問題情境視角下的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)*
——以“氧化還原反應(yīng)”為例

鐘國(guó)華|廣東廣雅中學(xué)

一、教學(xué)主題內(nèi)容及現(xiàn)狀分析

（一）教學(xué)主題內(nèi)容的功能分析

人教版普通高中教科書《化學(xué)》必修第一冊(cè)中的“氧化還原反應(yīng)”內(nèi)容，包括氧化還原反應(yīng)概念建立、常見氧化劑和還原劑的認(rèn)識(shí)、氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用與表征、氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律等內(nèi)容。

“氧化還原反應(yīng)”的教學(xué)功能不是指向具體的事實(shí)性知識(shí)的掌握，而是建立根據(jù)元素化合價(jià)能否升降判斷物質(zhì)是否具有氧化性或還原性的認(rèn)識(shí)角度，深化結(jié)合化合價(jià)是否穩(wěn)定價(jià)態(tài)去預(yù)測(cè)陌生物質(zhì)氧化性或還原性是否明顯的認(rèn)識(shí)思路，從而習(xí)得在陌生情境推測(cè)未知物質(zhì)能否反應(yīng)并判斷最合適產(chǎn)物的自主化認(rèn)識(shí)路徑。

（二）教學(xué)現(xiàn)狀及學(xué)生學(xué)習(xí)障礙分析

筆者以“氧化還原反應(yīng)”為檢索詞，發(fā)現(xiàn)中國(guó)知網(wǎng)近十年收錄的新授課論文基本是單課時(shí)設(shè)計(jì)，只有朱鵬飛等人有1 篇涉及3 課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)，但沒有彰顯教學(xué)的工具化、功能化［1］。

受傳統(tǒng)概念教學(xué)照本宣科、死記硬背等教學(xué)行為影響，學(xué)生長(zhǎng)期處于被動(dòng)記憶狀態(tài)，對(duì)“氧化還原反應(yīng)”的學(xué)習(xí)存在如下障礙：難以梳理概念之間的邏輯關(guān)系，無法自覺透過現(xiàn)象（元素化合價(jià)）看本質(zhì)（氧化性和還原性）。例如，SO2在不同層次學(xué)生大腦中的反映（詳見圖1）完全不同，其思維的膚淺與深邃一目了然。

圖1 SO2在不同層次學(xué)生大腦中的反映

基于以上分析，筆者以問題情境為視角，嘗試對(duì)“氧化還原反應(yīng)”進(jìn)行大單元教學(xué)設(shè)計(jì)。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)原則

（一）以單元設(shè)計(jì)統(tǒng)領(lǐng)教學(xué)

“氧化還原反應(yīng)”4課時(shí)大單元教學(xué)設(shè)計(jì)，連續(xù)性、邏輯性、系統(tǒng)性更強(qiáng)。該設(shè)計(jì)由淺入深、環(huán)環(huán)相扣、前后呼應(yīng)，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由定性到定量地建構(gòu)基于元素化合價(jià)變化的認(rèn)知模型（詳見圖2），引導(dǎo)學(xué)生逐步形成基于元素化合價(jià)進(jìn)行判斷的化學(xué)視角。

圖2 基于元素化合價(jià)變化的認(rèn)知模型

（二）基于情境引領(lǐng)意義生成

崔允漷提出只有在真實(shí)情境下運(yùn)用多種知識(shí)完成特定的任務(wù)，才能評(píng)估關(guān)鍵能力、必備品格和價(jià)值觀念［2］。筆者每課時(shí)創(chuàng)設(shè)2個(gè)問題情境，并將各問題情境分解成多個(gè)問題片段，以此呈現(xiàn)知識(shí)脈絡(luò)，讓學(xué)生在參與中發(fā)現(xiàn)知識(shí)、體驗(yàn)方法。這4個(gè)課時(shí)的問題情境在情境層次、思考層次、活動(dòng)層次、認(rèn)識(shí)方式上遵循如下進(jìn)階原則。

