从系统的角度对化学反应的知识进行建构——化学反应系统化知识.DOC

从系统的角度对化学反应的知识进行建构（1） ——化学反应系统化知识的建立 HYPERLINK "/browse_document.jsp" \l "#" 江敏 【专题名称】 HYPERLINK "/browse_document.jsp" \l "#" 中学化学教与学【专 题 号】G37【复印期号】2012年11期【原文出处】《 HYPERLINK "/browse_document.jsp" \l "#" 中学化学教学参考》(西安)2012年7期第3～8页【作者简介】江敏，江苏南京市金陵中学（210005）。 ????“横看成岭侧成峰，远近高低各不同。不识庐山真面目，只缘身在此山中。”是诗人更是哲人的苏轼，在此表达的不仅是困于庐山自然景观的无奈，更是对事物进行宏观鸟瞰的向往，其中蕴含着的深刻哲理和我们研究化学教学过程时的情境有相通之处。当我们置身于纷繁的化学反应之中，既为千姿百态、丰富多彩的反应过程而感叹，又为其繁杂而困扰。如果从系统的角度——一种鸟瞰式的视角，对中学化学所涉及的基本反应过程进行梳理，就会发现化学反应变得有序而有趣：化学反应的发生既是具体物质性质使然，又是该物质存在于系统中的系统行为的必然结果。????在教学实践中，对化学反应系统的认识始于氧化还原反应，而对氧化还原反应系统的构建和理解，从学生的可接受性角度，则是从一种教学策略开始的。????一、氧化还原反应概念体系的建立????在化学学习中，氧化还原反应的相关概念和反应过程是教学过程的重点，其中会涉及几组具有对称关系的概念，如图1所示。 ???? 在实际的学习过程中，如果只是单纯凭借记忆，学生往往会将对应的概念混淆。例如元素的化合价升高，反应过程中该元素失去电子，发生的是“氧化”反应，但是有些学生却错误地将此元素对应的物质关联为是“氧化剂”，同时这还将导致另一组呈对称性的概念出现相似的错误，即元素的化合价降低，表明该元素得到电子，对应的物质却错误地是“还原剂”等诸如此类的失误。????作为一种教学策略，可以发现氧化还原反应概念中最具有形象意义的词汇，就是“升高”和“降低”。借用纵坐标，学生们可以比照课本中氧化还原反应的相关概念，一一对号入座。如元素A在反应中化合价“降低”，即为“被还原”；反应前A元素存在的物质为“氧化剂”，反应后的产物为“还原产物”；氧化剂具有“氧化性”，还原产物具有“还原性”；氧化剂转化为还原产物的过程称之为“还原反应”（见图2）。 ????伴随着元素A的化合价“升高”，必有元素B的化合价“降低”。仿照元素A的相关概念与纵坐标的对应关系，不难得到相似的具有对称性的图示。再将元素A和元素B以纵坐标维系着的概念体系联结起来，即还原剂失去的电子转移给氧化剂，此两种物质就同时转化为可以稳定共存的“氧化产物”和“还原产物”。电子转移表现出元素化合价的升降，使得氧化还原反应中的物质变化过程就像进行着有趣的“跷跷板”游戏（见图3）。????????借此“跷跷板”的直观表达，学生们不难理解：在同一反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性强于还原产物的还原性。????同时，当学生们从专注于概念的表达转向对概念的审视以后，他们惊奇地发现，在概念图中，反应前后与高价态相关联的概念均冠以“氧化”，而与低价态相关联的概念均被称之为“还原”。如图4所示，如此表达的概念体系不仅帮助学生们摆脱在氧化还原概念的记忆中容易混淆的苦恼，还赋予所谓“失高氧，得低还”（已然不需要记口诀了）以直观而有意义的内涵。????????如果进一步将各元素在反应前后的化合价变化趋势（升高即标注“↑”，降低则标注“↓”）表示在相应元素的上方，并相连接，这就是该氧化还原反应的电子转移方向。如图5所示，若将此氧化还原反应构建为原电池时，即为外电路电子的流向，亦即，Zn将是电池的负极（既是导体又是负极反应材料），而H+是电池的正极反应物（此时需要外加导体）。????????这样具有形象性的纵坐标的出现，解决了在原电池学习中困扰学生的对电极区分和氧化、还原反应判别的难题，从而有效地降低了学生的认知负担。????从教学的系统性角度看，在氧化还原反应的课程体系中，对高一阶段氧化还原反应概念的学习要求，应该比较快地从对反应中各元素独立的氧化或还原行为的分析（所谓“双线桥”）过渡到对反应中氧化还原反应的联系与电子转移（即“单线桥”），这将是学习电化学（也是知识在社会生活中的应用）的重要知识基础。????从学生的知识掌握角度看，对氧化还原反应概念的理解是有层次地逐渐深入的，这也将是教师组织教学活动时的清晰思维脉络：正确判断化合物中元素的化合价，化合价高低与氧化还原概念的关联，物质的氧化性或还原性相对强弱的判断，利用氧化还原反应构筑原电池的过程。????