高中化学教师视野下氧化还原反应教学与研究

肖梅

（贵阳为明国际学校 贵州 贵阳 550018）

摘要：作为一名一线高中化学教师，不仅需要帮助学生解决知识学习的问题还要具有前沿的科学视野，能带领学生领略知识的浩瀚及对社会举足轻重的作用。本文就以高中化学重要基础概念——“氧化还原反应”为例，展现一名一线高中化学教师在教学、研究中对氧化还原反应的理解及展望。以自身的感染促进学生宏观辨识与微观探析、科学态度与社会责任等化学学科核心素养的发展。

关键词:教师视野;氧化还原反应;核心素养

一、氧化还原反应教学中学生的问题

氧化还原反应是高中化学必修课程中重要的概念原理，概念多、抽象，理论性强。检索梳理相关文献发现，在氧化还原反应的教学中教师都遇到了很多具有共性的教学问题：1. 学生在学习化合价视角下的氧化还原概念之前已经形成了孤立的思维模型。高一学生通过化合价变化判断氧化还原反应，不能与初中已学的得失氧角度下的氧化和还原之间建立联系。2. 学生在初中缺乏对微粒特别是原子、离子中电子的微观认识，因此无法正确判断氧化还原反应中电子的得失及转移的方向，无法让化合价升降与得失电子联系起来。无法正确计算转移电子数目，得失电子数目无法联系或不考虑参加反应的原子数等。

二、氧化还原反应概念变迁的相关理解

氧化还原反应由得氧失氧角度转变为化合价（氧化数）角度，是一个思维上的飞跃，实际上是一个概念含义的拓展（如图1）。是学生在学习氧化还原反应时的第一个认知冲突。在我们生活中随着时代的发展，这样的现象很常见。地名包含的地域扩大或沿用，成语意义的变化。例如作为教师很熟悉“教学相长”含义的扩大等，虽有所不同，但都体现了对文化的继承及改造。例举一些反应实例（如图2），从这一角度，学生很容易理解并在原有的氧化还原反应思维模型基础上理解氧化还原反应含义的新内容。

化合价升降

（得失电子）

发 展

图1

三、氧化还原反应研究的现在及未来

搜索“氧化还原”关键词，2005年氧化还原研究成果较以往多了一倍多。因此检索自2005年至今在各化学应用的领域，其中环境科学与资源利用学科24篇、化学20篇、 无机化工19篇、材料科学15篇、有机化工12篇、电力工业11篇、肿瘤学9篇、轻工业手工业8篇、金属学及金属工艺6篇、地质学5篇等，共188条结果。其学科来看涉及生活方方面面。

其中较为突出的，氧化还原反应已经涉及到生物分子层面的研究。氧化还原信号自2018年收录为生物物理学名词，是指细胞膜以及细胞内分子的氧化还原反应，导致发生结构或构象的改变，从而在细胞的信号传导、基因转录等过程中发挥重要的调控功能。研究表明细胞的氧化还原稳态与细胞功能有相关性。而机体内总是存在提供和接受电子的成对分子起到缓冲剂的作用，使体内呈现氧化还原稳态。这可能也是抗氧化剂的临床试验没有证明其对健康的效益。但在此基础上的研究却促成了氨基酸修饰、糖尿病并发症、肿瘤代谢机制研究及多种氧化还原探针的应用。

其次在材料方面，石墨烯这样的新材料已经渗入到我们生活的方方面面，在陶瓷、塑料、涂料、冶金、电子器件、电池、医药等等行业，其原因是其生产成本低、原料丰富及其优良性能等。制备石墨烯的重要方法中均涉及氧化还原反应。其中不乏多项氧化还原法制备石墨烯被评为国际先进水平成果。

在环境保护和治理方面，氧化还原在废气、废水处理及检测均有大量运用，特别是含氮、含磷、有机废水、废气。常利用电解法、氧化还原反应的闭合循环工艺路线等达到清洁目的。

目前最突出的在于理论方面借助计算机手段模拟化学反应机制的不断深入，揭示更多氧化还原反应的过程，依据理论指导实践，在社会各方面起到更积极的作用。同时关于生物分子层面上氧化还原反应的研究也一定不会止步，同样结合计算机手段，最终会找到抗氧化剂作用于人体从而达到效益的途径，为人类造福。相信在氧化还原反应这一成熟、完善的理论指导下，社会会越来越进步，人民生活越来越美好、便捷、绿色。

氧化还原反应在课本的第一章呈现，是高中阶段的重要的理论概念，概念抽象。作为一名一线的化学教师，在高一本节教学中主要实现学生在微观探析中有质的认识，能形成“宏观-微观-符号”三重表征外，也能通过对氧化还原反应与STSE及未来发展等的了解，促进学生证据推理与模型认知、科学态度与社会责任等化学学科核心素养的发展。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018; 4

[2] 王晶,毕华林主编.普通高中课程标准实验教科书.化学1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2019：20-23

[3] 华蕾.创造有效教学的支点——《进一步认识“氧化还原反应”》的教后反思[J].教育教学论坛,2020（4）:366-367

[4] 王澄 孟献华.基于“模型认知”的氧化还原反应教学研究[J].化学教育学,2021(2):34-38

[5] 刘漪沦,孙静,刘月明.氧化还原状态与细胞信号传导.成都医学院学报,2009(6):127-131

[6] 周宗灿.氧化还原信号和氧化应激/还原应激.毒理学杂志.2015(2):1

肖梅 1991年生性别女籍贯贵州省贵阳市，贵州师范大学学科教学（化学）硕士研究生毕业。现为中教一级。肖梅（1991年1月），女，汉族，籍贯贵州省贵阳市，硕士研究生，中教二级，高中化学教学