情境層次：熟悉原型—簡(jiǎn)單變式—復(fù)雜陌生—復(fù)雜陌生。

思考層次：給定角度—提示角度—自主運(yùn)用—多角度系統(tǒng)。

活動(dòng)層次：A3-說明論證—B2-推論預(yù)測(cè)、B3-簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)—C1-復(fù)雜推理—C3-創(chuàng)新思維。

認(rèn)識(shí)方式：認(rèn)識(shí)角度建立—認(rèn)識(shí)角度建立、認(rèn)識(shí)思路形成—認(rèn)識(shí)思路形成、認(rèn)識(shí)方式自主化—認(rèn)識(shí)方式自主化。

（三）基于問題情境實(shí)現(xiàn)從知識(shí)到能力再到素養(yǎng)的發(fā)展

在學(xué)科大概念的指引下，筆者提出基于問題情境實(shí)現(xiàn)從知識(shí)到能力再到素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)流程“任務(wù)驅(qū)動(dòng)—總結(jié)經(jīng)驗(yàn)—形成程序—建立模型—遷移應(yīng)用—深化認(rèn)知”，并結(jié)合系列學(xué)科能力活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生逐步實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)發(fā)展。

三、教學(xué)目標(biāo)

高一階段的“氧化還原反應(yīng)”所呈現(xiàn)的內(nèi)容，是對(duì)初三階段從得失氧角度孤立地看待氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)這一內(nèi)容的提升，是對(duì)本質(zhì)的進(jìn)一步探討。學(xué)習(xí)前，學(xué)生只有最表層的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的概念，相對(duì)割裂與靜止。學(xué)習(xí)中，學(xué)生要從化合價(jià)的角度重新審視氧化還原反應(yīng)的相關(guān)概念，判斷物質(zhì)轉(zhuǎn)化的可能性，進(jìn)而形成基于氧化還原反應(yīng)視角分析和解決相關(guān)問題的思路方法，最終從反應(yīng)的定性判斷上升至定量研究物質(zhì)的數(shù)量關(guān)系。這是實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化和功能化，促進(jìn)知識(shí)向能力和素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的重要途徑?；趯W(xué)情，筆者確定如下教學(xué)目標(biāo)。

第一課時(shí)：（1）通過課本“思考與討論”欄目的分析，建立和發(fā)展從化合價(jià)判斷氧化還原反應(yīng)相關(guān)概念的認(rèn)識(shí)角度；（2）通過在四大基本反應(yīng)類型中嘗試找出一個(gè)氧化還原反應(yīng)并判斷基本概念，建立四大基本反應(yīng)類型與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)分類的認(rèn)識(shí)。

第二課時(shí)：（1）通過預(yù)測(cè)H2S、H2O2是否有氧化性或還原性、性質(zhì)是否明顯，建立通過元素是否穩(wěn)定價(jià)態(tài)判斷明顯氧化性或還原性的模型，診斷并發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理和科學(xué)探究的水平；（2）通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證H2O2既具有氧化性又具有還原性，以及回顧初三關(guān)于酸堿性的證明方法，建立證明氧化性、還原性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模型，診斷并發(fā)展學(xué)生使用模型、方案設(shè)計(jì)和科學(xué)探究的水平。

第三課時(shí)：（1）通過預(yù)測(cè)濃硫酸與鎂能否反應(yīng)，鞏固從氧化還原分析物質(zhì)變化的認(rèn)識(shí)角度；通過濃硫酸對(duì)應(yīng)產(chǎn)物的判斷，建立通過化合價(jià)分析產(chǎn)物的思維模型，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認(rèn)識(shí)水平，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從定性到定量；（2）通過改編課后練習(xí)，充分挖掘化合價(jià)的功能，養(yǎng)成主動(dòng)從化合價(jià)認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)，初步建立基于電子得失守恒的定量思想。

