氧化還原反應是高一化學的重點和難點,也是整個高中知識的重中之重,氧化還原反應的知識是高考的重點,各年高考題中都曾出現(xiàn)過,學生若能準確理解并熟練掌握氧化還原反應將會為以后元素化合物的學習提供很好的理論指導,為有關(guān)氧化還原反應的配平、計算奠定良好的基礎,也將對激發(fā)學習興趣、創(chuàng)設良好的化學學習氛圍具有重要意義。氧化還原反應在我們的高中教材中沒有以一個固定的專題形式呈現(xiàn)出來,但是有關(guān)氧化還原反應的相關(guān)知識卻滲透化學教材各模塊的各章節(jié)。氧化還原反應這部分內(nèi)容對于剛剛步入高中學習的學生來講,是比較抽象而且難于認識和理解的。
在當前的氧化還原反應教學中,許多一線教師還是以灌輸?shù)男问綖橹?,讓學生一味接受:先復習初中知識,從得氧失氧的角度去分析初中學過的一些氧化反應和還原反應,得出氧化還原反應是有氧的得與失這一原始特征,即它的第一層定義;然后讓學生分析氧化還原反應中各元素化合價變化情況,從而得出氧化還原反應有元素化合價發(fā)生升降這一表面現(xiàn)象,即它的第二層定義;最后通過分析元素化合價發(fā)生變化的原因是電子的偏移得出氧化還原反應的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移,即它的第三層定義。這樣的教學直接的后果就是學生根本不理解,根本做不到舉一反三,拿到靈活一點的題就不知所措。那怎樣才能使這部分知識容易學、容易用,老師們先要找到學生相關(guān)認識發(fā)展的障礙點并對此進行分析最后找到解決的對策。
下面是氧化還原內(nèi)容對學生認識發(fā)展的幾個障礙點以及它們的分析及解決對策。
一、如何讓學生建立氧化還原反應的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移這一認識
氧化還原反應的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移,這是教學的重點和難點,如何突出重點突破難點,這是教學的關(guān)鍵。建構(gòu)主義認為,為了支持學習者的主動探索和完成意義建構(gòu),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。
在進行化學必修1的氧化還原反應學習時,對于學生來說,他們的認知水平只是停留在初中階段對化學的初步認識,但學生具有微觀認識較少,對原子結(jié)構(gòu)認識較淺,更沒有化學鍵認識。在這樣背景下,如何讓學生建立氧化還原反應中存在電子轉(zhuǎn)移的這一認識?有效的教學策略包括:充分利用現(xiàn)代教育教學手段;讓學生通過宏觀現(xiàn)象進而“看到”電子轉(zhuǎn)移;從理論分析、實驗事實等不同角度讓學生建立電子轉(zhuǎn)移的認識,實現(xiàn)認識的逐漸建構(gòu)。
結(jié)合上述教學策略,可以進行如下的教學設計:第一步,以熟悉的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(jié)構(gòu)特點,由于電子都有達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨勢,引出鈉原子容易失去最外層的一個電子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),氯原子容易得到一個電子也達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),兩個離子通過靜電作用結(jié)合在一起形成了氯化鈉,于是就是發(fā)生了反應。接著用flash動畫向?qū)W生展示氯化鈉的形成過程,通過討論鈉與氯氣反應前后化合價的變化,得出化合價的變化是發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移的結(jié)果,讓學生初步將化合價變化與電子轉(zhuǎn)移相聯(lián)系;第二步,讓學生預測鎂與稀硫酸反應中是否有電子轉(zhuǎn)移;第三步,通過實驗驗證預測,演示鎂與稀硫酸反應的原電池實驗,使學生切實地感受到電子轉(zhuǎn)移這個微觀過程是有宏觀表現(xiàn)的。通過理論分析,實驗驗證多個角度使學生建立氧化還原反應的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移這一認識。
二、如何使學生能夠抓住物質(zhì)中的核心元素來分析物質(zhì)的氧化性或還原性
學習了氧化還原反應之后學生知道通過分析物質(zhì)中所含元素的化合價來預測物質(zhì)的氧化性或還原性,但是學生未能抓住核心元素。為了解決這個問題,首先,要讓學生建立元素觀念之一──只要元素存在多種化合價,就存在物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化,該元素就可能為核心元素,這樣的元素常為變價元素;其次,通過頭腦風暴法,列舉出一些有多種價態(tài)的元素,讓學生討論,舉出含有各元素不同價態(tài)的物質(zhì),標出該元素的價態(tài);第三,從元素的穩(wěn)定性趨勢分析,例如:鋁的+3價,氟的-1價,氧的-2價等穩(wěn)定的化合價很難發(fā)生改變,即含有這些價態(tài)的元素為非核心元素,一般不適合作氧化劑或還原劑。
要讓學生真正學會運用化合價分析物質(zhì)的氧化性或還原性,需要加強這兩方面的訓練:一是快速判斷化學反應中各元素的化合價;二是熟悉以后要學習的重點元素,又是典型的變價元素。這將為后面元素化合物的學習打下良好基礎。
三、如何培養(yǎng)學生研究物質(zhì)氧化性和還原性的思維
要想解決這個問題,需要清楚培養(yǎng)學生研究物質(zhì)氧化性和還原性的思維所必備的知識理論知識有哪些?實驗技能有哪些?如何通過實踐活動來實現(xiàn)?首先氧化還原反應的相關(guān)概念尤其是氧化劑和還原劑、氧化性和還原性的概念是必要知識;其次需要讓學生知道如何預測物質(zhì)氧化性和還原性,其實就是上面我們所講的學生要能夠抓住物質(zhì)中的核心元素來分析物質(zhì)的氧化性或還原性;第三,學生知道哪些物質(zhì)具有氧化性通常可以作為氧化劑,哪些物質(zhì)具有還原性通常可以作為還原劑;第四,學生必須具備一定的實驗設計能力,能夠自己設計實驗,選擇適當?shù)难趸瘎┗蜻€原劑來驗證,得出物質(zhì)氧化性或還原性的結(jié)論;第五,學生建立的認識和方法需要通過具體的應用加以鞏固和強化。綜上所述,在氧化還原教學中除了讓學生建立基本的概念外,還需要學生參與到具體的案例中,通過案例分析讓學生了解預測、設計實驗研究物質(zhì)氧化性和還原性的思路和方法,比如通過三價鐵鹽或碘化鉀等物質(zhì)氧化性或還原性的研究活動,讓學生初步建立思路和方法。通過硫及其化合物氧化性和還原性的探究活動對建立的思路和方法進行應用。
(作者單位:清遠市第一中學)