预测与推理：基于核心素养的探究式教学路径设计——以氧化还原反应“归中与岐化”为例

季宝璋

余杭中学  

【摘要】

“温故而知新”是赋予复习课的神圣使命，怎样“温故”，如何“求新”，是复习课教学设计中的二大命题。然而，大多数复习课重知识简单回顾，轻教学内容的呈现方式，重讲题练题，轻学习过程的优化设计。为此，本文以高三化学氧化还原反应中的“归中与岐化”小专题复习为例，通过情景创设，问题引导，实验探究，模型建构，实现固化知识、激活思维、过程体验、能力提升，潜移默化中，渗透培养学生宏观辩识与微观探析、证据推理和模型认识、实验探究和创新精神等核心素养。

【关键词】

预测与推理  核心素养 探究式教学  路径设计

【正文】

    平常的复习课，更多的是知识的简单重复，或是练习的铺天盖地，“知识复讲、以练代习”成为很多复习课教学设计的代名词，“重知识、轻过程、弱能力”的传统复习课模式，已不能适应新课程改革背景下学生核心素养的培养。为此，本人结合多年的高三复习教学经验，以氧化还原反应“归中与岐化”教学为例，谈谈如何基于核心素养下，做探究式复习教学设计创新。

     氧化还原反应，是中学化学最重要、最常见的反应类型，氧化还原反应概念教学中体出了转化观、守恒观等重要的化学思想，一直以来，氧化还原反应也是高考、选考的高频考点，其中，同一元素的氧化还原，即“归中和岐化反应”，在浙江选考中出现频率很高，为此，笔者认为将氧化还原反应的“归中和岐化”作一个小专题复习，融合知识，探究规律，构建模型，对学生掌握此类问题，并能解决类似问题有着较大的意义。下面，基于化学学科核心素从情境引入，通过实验探究，依据证据推理，构建规律模型，并进行迁移应用等环节进行教学设计。

一、创设情境，透过宏观现象，探析微观变化，深化概念理解。

环节一、揭密魔术，引入概念。

路径设计：

 

  1.预测：下列实验现象，揭密其变化原理。

  2.推理：完成下列问题链

（1）加碘盐中碘元素的存在形态？

（2）变化①中什么物质遇淀粉变蓝色？加碘盐中含有这种成份吗？若没有，该物质从何而来？溶液中发生了什么变化？

（3）变化②中溶液变色的原因？发生了什么反应？

3.分析：引导学生用离子反应方程式表述发生的离子反应

4.结论：从氧化还原反应的视角，分析该类离子反应的特点，从而得出概念：

归中反应：同种元素的不同化合物间发生的氧化还原反应（“高价＋低价→中间价”）

歧化反应：同一物质中同一价态的同一元素发生的氧化还原反应（“中间价→高价＋低价”）

5.整理归纳教材中常见的归中和岐化反应，并思考发生这些反应的元素价态的特点，得出多价态元素具有“归中和岐化”这一普通现象。

   “归中和岐化”的概念在大多数教学处理中，常常被简单描述，熟记概念，或在练习讲解中一笔带过，这种讲授式、灌输性的传统手段，缺乏知识主动建构和认识过程，学生无法感知概念的实质和内涵，对概念的理解也是属于浅层次的，本环节的教学设计，突出体现宏观辨识与微观探析核心素养，层层深入引出概念。

首先，真实的实验情境，直观的实验现象，更便以学生观察、辨析一定条件下物质的形态及变化的宏观现象；

其次，从微粒视角去分析宏观现象，更有利于揭示物质变化的原因，教学中设计一系列问题链讨论，在分析原理过程中，引导学生从微观粒子的角度入手，溶液中存在哪些离子？哪些离子发生了反应？离子反应后又产生了哪些新微粒？

最后，能用符号去表征变化过程，更形象去理解物质变化的过程，教学中在分析微粒反应的基本上，引导学生写出转化过程的离子方程式，让学生清析掌握 物质变化的过程和实质。

通过宏观现象的辩识，发现问题,并展开问题探究,引导学生从微观粒子的角

度去分析物质发生变化的实质,进一步了解氧化还原反应价态转化的规律，也更为形象地描述归中和岐化的特点，形成归中和岐化的概念。另外，通过寻找教材中常见的归中和岐化反应，一方面对概念的进一步应用，另一方面能根据物质的微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质和可能发生的变化。并且对碘酸根离子、碘离子能在酸性条件下归中，碘单质能在碱性条件下岐化，为后续探究转化规律埋下了伏笔。

二、设计实验，基于证据推理，探究转化规律，构建变化模型。

环节二、实验探究，探寻规律。

路径设计：

 

1.预测现象：向Na2S、Na2SO3的混合溶液中滴加稀H2SO4，产生黄色沉淀。

  2.提出假设:依据实现现象，讨论可能发生的哪些反应？为什么？

①S2-和SO32-  ②S2-和SO42-  ③SO42-和SO32-  ┅┅

  3.验证假设：根据价态转化规律，否定③的可能，设计实验，验证②的可能。

  4.得出结论：2S2- +  SO32-  + 6H+= 3S↓ + 3H2O

  5.形成规律：硫元素的邻位价态转化律和只靠拢不相交的归中律。

硫及其化合物的相互转化，是氧化还原反应归中和岐化的典型案例，以往教学中我们侧重结论告知和规律识记，忽略认识规律、探究规律的过程，本节课在设计中，基于证据推理和模型认识、实验探究和创新意识核心素养展开教学。