第四課時(shí)：（1）通過KMnO4、MnO2、Cl2氧化性強(qiáng)弱的判斷，建立根據(jù)方程式“以強(qiáng)制弱”或者反應(yīng)物相同時(shí)根據(jù)反應(yīng)條件推斷的模型；（2）通過Mg、Fe、Cu 還原性強(qiáng)弱的判斷，建立根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表、反應(yīng)劇烈程度、相互置換等進(jìn)行判斷的認(rèn)識(shí)角度，進(jìn)而推斷出金屬陽(yáng)離子氧化性的強(qiáng)弱順序，診斷并發(fā)展學(xué)生“以強(qiáng)制弱”的轉(zhuǎn)化觀，發(fā)展學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)先后問題的認(rèn)識(shí)水平。

四、教學(xué)過程

（一）第一課時(shí)

1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)

師：請(qǐng)根據(jù)初中學(xué)過的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的知識(shí)，分析課本第20 頁(yè)“思考與討論”中的反應(yīng)并填寫表格。

（學(xué)生填寫表格并發(fā)表意見）

師：從上述分析可知氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，故統(tǒng)稱氧化還原反應(yīng)。請(qǐng)標(biāo)出各物質(zhì)所含元素的化合價(jià)，比較反應(yīng)前后價(jià)態(tài)有無變化，并簡(jiǎn)單歸納氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)與元素化合價(jià)升降的關(guān)系。

（學(xué)生應(yīng)能得出：物質(zhì)所含元素化合價(jià)升高時(shí)，該物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)；物質(zhì)所含元素化合價(jià)降低時(shí)，該物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)）

【設(shè)計(jì)意圖】通過對(duì)比與歸納，在初三的基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展氧化還原反應(yīng)的概念。

2.總結(jié)經(jīng)驗(yàn)

師：寫出金屬鈉和Cl2的反應(yīng)，分析哪種物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。

（學(xué)生應(yīng)能得出：鈉元素化合價(jià)升高，金屬鈉被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)）

師：（板書）使用雙線橋的基本方法呈現(xiàn)分析過程。

【設(shè)計(jì)意圖】通過金屬鈉和Cl2的反應(yīng)，強(qiáng)化從化合價(jià)判斷的過程。

3.形成程序

師：畫出Na和Cl的原子結(jié)構(gòu)示意圖，分析Na、Cl元素化合價(jià)的變化原因。

（學(xué)生應(yīng)能得出：Na最外層只有1個(gè)電子，容易失去1個(gè)電子，Cl最外層有7個(gè)電子，容易得到1 個(gè)電子，由此二者分別形成穩(wěn)定的離子，從而組成物質(zhì)）

師：H2和Cl2的反應(yīng)呢？都容易形成離子嗎？

（學(xué)生應(yīng)能得出：Cl 的情況跟上面一樣，而H雖然最外層只有1個(gè)電子，但它希望變成最外層是2個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以它們都趨向得到電子）

師：這種情況下H 和Cl 形成一對(duì)共用電子對(duì)，使得每個(gè)原子都是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

【設(shè)計(jì)意圖】通過分析原子結(jié)構(gòu)示意圖，實(shí)現(xiàn)從宏觀辨識(shí)到微觀探析的轉(zhuǎn)變，形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的結(jié)構(gòu)觀。

4.建立模型

師：從Zn、Ag、HCl、CuO 中選擇合適反應(yīng)物組成氧化還原反應(yīng)，用雙線橋表示電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目，判斷發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)。

（學(xué)生書寫與表達(dá)）

師：總是用“發(fā)生氧化反應(yīng)”來描述Zn 不夠方便，我們可使用“還原劑”來定義失電子的反應(yīng)物，它生成的產(chǎn)物叫“氧化產(chǎn)物”。同理，我們可用“氧化劑”來定義得電子的反應(yīng)物，它生成的產(chǎn)物叫“還原產(chǎn)物”。

【設(shè)計(jì)意圖】通過具體的反應(yīng)，建立起“化合價(jià)升高，失電子，做還原劑，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成氧化產(chǎn)物；化合價(jià)降低，得電子，做氧化劑，被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成還原產(chǎn)物”的思維分析模型。

5.遷移應(yīng)用

師：嘗試在四大基本反應(yīng)類型的每類反應(yīng)中找到一個(gè)氧化還原反應(yīng)，指出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。若找不到，請(qǐng)說明理由。

