《氧化剂和还原剂》教学设计

《氧化剂和还原剂》教学设计北京师范大学二附中全芙君（一）指导思想与理论依据V形图是一种帮助学生理解知识结构及形成知识过程的方法。简单地说就是针对关键问题，先做概念的准备，体现在科学探究活动中就是要查阅书刊及其他信息源，以便弄清楚什么是已经为人所知的东西。再次，科学探究活动中要设计调研方案，根据实验来检验已经为人所知的东西。最后要对记录进行更改形成知识，实际的科学探究活动就是要运用各种手段来搜集、分析和解读数据，并得出答案解释和预测。[1]V形启发图的形成能帮助学生理解实验室作业的意义，提出的关键问题能够激发学生尽最大努力思维，使他们既认识到形成知识是一个复杂的活动，又认识到他们能掌握这种形成知识的过程。[2]（二）教学背景分析1．教学内容分析本节课是人教版高中《化学Ⅰ（必修）》中第二章化学物质及其变化第三节氧化还原的第2课时内容。本章是连接义务教育阶段化学和高中化学的纽带和桥梁。对于发展学生的科学素养，引导学生有效进行整个高中阶段的化学学习并奠定基础，具有非常重要的承前启后作用。本节内容要引导学生从新的角度更本质更特征地认识氧化还原反应。那么本课时内容氧化剂和还原剂的判断则显得尤为重要，它将贯穿整个高中部分元素化合物知识的学习。因此这节课的重心不是让学生知道哪些是常见的氧化剂，哪些是常见的还原剂，而是让学生自己通过已有经验和实验来判断，从而深化对氧化还原反应的认识，发现氧化剂、还原剂的判断规律及其运用。2．学生情况分析（1）知识基础学生通过课时1的学习已经能从化合价变化的分类标准认识氧化还原反应，初步理解此类反应的本质是电子转移并能从该角度定义氧化剂和还原剂，初步了解氧化还原反应对人类社会的利弊。结合初中的知识，学生能说出一些氧化剂和还原剂，但不多也不成规律。（2）实验技能基础学生来自各个初中学校，实验的动手能力和探究能力参差不齐，但经过一个多月的前期学习，尤其是化学实验基本方法和离子反应两节实验课的教学后，学生的动手能力和实验设计思想有一定提高。（三）本课教学目标设计1.基本目标知识目标：对于简单的氧化还原反应，能够找出氧化剂和还原剂；能列举中学阶段常见的氧化剂和还原剂。能力目标：学会用化合价来判断物质可能具有的氧化性和还原性；体会验证物质氧化性和还原性的实验设计思路。情感目标：通过有关化学实验，初步学会运用以实验为基础的实证研究方法。激发探究欲望，体验科学探究过程。2.开放性目标知识目标：能从原子结构、已知的化学反应、化合价等多角度判断物质的氧化还原性；初步学会从氧化还原反应的视角研究物质的化学性质；能运用分类法对常见的氧化剂和还原剂进行分类。能力目标：在验证物质的氧化性和还原性实验中，能优化实验方案，选择可能出现鲜明实验现象的药品组合，并从中提升实验技巧和反思不足。情感目标：体验实验过程中挑战的刺激与成功的喜悦。3.教学重点的分析与确定由于在今后的元素化合物知识学习中，运用氧化还原观来分析物质的性质和变化会贯穿始终，因此本节课的重点确定为：学生通过理论探究及实验探究，列举出常见的氧化剂和还原剂，并学会从多角度判断物质的氧化性和还原性，尤其是借助化合价的手段来判断的方法。4.教学难点的分析与确定学生过去接触实验探究的机会毕竟有限，也很少一次用多种药品来实验，而且有一些药品是第一次接触。开放性和自主性如此大的课可能是第一次接触，所以难度较大。本节课的难点确定为：研究所给物质的氧化性和还原性的实验探究。5.教学方法与手段实验探究法、讨论法（四）教学过程与教学资源设计1.教学流程图本节课采取的思路是：先让学生回顾已有知识寻找规律→设计验证氧化剂、还原剂的实验方案→借助点滴板和滴管完成简单的验证实验→依据实验结论提升知识。实施时我在平行班中采取了两种方案，其中方案Ⅰ逐步给学生提供台阶，将整个探究过程分为两步，先寻找氧化剂并验证，再寻找还原剂；方案Ⅱ则显得开放度和综合度更大，学生同时考虑氧化剂和还原剂的验证方案。2.