生活实践和科学研究?

网友4我觉得不是为了分类而分类,学了氧化还原学生又增加了一种分析问题的角度,拓展了思维。

网友5现在高中化学中存在的问题不是学生对得氧失氧的错误认识,而是学生还是固化地依然用四大反应类型的来分析所有的化学反应,这个是当前氧化还原反应教学中存在的一个问题。

网友6新的分类更能揭示化学反应的本质,同时从电子转移的角度还能解释物质的化学性质,尤其是对后面元素化合物知识的学习起到理论指导的作用,比如可以预测物质是有氧化性还是还原性,反应后化合价如何变化等。

网友7这个也是我近段时间在考虑的问题 ——为什么要从四大反应类型分类的局限性,应该说氧化还原反应/非氧化还原反应的分类是最本质的分类,这个分类方法的意义就是一个值得发掘,也是氧化还原反应/非氧化还原反应这个分类方法被提出来的原因。

胡久华:我个人认为“有无化合价变化或者有无电子转移”这种分类的意义还是很重要的。有助于学生认识化学反应的实质,有助于对化学反应发生条件的进一步认识和理解。

主题6:如何帮助学生认识氧化还原的本质——电子转移?

网友1从电子转移的观点来分析理解氧化还原反应的本质。因为观察事物的外部特征比较容易,但透过现象揭示本质时学生往往觉得较难。怎样能使学生更易理解

网友2学生学习电子的转移数目会是一种负担吗 我认为只要讲了化合价的升降,学生对于理解电子转移数目应该很容易接受吧。

网友3对于简单的氧化还原反应,学生可以理解电子转移的数目,对于有些稍微复杂一点的氧化还原反应学生很难准确判断出电子转移的数目。

于乃佳:氧化还原反应的真正价值就在于这是一类有电子转移的反应,后续的原电池和电解中更能体现这一点,所以本质更为重要。为什么直接就从本质导入,学生对于NaCl很熟悉,对于Na 原子、Cl原子的原子结构示意简图也较熟悉,用原子结构示意简图表示氯化钠的形成初中教材中是有的,学生并不陌生,通过卡通画的再现,学生很容易发现反应前后NaCl电子的变化。

网友4刚看完于老师的教案,虽然科学历史上人类是经历了得失氧-化合价升降-电子转移的过程,但是于老师实际教学设计中并没有沿袭这一顺序,毕竟学习不等同于人类科学认识发展历程。我个人也同意不涉及得失氧概念,刚才老师们也说过,学生对得失氧印象也不深,得失氧不足以作为学生认识发展的坚实基础,更不论得失氧角度的局限性问题(非氧元素的氧化还原反应)。我有一些好奇的是,于老师也没有由化合价升降开始引入,而是直接进入了本质的电子转移。因为我见过从化合价变化到电子转移的设计思路,这种设计大体是由现象到本质的逻辑,我很想知道于老师能这样直接进入电子转移本质的理由。

当然我个人非常认同这样的设计,并且期待同老师探讨这种设计。就我来看,氧化还原反应的重要性正体现在电子转移本质上。氧化还原反应确实有一定得分类作用,但是任何名词都可以做这件事。氧化还原和非氧化还原其实是个逻辑分类,没什么意义,A和非A也可以划分物质和反应。而氧化还原概念最重要的是指出某个反应中存在电子的转移行为,而这种转移行为对我们的生活乃至生命是至关重要的。比如生命过程中最重要的呼吸作用和植物光合作用,核心就是酶系统驱动的电子转移过程和能量变化过程。材料中的荧光等性能,医药中的自由基抗老化等都与电子转移有直接关系,化学学科发展中涉及电子转移本质的更是极多,比如有机Lewis酸碱体系直接就是利用电子得失来定义,可见得失电子本质其重要作用远比化合价变化要大。