（學(xué)生應(yīng)能得出：只有單質(zhì)參與的化合反應(yīng)或分解反應(yīng)才可能涉及化合價(jià)變化，才可能是氧化還原反應(yīng)；置換反應(yīng)一定有單質(zhì)變成化合物的過程，有化合價(jià)變化，因此全是氧化還原反應(yīng)；復(fù)分解反應(yīng)是離子兩兩交換，沒有化合價(jià)變化，一定不是氧化還原反應(yīng)）

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)利用化合價(jià)模型判斷四大反應(yīng)與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系，發(fā)展其對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)。

6.深化認(rèn)知

師：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)的眾多核心概念，那么，其核心判斷依據(jù)是什么？

（學(xué)生應(yīng)能得出：化合價(jià)）

師：課后嘗試尋找中學(xué)階段常見的氧化劑和還原劑，它們的氧化性和還原性體現(xiàn)在什么元素？試用所學(xué)知識(shí)解釋O2、Cl2為什么是常見的氧化劑。

【設(shè)計(jì)意圖】鞏固根據(jù)原子結(jié)構(gòu)模型推斷物質(zhì)氧化性、還原性，深化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)觀念。

（二）第二課時(shí)

1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)

師：將赤鐵礦制成鐵制品，要加入什么試劑？

（學(xué)生應(yīng)能得出：Fe2O3中Fe 元素由+3 價(jià)降到0價(jià)，被還原，因此要加入還原劑）

【設(shè)計(jì)意圖】回顧根據(jù)化合價(jià)判斷氧化還原的基本概念。

2.總結(jié)經(jīng)驗(yàn)

師：理論上能做氧化劑或還原劑的試劑具有什么特點(diǎn)？

（學(xué)生應(yīng)能得出：物質(zhì)中存在化合價(jià)可降低的元素，理論上可做氧化劑；物質(zhì)中存在化合價(jià)可升高的元素，理論上可做還原劑）

師：因此我們要掌握常見元素化合價(jià)的變化區(qū)間，下面來核對(duì)作業(yè)填寫的表格（略）。中學(xué)階段常用作氧化劑的物質(zhì)有O2、Cl2、濃硫酸、HNO3、KMnO4、FeCl3等，常用作還原劑的物質(zhì)有活潑的金屬單質(zhì)如Al、Zn、Fe，以及C、H2、CO、KI等。若遇到陌生試劑，該如何分析？

【設(shè)計(jì)意圖】掌握常見元素化合價(jià)變化區(qū)間，形成通過判斷化合價(jià)能否升降從而判斷是否具有理論上的氧化性或還原性的經(jīng)驗(yàn)。

3.形成程序

師：預(yù)測(cè)H2S 是否具有氧化性或還原性。分別體現(xiàn)在哪種元素？

（學(xué)生應(yīng)能得出：H2S中H元素是+1價(jià)，能降低，有氧化性；S 元素是-2 價(jià)，能升高，有還原性）

師：常見試劑濃H2SO4、HNO3、KMnO4、FeCl3的氧化性以及KI 的還原性，分別體現(xiàn)在哪種元素？

（學(xué)生應(yīng)能得出：分別是+6價(jià)的S、+5價(jià)的N、+7 價(jià)的Mn、+3 價(jià)的Fe、-1 價(jià)的I。部分學(xué)生會(huì)進(jìn)一步提問：濃H2SO4、HNO3的氧化性有可能體現(xiàn)在+1價(jià)的H元素嗎？）

師：從理論分析來看，你們提出的問題是有可能的，待會(huì)進(jìn)一步分析。

【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)元素觀，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)從元素化合價(jià)的角度思考和分析氧化還原反應(yīng)的相關(guān)問題。

4.建立模型

師：請(qǐng)預(yù)測(cè)H2S 氧化性或還原性是否明顯，說出判斷依據(jù)。

（學(xué)生應(yīng)能得出：H 元素能降價(jià)，S 元素能升價(jià)，H2S氧化性和還原性都很明顯）

師：往約2mLNa2S 溶液中滴加5～6 滴鹽酸，發(fā)生什么反應(yīng)？觀察并記錄現(xiàn)象。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)后得出：不僅聞到臭雞蛋氣味，還看到黃色渾濁出現(xiàn)）

