唐文军

【摘 要】氧化还原反应理论在高中化学中有着非常重要的地位，但对氧化还原反应理论，学生掌握起来却有很大的难度。所以在进行氧化还原反应理论教学设计时，如果能充分考虑到学生认知的迁移，就会使学生既能较容易、透彻地掌握这一理论的实质，又能使学生在大脑中构建出合理、清晰的化学认知结构框 架，还能使学生通过创造性地运用认知迁移解决实际问题。

【关键词】物质变化；物质作用；物质性质；物质变化结果还原性

一、从认识的三个角度作好学生思维的过渡

一氧化碳被氧化，氧化铁被还原（很清楚，因为初中就提到一氧化碳有还原性） +3价Fe元素被还原，元素C的化合价由+2价升高到+4价，C被氧化。要认识一个氧化还原反应的实质，就要以物质结构理论为出发点，认清与反应有关物质的构成微粒，并能从三个角度（物质、元素、微粒）来解读四对概念，是学生认知迁移的关键。

过渡过程：物质 → 元素 → 微粒

（宏观） （桥梁） （微观）

以氧化还原反应理论中的一对概念为核心，就能帮助学生突破认识该理论实质的障碍，由于氧化性和还原性是物质性质的两个重要方面，因此，可以把氧化性和还原性这对概念确立为氧化还原反应理论的核心。通过仔细深入地剖析这对概念的内涵，使学生学会应用理论。应用理论解决实际问题才是学生认识迁移的目的。这就要求在化学教学设计中要做到：

（一）使学生的认识简明扼要

氧化性：微粒夺得电子的性质，元素价态降低的性质；还原性：微粒失去电子的性质，元素价态升高的性质。

（二）使学生学会对有无氧化性和还原性的判断。

从组成物质元素价态的角度认识有无氧化性和還原性：当元素处于最高价态时只具有氧化性，如+6价S；当元素处于最低价态时只具有还原性，如-2价S；当元素处于中间价态时既有氧化性又有还原性，如+4价S。这种认识若不知道硫原子结构，就不知道最高价和最低价。并且这种认识是片面的，只是从一种元素的角度去认识物质的性质，因为化合物是由多种元素组成的，物质的性质并不是由一种元素决定的。如H，S的性质，主要表现还原性。

从构成物质的微粒结构去认识有无氧化性和还原性。从附图可见，Mg2+只有氧化性，Cl-只有还原性，Fe只有还原性，Fe2+既有氧化性又有还原性。

附图微粒结构又如，S042-为正四面体结构，很难表现出+6价S的氧化性；而H2S04分子具有强氧化性，这是结构决定的。上述两种判断只是对物质有无氧化性和还原性的简单判断，不能说明氧化性和还原性的强弱问题，因为有氧化性，在反应中不一定能表现出来，还原性也是如此。但学会有无氧化性和还原性的判断是学会对物质氧化性、还原性强弱判断的基础。

（三）使学生学会对物质氧化性、还原性强弱的判断及其应用。

1.用金属活动性判断金属及其阳离子氧化性还原性的强弱

金属活动性表：

K Ca Na Mg AI Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au

还原性：从左到右，由强到弱；

对应的阳离

K+ Na+ Al3+ Fe2+ Pb2+ Cu2+ Ag+…

氧化性：从左到右，由弱到强；

应用的思维迁移过程： 例如，有反应Fe+CuSO4==FeSO4+Cu有还原性：Fe>Cu、氧化性：Cu2+>Fe2+，就一定有反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu 利用金属活动性只是作为判断氧化性还原性的强弱的引入方式。

结论：氧化剂（氧化性）+还原剂（还原性）=还原产物+氧化产物在同一反应中：氧化性强弱是： 氧化剂>氧化产物还原性强弱是：还原剂>还原产物；

2.应用元素周期律判断氧化性和还原性的强弱

对同周期元素：还原性：Na>Mg>Al；氧化性：№+ Cl-。对同主族元素：

Li Na K Rb Cs 还原性增强

Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+ 氧化性减弱

F2 Cl2 Br2 I2 氧化性减弱

F- Cl- Br- I- 还原性增强

应用元素周期律的思维迁移过程：如还原性：F-

Cl-就可推出应该也有反应：MnO2 +4HBr（浓）===MnBr2 +Br2↑+2H20而分清氧化剂、还原剂之间能否发生氧化还原反应，产物是什么，是学好无机化学中元素化合物知识的关键之一。这就要求依据氧化还原反应理论，用思维的迁移来推断氧化还原反应，而不应死记硬背化学方程式。

3.也可用反应条件及反应的难易程度，来判断氧化性和还原性的相对强弱

对在一定条件下能基本进行到底的反应，要使学生会判断氧化性和还原性的强弱。氧化剂的氧化性总是大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性总是大于还原产物的还原性，即氧化还原反应是强强制弱弱的反应。