而化合价变化置于电子转移本质之后,就体现出其服务于电子转移本质的作用。动态地看,化合价变化是我们认识和判断电子转移的理想工具,通过分析化合物价态变化可以定性定量地了解电子转移的情况,而静态地看,元素不同的价态反应了某种电子转移的趋势,如最高价氧化态倾向于具有氧化性,需要得到电子。从方法论的角度,化合价这种对于电子转移的分析作用也成为我们认识物质的一个重要方面,也就是双维中的价态维度。

化合价认识比较简单而且重要,但是其重要性不及氧化还原的电子转移本质,而且它也必须服务于电子转移本质,所以我倾向于先出电子转移本质后从化合价角度加以认识,于老师的教案给了我一个很好的例子,让我更相信我的想法。

当然,基于氧化还原反应学科价值的简单分析,于老师这个教案是不是可以考虑反应更深更广的应用价值和意义?我觉得局限在电能(小灯泡或电池)和钢铁生锈等方面还是太小看氧化还原的电子得失本质了……

胡久华:电子转移的本质固然很重要,但要考虑学生的基础和必修的要求。课标要求学生“知道氧化还原反应的本质是电子转移”,水平较低。学生对电子的得失和公用电子对的偏移,没有深入的认识,因为核外电子排布、离子键和共价键等知识在化学2要求的。学生在化学1主要在化合价水平上分析和应用氧化还原反应,在化合价水平上预测和研究物质的氧化性和还原性。

主题7:如何帮助学生进行核心元素的确定和分析?有没有必要?

网友1学习了徐辉老师的教学设计,有一点,对我很有启发:

【提问】怎么分析物质中的重点元素,即核心元素?

信息:铜与浓硫酸反应

信息:硝酸能与许多金属反应

分析一种物质的性质,特别是多种元素组成的物质,学生确实存在一定的难度,因为学生往往不会分析重点元素,甚至根本不知道谁是核心元素,我们在教学中真应该给学生讲明白。

网友2学生既没有学习氧化还原反应的相关概念,又没有学习那么多具体的化学反应,你叫学生怎么分析?

网友3就是要通过信息,通过老师的引导让学生明白。

网友4对于物质中核心元素我们是不是站的位置太高了,学生对物质知道的都不多,何况他们的性质,因此要求学生明确核心元素我觉得有些难为学生,但我们可以教给学生认识核心元素的方法,在学习中慢慢体会。

胡久华:这正是我们在上次研究课中发现的问题,所以专门进行了再次的研究。这是我们针对这个问题的教学策略。最后的调查结果表明,效果很好!经过这样的分析后,学生拿到亚硫酸钠后,主要分析硫元素了,因为硫元素是变价元素,存在多种化合价。

黄燕宁:对于核心元素这个问题,实际上是在徐辉老师第一次试讲后,大家发现这个问题是不容回避的。当时徐老师希望学生通过物质中元素的化合价判断氧化性、还原性,但是学生不知道依据物质中的哪种元素进行判断,所以无法继续分析问题。因此徐老师在第二次教学中做了改进。现在更多的教师认识到了这个问题,有些教师在讲物质的分类时引导学生从物质转化的角度看待物质间的变化,而物质的转化就是核心元素在不同类别或不同价态物之间的转移。有了这种经验,再学习氧化还原反应时,寻找核心元素就不会是太困难的事情了。

于乃佳:关于核心元素的教学,我是采用头脑风暴法的方法,建立元素家族。每个小组布置一种元素。比如硫,可以让学生举出他头脑中的含硫物质,然后用硫化合价数轴由低到高排列,这样学生比较清楚,硫的最低价、最高价、中间价等,他们之间可相互转化,容易成为核心元素。

徐敏:核心元素的确立确实是学生分析氧化还原反应的一个难点,向徐辉老师这样,能够把这一难点作为一个重要的教学内容来处理的老师并不多见,绝大多数教师会忽略学生认识的这一障碍点,认为这是正常的,随着学习的深入,习题量的加大学生自然而然会克服。