師：從元素角度分析，黃色渾濁最可能是什么？由哪種物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來？

（學(xué)生應(yīng)能得出：最可能是S單質(zhì)，應(yīng)該是由生成的H2S轉(zhuǎn)化而來）

師：H2S如何轉(zhuǎn)化成S單質(zhì)？

（學(xué)生應(yīng)能得出：可能是被空氣中的O2氧化生成的）

師：O2是常見的氧化劑，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中能把生成的H2S 快速氧化成硫單質(zhì)，可見S 元素還原性很強(qiáng)。為什么S元素的還原性很強(qiáng)，而H元素的氧化性不明顯呢？這是由元素價(jià)態(tài)是不是穩(wěn)定價(jià)態(tài)決定的。氧化或還原性質(zhì)明顯的物質(zhì)一般含有不穩(wěn)定價(jià)態(tài)的元素。常見的穩(wěn)定價(jià)態(tài)有H（+1）、Na（+1）、Mg（+2）、Al（+3）、Mn（+2）、C（+4）、N（0）、S（0）、S（+6/水溶液）、Cl（-1）。

【設(shè)計(jì)意圖】建立“元素化合價(jià)能否升降→理論上的氧化性或還原性→元素化合價(jià)是否穩(wěn)定價(jià)態(tài)→氧化性還原性是否明顯”的思維模型。

5.遷移應(yīng)用

師：根據(jù)所學(xué)知識(shí)，判斷H2O2是否具有氧化性或還原性？是否明顯？

（學(xué)生有兩種回答：其一，H元素+1價(jià)是穩(wěn)定價(jià)態(tài)，所以H 元素體現(xiàn)的氧化性不明顯；其二，O 元素-1 價(jià)是中間價(jià)態(tài)，既能升價(jià)體現(xiàn)還原性，也能降價(jià)體現(xiàn)氧化性，而且不是穩(wěn)定價(jià)態(tài)，所以O(shè) 元素體現(xiàn)的氧化性和還原性都明顯）

師：判斷H2O2體現(xiàn)氧化性或還原性哪種更容易，為什么？

（學(xué)生應(yīng)能得出：因?yàn)镺 元素的穩(wěn)定價(jià)態(tài)是-2價(jià)，因此H2O2降價(jià)到-2價(jià)更容易，可能氧化性更明顯）

【設(shè)計(jì)意圖】強(qiáng)化學(xué)生主動(dòng)利用已有模型進(jìn)行分析的意識(shí)，提升基于化合價(jià)進(jìn)行證據(jù)推理的能力。

6.深化認(rèn)知

師：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證H2O2既有氧化性又有還原性？說出設(shè)計(jì)思路。

（學(xué)生應(yīng)能得出：要證明H2O2有氧化性，可以選擇和還原劑反應(yīng)；要證明H2O2有還原性，可以選擇和氧化劑反應(yīng)）

師：除此以外，實(shí)驗(yàn)中還需要考慮什么問題？（學(xué)生應(yīng)能得出：還要產(chǎn)生明顯的現(xiàn)象）

師：實(shí)驗(yàn)中有哪些明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

（學(xué)生應(yīng)能得出：產(chǎn)生沉淀、氣體，或者溶液顏色有改變）

師：那會(huì)選擇哪些常見試劑？

（學(xué)生應(yīng)能得出：可以選擇KMnO4溶液和淀粉碘化鉀溶液）

師：請(qǐng)預(yù)測(cè)往H2O2中加入KMnO4溶液后有哪些產(chǎn)物生成，如何簡(jiǎn)單檢驗(yàn)？

（學(xué)生應(yīng)能得出：H2O2被氧化后會(huì)有O2產(chǎn)生，可以用帶火星木條檢驗(yàn)）

師：請(qǐng)分組實(shí)驗(yàn)，記錄現(xiàn)象，驗(yàn)證猜想。

（學(xué)生做實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證）

師：至此，我們已經(jīng)掌握兩個(gè)認(rèn)識(shí)和分析化學(xué)反應(yīng)的工具——物質(zhì)分類和氧化還原，形成研究陌生物質(zhì)性質(zhì)的一般程序（詳見圖3）。