二、在进行其他相关课教学设计时，要设法促进学生认知的迁移

对于书写有离子参加的氧化还原反应化学方程式，很多学生是依靠死记硬背来完成的。他们的方法是先背会化学方程式，再把化学方程式改写成离子方程式，认知结构因果颠倒。他们不会应用学到的理论知识直接按反应的实质来书写离子方程式。因此，书写有离子参加的氧化还原反应方程式是中学化学教学中最难处理的知识点。所以在教学设计中应注重整理学生的认知结构；促进学生认知的迁移。例如，在KMn04酸性溶液中加入FeS04溶液，写出其离子反应方程式可按以下过程书写：

（1）从反应微粒到产物微粒：Mn04-十Fe2+十Mn2+ +Fe3+ （2）使电子得失数相等：Mn04一十5Fe2+→Mn2+ +5Fe3+ （3）使方程式两侧电荷守衡：8H+ +Mn04一十5Fe2+ →Mn2++5 Fe3+（酸性溶液用H+、碱性溶液用OH-平衡电荷）（4）使方程式两侧原子守衡：8H++MnO4一+5Fe2+===Mn2++5Fe3++4H20（只看H原子，如果一侧为H+，则另一侧为H2O；如果一侧为OH-，则另一侧也为H2O）（5）检查0原子（若书写正确，O原子必然守恒）。化学方程式为：2KMn04+lOFeS04 +8H2S04===K2S04+2MnS04+5Fe2（S04）3+8H20。

这个化学方程式表面上看是很复杂的，要记忆它就困难了，再说记忆它也根本没必要。如果我们做好了学生认知的迁移，使其思维直指物质变化的本质即还原反应：Mn04-→Mn2+和氧化反应：Fe2+ →Fe3+这一反应的两个方面，再通过电子守恒：电荷守恒、原子守恒的逻辑性认知，就简单多了。促进学生认知迁移的结果是使学生认识某一氧化还原反应的过程成為逻辑性认识的过程，学生在分析解决问题时就会很自然地应用这一逻辑过程。

（2）在积累元素化合物性质知识的过程中，促进学生认知的迁移对学生认知迁移过程示例：

例如，已知反应：2Fe3++2I-=2Fe2++I2S02+I2+2H2O=SO42一十2I-+4H+就可推出反应；2Fe3++S02+2H20=2Fe2++S042-+4H+即：氧化性的强弱为Fe3+>I2>S042-；还原性的强弱为SO2>I->Fe2+。

促进学生认知迁移的结果是使学生在积累元素化合物知识的过程中，思维是一种开放状态和发散状态，新知识能够在原有的知识结构中得以融合，能充分利用原有认知结构对新知识的固定作用，有利于实行认知结构的同化和顺应。

（3）在概括和总结物质性质的过程中，促进学生认知的迁移

对学生认知迁移过程示例：例如，在总结SO2的还原性时，从两个方面着手，直指变化的微粒和生成的微粒。一个方面，SO2（氧化剂）失去电子→化合价升高→S03（在水溶液中变为SO42一）另一方面，找出在一定条件下能氧化SO2的氧化剂。（1）和活泼非金属单质的反应（如02和X2等）：2S02+02？圹2S03（气体间的反应较难，在水中反应容易进行）2S02+02+2H20=2S042-+4H+S02+2H20+X2=S042-+2X-+4H+（Cl2、Br2、I2都可反应）。（2）和强氧化性的酸反应：3SO2+2N03-+2H20===3S042-十2NO+4H+SO2+HC10+H2O===SO42一十Cl-+3H+（3）和具有较强氧化性的盐在水溶液中反应：S02+2Fe3++2H20===S042-+2Fe2++4H+5S02+2Mn04一+2H20===5S042-+2Mn2++4H+ （4）和具有氧化性的氧化物反应；S02+H202

===S042-十2H+ S02+N02===SO3+NO。

促进学生认知迁移的结果是使学生构建的物质性质知识的结构具有逻辑性，是按知识的上下位关系，按包摄性由大到小排列构建的层次性知识的结构，并具有与相关的知识间横向相联系的知识结构，即有利于学生构建知识网络。

（4）在解决电化学等问题时，促进学生认知的迁移对学生认知迁移过程示例：

例如，碱性锌锰干电池：CO为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用的稀土金属材料为电极。

在写电极反应式时（无论是原电池还是电解池），以氧化还原反应理论为依据，利用氧化还原反应的两个方面，直指反应的实质（反应微粒到产物粒），使电子得失数守恒，使方程式两侧电荷守衡使方程式两侧原子守衡。

三、结语

通过解决实际问题迁移学生的认知，是培养学生解决实际问题的主要途径。以学生认知迁移为核心的教学设计理念，是以氧化还原、溶液理论，物质结构理论，元素化合物知识系统为三条主线交织成的立体式、逻辑性的化学认知结构，这种认识结构能充分发展学生的思维，学生形成这样的化学认知结构是形成创造性思维的源泉。

参考文献：

[1]仇兴叶.“氧化还原反应”学习困难成因分析与教学策略研究[D].济南：山东师范大学，2015.

[2]付春刚.高中化学氧化还原反应教学设计与实践研究[D].济南：山东师范大学，2011.

[3]谢巧兵.高中生“氧化还原反应”知识学习中错误成因及对策研究[D].南京：南京师范大学，2014.