教学资源的开放性措施本节课选用和开发的教学资源主要体现在2个方面上：一是演示实验：①果蔬汁久置变色→加Vc后又恢复原色。该实验选取生活中常见的物质及其变化作为课堂的引入，既体现了化学与STS的联系，又创设了一个很好的问题情景，初步从氧化还原反应的视角研究物质的化学性质。②验证Na2SO3既具有氧化性又具有还原性的实验。它是对前面的理论探究和实验探究内容的升华，学生既要会应用化合价来判断物质的氧化还原性，又要吸取刚做实验经验，快速设计实验方案。此时学生不仅要知道应找常见的氧化剂来检验Na2SO3的还原性，找常见的还原剂来检验Na2SO3的氧化性，还要考虑选择什么样的试剂现象更明显等问题。二是学生实验：本节课提供给学生探究物质的氧化还原性的试剂有：FeSO4、氯水、FeCl3溶液、淀粉溶液、KMnO4溶液、KI溶液、硝酸溶液、硫氰化钾溶液、铜片。这的确是一次开放性非常大的实验，为了降低难度，我在学案中给充分的信息和提示，目的是尽可能地减少学生在客观事实上消耗时间，以减轻他们对药品的陌生感，还能培养学生阅读和获取信息的能力。3.问题情境的开放性措施整节课时是在几个问题驱动下贯穿而成的，创设出来的问题情境开放性较大的有（以方案Ⅱ为例）：问题设计目的及作用①请同学们结合所学的知识和生活中的现象，想一想还有哪些物质具有氧化性，哪些物质具有还原性？尽可能多地列举出来，并说明你的理论依据。引导学生从多角度去寻找判断氧化剂、还原剂的依据，体会运用化合价来判断的便捷。为实验探究的进行打下基础和提供思路。②如何验证所给的物质哪些具有氧化性，哪些具有还原性？通过前面知识与方法的准备，让学生自行思考总结出实验探究的思路与方案的逐步优化。③从实验结论中，结合物质分类的知识总结出哪些类物质常作氧化剂，哪些类物质常作还原剂？从物质类别的角度重新总结氧化剂、还原剂，体会两者的联系，感受分类法的广泛应用。④从以上总结的规律分析Na2SO3可能具有的性质？结合这节课的实验和所学知识，设计实验验证你的预测。利用所学的知识进行迁移和提升，并运用于解决实际问题。4.学生活动的开放性措施本节课设计和安排的理论探究（参见上表问题①）和实验探究（参见上表问题②）两部分活动，开放程度均很大，学生能从各个角度考虑和分析，能充分调动学生的积极性和自主研究的欲望。当然，由于学生的基础不同，所以理论探究部分，有的孩子能将多个判断方法想全，有的只能想到一部分。实验探究中，有的组能快速完成所有的实验组合，有的组只能完成几个，并且忽略了一些实验技巧。这都是正常的，学生的发展本身就是多方位多层次的。也许正是这些小小的遗憾才是他这节课收获和感悟最深的地方。5.教学实施教学环节教师活动学生活动设计意图课堂引入【课的引入】英语中有一句俗语“oneappleaday,keepthedoctoraway.”我一位同学来说说这句话的含义。【讲解提问】可见苹果思考、回答：生1：一天一苹果，医生远离我。思考、多位学生回答：维生素C、水、糖类、无机从生活中的情景引入，学生对发生在身边的事情既中含有很多对人体健康有益的成分，请同学们结合自己已学过的知识，从化学的角度谈一谈苹果中都含有哪些对人体有益的物质？【提问】在生活中，我们还有一个常识，瓜果蔬菜应该吃新鲜的，请同学们预测一下在长期放置的过程中，果蔬中的这些营养成分可能发生哪些变化呢？物矿物质、亚铁离子等思考、回答，生2：可能会发生氧化还原反应。例如苹果中的二价铁离子具有还原性，它在空气中与氧气发生氧化还原反应，被氧化为三价铁离子。生3：还会失水、维生素C可能会减少。不陌生又很好奇。引导学生对生活中常见的现象提出问题，进行思考。实验方法准备【演示实验】很好，那老师就用实验来验证一下同学2的想法。分别在新鲜和久置的果蔬汁中滴加硫氰化钾试剂，请同学们观察溶液颜色的变化。（实验前给信息：硫氰化钾溶液遇到Fe3+变为血红色，遇到Fe2+不变色。）【演示实验】我们经常听电视里说维生素C可以延缓衰老，是什么原理呢？请看老师下面的实验。在变红了的果蔬汁溶液中加入维生素C粉末，请同学们观察溶液颜色的变化。