圖3 研究陌生物質(zhì)性質(zhì)的一般程序

【設(shè)計(jì)意圖】滲透證明氧化性、還原性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路；強(qiáng)化對(duì)中學(xué)階段常見氧化劑、還原劑的理解；能初步結(jié)合化合價(jià)變化預(yù)測(cè)產(chǎn)物。

（三）第三課時(shí)

1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)

師：預(yù)測(cè)濃硫酸與金屬鎂能否反應(yīng)，說出判斷依據(jù)。

（學(xué)生會(huì)有兩種回答：其一，濃硫酸是酸，鎂是活潑金屬，二者能發(fā)生反應(yīng)；其二，濃硫酸是常見氧化劑，鎂是常見還原劑，二者能發(fā)生反應(yīng)）

【設(shè)計(jì)意圖】回顧從常見氧化劑和還原劑的角度判斷反應(yīng)能否進(jìn)行。

2.總結(jié)經(jīng)驗(yàn)

師：在濃硫酸與金屬鎂的反應(yīng)中，濃硫酸可能轉(zhuǎn)化成什么還原產(chǎn)物？

（學(xué)生會(huì)有兩種回答：其一，還原產(chǎn)物是H2；其二，H元素+1價(jià)是穩(wěn)定價(jià)態(tài)，非水溶液中的S元素+6價(jià)不是穩(wěn)定價(jià)態(tài)，所以應(yīng)該得到低價(jià)態(tài)的含硫物質(zhì)）

師：+1 價(jià)H 元素氧化性相對(duì)于非水溶液中的+6價(jià)S元素并不明顯，因此初三課本上的結(jié)論是不能利用活潑金屬和濃硫酸發(fā)生置換反應(yīng)生成H2。

【設(shè)計(jì)意圖】形成根據(jù)化合價(jià)變化趨勢(shì)判斷可能產(chǎn)物的經(jīng)驗(yàn)。

3.形成程序

師：已知金屬鎂和濃硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生大量刺激性氣體，試判斷其他產(chǎn)物。

（學(xué)生應(yīng)能得出：還有MgSO4）

師：Mg元素有可能轉(zhuǎn)變成MgO或Mg（OH）2嗎？

（學(xué)生會(huì)有兩種回答：其一，有可能，因?yàn)榉磻?yīng)后Mg元素變成+2價(jià)；其二，不可能，這是在濃硫酸中反應(yīng)，即使生成也會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成MgSO4）

師：在分析產(chǎn)物時(shí)，我們不能只考慮元素化合價(jià)的變化，還要考慮產(chǎn)物在環(huán)境中能否共存。

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生基于價(jià)態(tài)變化、大量共存的角度推斷合理產(chǎn)物。

4.建立模型

師：寫出上述反應(yīng)完整的化學(xué)反應(yīng)方程式，并說出配平依據(jù)。

（學(xué)生應(yīng)能得出：Mg 元素化合價(jià)升高2價(jià)，S 元素化合價(jià)降低2 價(jià)，所以Mg 和SO2是1∶1 的數(shù)量關(guān)系，再通過元素守恒依次確定MgSO4、H2SO4和H2O的系數(shù)）

師：根據(jù)Mg 元素化合價(jià)升高2 價(jià)，S 元素化合價(jià)降低2價(jià)，為何不是確定Mg和H2SO4是1∶1的數(shù)量關(guān)系？

（學(xué)生應(yīng)能得出：H2SO4中有部分S元素要轉(zhuǎn)移到MgSO4，化合價(jià)不變）

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生建立氧化還原方程式配平的程序，即電子得失守恒→元素守恒，尤其要注意部分做氧化劑或者還原劑的物質(zhì)配平問題。