（一）引导学生发现和提出有探究价值的化学问题，例如：课堂中学生提出了为什么SO42-不具强氧化性？是不是在所有环境下SO42-都不能与S2-反应？而这

些来自学生提出的生成性问题，能让课堂激起更多的浪花，推动学习认识更加深入。

（二）能依据探究目，设计并优化实验方案，并完成实验过程，上述三种溶液混合实验，可改变试剂的滴加顺序，可达到不同的实验目的，优化设计方案，使实验操作得以充分利用，既简化实验，又培养学生创新精神。

（三）通过对实验信息的处理、加工，辨析真伪，尊重实事，得出结论；一方面感体验 “假设-验证-结论”实验探究过程，另一方面又能培养学生独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。

引导学生实验探究与创新，从现象到本质（宏微结合），用变化与平衡思想，进行假设推理，系统整合，建立研究化学的思维模型，形成终身学习、探索未知、崇尚真理、追求真理的意识！

    三、联系实际，通过问题解决，验证变化规律，固化模型认识

环节三、问题解决，构建模型。

    路径设计：

 

  展示硫元素的价态坐标图，结合转化规律，解决下列问题。

 

预测：根据价态图及转化规律，判断并思考

①试管内壁附着的硫单质，可否用热NaOH溶液除去？其原理是？

②SO2、H2S可否用浓硫酸干燥？若能，写出可能发生的反应方程式？

③Na2S2O3溶液中滴加稀硫酸，有何现象？写出相关反应的离子方程式。

推理：组织学生根据氧化还原反应中的“归中律、岐化律”进行思考分析，并用微观符号来表征其变化原理。

结论：形成并完善硫其及化合物转化网络，掌握邻位价态相互转化、只靠拢不相交的归中规律等氧化还原反应理论知识。

组织学生利用硫元素的价态转化规律，提出新问题，展开问题讨论、对话交流和原理辨析，通过实验手段或已有知识，收集相关证据，不断地进行交流与碰撞，充分体现了证据推理和模型认识的核心素养。

  （一）硫单质与氢氧化钠的反应时，是否会产生硫酸根离子，可迁移应用环节二的探究方法,引导学生提出假设，并设计实验验证假设，从而得出正确结论，通过证据采集，原理分析，证实硫元素邻位价态的相互转化规律，构建转化模型。

  （二）可用浓硫酸来干燥SO2，可得出SO2（强还原性）和浓硫酸(强氧化性)不发生化学反应？为什么？引导学生从价态去分析，从而再一次验证有中间价态才能归中、只靠拢不相交的规律。

  （三）Na2S2O3实验出现在实验化学中，但学生的印象不深刻，若有，也是对反应方程式的死记硬背，在本节课的背景下，组织学生再认识、再讨论、再理解发，引导从价态转化规律，分析Na2S2O3与稀硫酸反应产物，在基于宏观现象基础上，通过证据推理，原理分析，明确微观粒子间的转化实质。

   基于证据进行分析推理, 对物质的性质及其变化提出可能的假设，从假设出发，设计实验，收集相关证据，证实或证伪假设，真正理解物质性质和变化规律，通过收集各类证据的证实，让学生对结论认识更具说服力。物质的性质和变化是跟条件、环境相关的，通过一个反应，多种可能的存在，让学生明白物质转化的相对性，对物质变化有更全面、更科学的认识。能用多种模型来描述和解释化学现象,预测物质及其变化的可能结果;能依据物及其变化的信息建构模型,建立解决复杂化学问题的思维框架。

四、迁移应用，体验探究过程，提升应用能力，培育科学精神

环节四、迁移拓展，应用规律。

    路径设计：

 

  1.结合氯的价态图，创设应用场景，利用“归中反应”设计实验室获取氯气的可能途径，用化这方程式表示。

  2.解决问题，提出可能性方案，并分析评价方案的可行性。

途径1: Cl- + HClO + H+= Cl2↑ + H2O

途径2: 5Cl- + ClO3- + 6H+= 3Cl2↑ + 3H2O

途径3: 3Cl- + ClO2- + 4H+= 2Cl2↑ + 2H2O

途径4:  -----

  3.链接选考，利用模型认识和转化规律，解决选考试题，拓展能力。

如果说一节课的高潮是什么？我觉得是获取知识和提升能力后，能将所学加以迁移和运用，在新情境下能发现新问题、解决新问题。因此，本节课最后一个环节才是本节课的亮点，更能彰显复习课教学设计的价值和魅力。

（一）教学设计上内容要系列化，有层次；依据学生学习的特点，由浅人深，由易到难，从已知到未知，实现迁移的重要条件是已有知识与新课题之间的相同点，例如：硫具有归中和岐化的价态转化规律，那么氯、氮等其他类似的非金属元素也应该具有相似的转化规律，利用学生已构建的转化模型，解决从归中和岐化的角度去获得制备氯气的新途径，从而让构建的模型得以灵活应用，培育学生的科学思维和创新精神。

（二）教学次序要合理化，递进性；尽量在回忆旧知识的基础上引出新知识，构建知识和能力模型，然后将模型得以迁移应用，最佳的序列要反映知识的逻辑结构，体现不断分化和融会贯通的原则，本节课设计中先从常见反应入手，然后再组织常见元素的不常见反应探究，最后，再组织选考中新情境、新问题的研究，这样的教学次序有利于学生获得知识，也有利于促进概念、原理的学习迁移作用。

基于核心素养的探究式复习，是以学生为主体，以复习内容的载体，通过情境创设，组织问题探究，进行证据推理和原理分析，从而构建知识体系和能力模型，达到“复而习得、复而复得”的目的。

【参考文献】

1. 余文森  核心素养导向的课堂教学 上海教育出版社，2017年7月出版

2. 赖琛虹  基于核心素养培养的高中化学教学研究[J].福建基础教育研究，2016，05

3. 普通高中化学课程标准  2017年版