【引导提问】在刚才的实验过程中哪些物质具有氧化性，充当氧化剂；哪些物质具有还原性，充当还原剂？观察：发现久置的果蔬汁滴加硫氰化钾试剂之后溶液变红。分析：证明其中的二价铁离子确实在氧气和水的作用下转化为了三价铁离子，同学的预测是正确的。观察到刚才变红了的果蔬汁加入维生素C之后，其溶液的颜色又变了回去。思考，进行小组讨论，回答，生4：在氧气将二价铁转化为三价铁的过程中，O2是氧化剂，Fe2+是还原剂；在维生素C与Fe3+的反应中，Fe3+是氧化剂，维生素C是还原剂。老师的演示实验，一方面对前面学生对生活中现象的解释加以验证，另一方面为后面学生的自主探究的方法打下基础，并提供实验的知识支持。实验【板书】在黑板上将亚铁离子和维生素C归为还原剂一类；将三价思考和小组讨论、回答学生5：Cl2具有氧化性，可以作氧化剂。其理论依据有：第一、从化学反应通过对已学常见的氧化物质准备铁离子和氧气归为氧化剂一类。【提问】请同学们结合所学的知识和生活中的现象，想一想还有哪些物质具有氧化性，哪些物质具有还原性？尽可能多地列举出来，并说明你的理论依据。【板书】板书总结，将学生提到的具有氧化性和还原性的物质分类写在黑板上。的角度来说，Cl2能与还原剂金属钠反应生成氯化钠，说明Cl2具有氧化性。第二、从化合价的角度来说，氯元素从能零价降低到一1价，所以具有氧化性。第三、从原子结构的角度来说，氯原子的最外层电子数为7，很容易得到1个电子达到8电子的稳定结构，所以Cl2具有氧化性。学生6：金属具有还原性，可以作还原剂。在置换反应中一些金属阳离子和酸中的H+作氧化剂，体现氧化性。学生7：一些分解反应，如KMnO4、KClO3、H2O2分解制O2，说明它们具有氧化性，可作氧化剂。学生8：还可以从化合价上判断，有些物质中含有高价态元素，例如高锰酸钾中的锰元素其化合价为+7价，氯酸钾中的氯元素其化合价为+5价，都有降低的趋势所以具有氧化性。学生9：硫具有多种价态，硫酸中的硫元素为+6价，应该具有氧化性。初中老师提过浓硫酸和硝酸具有氧化性。学生10：一些非金属单质据有还原性，例如氢气、碳等。初中学过氢气还原氧化铜，碳还原氧化铜。学生11：还有一些非金属化合物也具有还原性，例如初中学过的一氧化碳，它也能在高温下还原氧化铜，工业炼铁也是用它还原三氧化二铁的。剂和还原剂的分类和总结，让学生在实验探究之前初步了解和掌握所要研究物质的种类和性质。为实验探究的进行打下基础和提供思路。实验探究的方案设计与活动开展【布置任务】我们可以从化合价、原子结构、已知的化学性质和反应三个围度来考虑物质可能具有的氧化还原性。下面进行今天的实验探究活动，验证托盘里的物质哪些具有氧化性，哪些具有还原性？在进行实验之前，请同学们两人一组，讨论实验设计思路和实验探究方案。【引导提问】刚才同学说的思路非常好，请同学们在思考一下具体的实验方案，怎样才能在较短的时间完成更多的性质实验。【实验要求】两人为一组，在点滴板中进行实验。只有用到铜片的实验在带胶塞的小试管中进行。注意：实验之前，先对实验结果进行预测。各小组讨论、汇报实验设计思路：学生12：先进行假设，预测出托盘中的物质哪些具有氧化性，哪些具有还原性，对物质进行分类。再从中选出一种具有氧化性的物质和一种具有还原性的物质进行反应，看看他们的反应结果怎样，能不能进行反应。从而验证这两种物质是否具有氧化性和还原性。讨论，汇报具体实验方案：学生13：先对盘中物质进行分类，我们预测其中的氯水、高锰酸钾、浓硝酸、三氯化铁溶液是氧化剂；而铜片、氯化亚铁、碘化钾是还原剂。在进行实验操作时先确定一种还原剂，让它与所有的氧化剂进行反应，观察现象，得出结论。再选出另一种还原剂，让他再与所有的氧化剂进行反应，这样依次类推，既不会落下任何一个实验，又能提高实验速度。学生实验，教师巡视，有的组实验非常有序，有的组没有优化试剂滴加的顺序，速度较慢。通过前面知识与方法的准备，让学生自行思考设计出实验探究的思路与方案。