5.遷移應(yīng)用

師：請(qǐng)?jiān)谙铝袡M線上補(bǔ)充合適的產(chǎn)物，對(duì)方程式進(jìn)行配平，并說出H2O2的作用（氧化劑還是還原劑）。

①H2O2+H2S＝S↓+__________

②H2O2+Cl2＝O2+__________

③H2O2＝H2O+__________

（學(xué)生應(yīng)能得出：方程式①中S元素升價(jià)，H2O2中的O 元素就要降價(jià)到-2 價(jià)，生成H2O；方程式②中O 元素升價(jià)，Cl2中的Cl 元素就要降價(jià)到-1，生成HCl；方程式③中O元素降價(jià)，H2O2中的O元素就要升價(jià)，生成O2）

師：為何大家都不考慮H元素變價(jià)？

（學(xué)生應(yīng)能得出：H 元素的+1 價(jià)為穩(wěn)定價(jià)態(tài)，不易變價(jià)）

【設(shè)計(jì)意圖】強(qiáng)化學(xué)生將化合價(jià)作為工具去分析試劑、找出對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物，以及根據(jù)化合價(jià)升降守恒配平方程式的意識(shí)和能力。

6.深化認(rèn)知

師：對(duì)于上述反應(yīng)②，在不完整書寫方程式的前提下，怎么判斷反應(yīng)物H2O2和Cl2的系數(shù)比？

（學(xué)生應(yīng)能得出：根據(jù)H2O2中O 元素共升2價(jià)，Cl2中Cl元素共降2價(jià)，因此二者1∶1就可滿足化合價(jià)升降相等）

【設(shè)計(jì)意圖】強(qiáng)化氧化還原反應(yīng)的定量本質(zhì)，滲透守恒觀，為關(guān)系式法計(jì)算打下基礎(chǔ)。

（四）第四課時(shí)

1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)

師：結(jié)合給定反應(yīng)，比較MnO2、KMnO4、Cl2氧化性強(qiáng)弱并說明理由。

（學(xué)生有兩種回答：其一，根據(jù)氧化劑氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物可知氧化性KMnO4＞MnO2＞Cl2；其二，根據(jù)KMnO4在常溫下可以氧化濃鹽酸而MnO2需要加熱才能做到可知，氧化性KMnO4＞MnO2）

【設(shè)計(jì)意圖】滲透利用與相同反應(yīng)物反應(yīng)的條件難易程度判斷反應(yīng)物性質(zhì)差異的知識(shí)。

2.總結(jié)經(jīng)驗(yàn)

師：比較Mg、Fe、Cu還原性強(qiáng)弱并說明理由。

（學(xué)生應(yīng)能得出：根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表可知還原性Mg＞Fe＞Cu）

師：金屬活動(dòng)性順序表本質(zhì)就是不同金屬和等濃度等體積的同種非氧化性酸反應(yīng)置換出H2難易程度的體現(xiàn)。

【設(shè)計(jì)意圖】喚醒學(xué)生對(duì)金屬活動(dòng)性順序表的記憶，再次強(qiáng)化其對(duì)控制變量法的理解。

3.形成程序

師：若要通過置換實(shí)驗(yàn)來證明Mg、Fe、Cu還原性強(qiáng)弱，至少要完成多少個(gè)實(shí)驗(yàn)？寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式。

（學(xué)生應(yīng)能得出：Mg+FeCl2=MgCl2+Fe，F(xiàn)e+CuCl2=FeCl2+Cu）

師：根據(jù)已有知識(shí)判斷方程式中物質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱。

（學(xué)生應(yīng)能得出：在氧化性上，CuCl2＞FeCl2＞MgCl2）

【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)轉(zhuǎn)化觀，強(qiáng)化“強(qiáng)制弱”的規(guī)律。

4.建立模型

師：-1價(jià)的Cl是穩(wěn)定價(jià)態(tài)且是最低價(jià)，不可能具有氧化性，那么這三種鹽氧化性強(qiáng)弱的本質(zhì)是什么？

（學(xué)生應(yīng)能得出：本質(zhì)是三種離子在氧化性上的表現(xiàn)，即Cu2+＞Fe2+＞Mg2+）

師：嘗試歸納金屬陽(yáng)離子氧化性與金屬單質(zhì)還原性的關(guān)系。

（學(xué)生應(yīng)能得出：金屬單質(zhì)還原性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)金屬陽(yáng)離子的氧化性就越弱）

【設(shè)計(jì)意圖】結(jié)合金屬活動(dòng)性順序表建立物質(zhì)和離子氧化性、還原性強(qiáng)弱的模型。

5.遷移應(yīng)用

師：結(jié)合今天所學(xué)知識(shí)解釋初三的化學(xué)問題：金屬活動(dòng)性順序表中的氫前金屬為何能和鹽酸反應(yīng)置換出H2，而氫后金屬不行？

（學(xué)生會(huì)有兩種回答：其一，金屬單質(zhì)還原性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)金屬陽(yáng)離子的氧化性就越弱；其二，在氧化性上，氫后金屬陽(yáng)離子＞H+＞氫前金屬陽(yáng)離子。這就表明初三階段學(xué)習(xí)的置換反應(yīng)滿足強(qiáng)氧化劑生成弱氧化劑的規(guī)律）

【設(shè)計(jì)意圖】強(qiáng)化學(xué)生利用陽(yáng)離子氧化性強(qiáng)弱模型來解釋初三教材中相關(guān)結(jié)論的能力，實(shí)現(xiàn)遷移應(yīng)用。

6.深化認(rèn)知

師：請(qǐng)解釋往AgNO3和Cu(NO3)2混合液中加入少量鐵粉的反應(yīng)先后問題。

（學(xué)生應(yīng)能得出：在氧化性上Ag+＞Cu2+，因此少量鐵粉會(huì)先和Ag+發(fā)生氧化還原反應(yīng)）

師：這就從本質(zhì)上解決了氧化還原反應(yīng)的先后問題，而不是像初三那樣解釋：如果鐵置換出銅，銅也會(huì)繼續(xù)置換出銀，所以是先置換出銀。

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生自覺利用陽(yáng)離子氧化性強(qiáng)弱模型來解釋反應(yīng)先后的問題。

五、總結(jié)

其一，筆者以“氧化還原反應(yīng)”的學(xué)科大概念為統(tǒng)領(lǐng)，創(chuàng)設(shè)驅(qū)動(dòng)問題情境，充分體現(xiàn)“以知識(shí)為載體、以能力為主線、以素養(yǎng)為目標(biāo)”的設(shè)計(jì)思想，使知識(shí)鞏固、方法訓(xùn)練與能力提升成為統(tǒng)一的過程。這些問題情境，既要用腦分析預(yù)測(cè)，又要用手寫出符號(hào)表征，還要用口說出依據(jù)，有效避免了“為了概念而講概念”的教學(xué)誤區(qū)。

其二，該大單元設(shè)計(jì)的核心教學(xué)目標(biāo)是建立從氧化還原的視角分析問題的學(xué)科模型。教學(xué)中，筆者基于問題情境開展“建立模型→運(yùn)用模型→完善模型”教學(xué)，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)從給定角度來思考問題到不給方向自覺分析問題的轉(zhuǎn)變。

其三，建立“氧化還原反應(yīng)”的概念并不是該大單元教學(xué)的核心目標(biāo)，讓學(xué)生透過元素穩(wěn)定價(jià)態(tài)識(shí)別性質(zhì)并能在陌生情境中結(jié)合氧化還原分析反應(yīng)類型才是核心目標(biāo)?？上驳氖牵诖舜谓虒W(xué)后筆者發(fā)現(xiàn)，在元素化合物后續(xù)教學(xué)中，凡是與氧化還原反應(yīng)相關(guān)的問題，學(xué)生均表現(xiàn)良好，基本實(shí)現(xiàn)了“基礎(chǔ)知識(shí)→活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)→核心觀念→認(rèn)識(shí)方式→學(xué)科素養(yǎng)”的轉(zhuǎn)變。