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研究报告

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化学学科核心素养导向的教学设计——以“氧化还原反应”为例

一、教学目标

1.知识目标

(1)掌握氧化还原反应的基本概念，包括氧化反应和还原反应的定义、氧化剂和还原剂的作用以及电子的转移过程。

(2)理解氧化还原反应的规律，包括电子守恒、化合价变化和电子转移的关系，以及氧化还原反应在不同化学反应中的具体表现形式。

(3)能够运用氧化还原反应的知识，分析和解释自然界、工农业生产和科学研究中的实际例子，如电池反应、金属腐蚀、燃烧反应等，以及这些反应中电子的转移和化合价的变化情况。

2.能力目标

(1)培养学生运用化学知识分析问题的能力，能够识别氧化还原反应的类型，判断反应物和生成物，以及确定反应中的氧化剂和还原剂。

(2)培养学生解决实际问题的能力，通过实验操作和数据分析，能够设计实验方案，验证氧化还原反应的规律，并解释实验结果。

(3)提高学生的逻辑思维和创新能力，通过学习氧化还原反应的理论知识，能够灵活运用所学知识，解决复杂化学问题，并尝试提出新的实验方案或理论解释。

3.情感态度价值观目标

(1)通过学习氧化还原反应，激发学生对化学学科的兴趣，培养其对化学现象的好奇心和探索精神，树立对科学知识的敬畏之心。

(2)培养学生的团队合作意识和集体荣誉感，在小组合作实验中，学会相互配合、分享成果，认识到集体合作的重要性。

(3)培养学生的社会责任感，认识到化学在科技发展和人类生活中的重要作用，激发学生为科学进步和社会发展做出贡献的愿望。

二、教学内容

1.氧化还原反应的概念

(1)氧化还原反应是指在化学反应中，反应物之间发生电子转移的过程。在这个过程中，一个物质失去电子，被氧化；另一个物质获得电子，被还原。这种电子的转移是氧化还原反应的核心特征。

(2)氧化还原反应在自然界和人类社会中广泛存在，如金属的腐蚀、燃烧、光合作用等。这些反应不仅涉及物质的化学变化，还与能量的转换密切相关。例如，燃烧过程中，燃料与氧气发生氧化还原反应，释放出能量。

(3)氧化还原反应在化学工业中具有重要意义，如电化学反应、电池、催化反应等。通过对氧化还原反应的研究，可以开发出高效、环保的化学工艺，为人类社会的可持续发展提供技术支持。

2.氧化还原反应的规律

(1)氧化还原反应遵循电子守恒定律，即在一个氧化还原反应中，失去的电子总数等于获得的电子总数。这意味着电子的转移是等量的，保证了整个反应系统的电荷平衡。

(2)氧化还原反应中，氧化剂和还原剂相互作用，氧化剂接受电子被还原，还原剂失去电子被氧化。氧化剂和还原剂的化学性质不同，它们的氧化还原电位（标准电极电势）也有差异，这些电位值可以用来预测反应的方向。

(3)氧化还原反应的规律还包括化合价的变化。在反应过程中，氧化剂中的元素化合价降低，而还原剂中的元素化合价升高。这种化合价的变化反映了电子的转移情况，也是判断氧化还原反应发生的关键依据。通过化合价的变化，可以确定反应物和生成物的化学式，以及反应的化学计量关系。

3.氧化还原反应的表示方法

(1)氧化还原反应的表示方法主要依赖于电子转移的描述。常见的表示方法包括箭头法、化学方程式法和电子转移方程式法。箭头法通常用于简单反应的描述，如金属与酸反应产生氢气的过程。化学方程式法则是通过书写化学方程式，直接展示反应物和生成物，以及化合价的变化。电子转移方程式法则详细展示了电子从一个物质转移到另一个物质的过程。

(2)在书写氧化还原反应的化学方程式时，需要保持元素的原子数和质量守恒。同时，要正确标明反应物和生成物的状态，如固体、液体、气体或水溶液。化合价的变化也需要在方程式中体现，通常通过在元素的上方标注其氧化数来实现。

(3)对于复杂的氧化还原反应，可能需要使用半反应法来表示。这种方法将整个氧化还原反应分解为两个半反应：氧化半反应和还原半反应。每个半反应分别表示氧化剂和还原剂的电子转移过程，然后将两个半反应相加，消去电子，得到完整的氧化还原反应方程式。半反应法特别适用于涉及多种物质或涉及多个电子转移步骤的反应。

三、教学重点

1.氧化还原反应的基本概念

(1)氧化还原反应是一种涉及电子转移的化学反应，其中一种物质失去电子，被氧化，而另一种物质获得电子，被还原。这种电子的转移是氧化还原反应的基本特征，决定了反应的本质和结果。

(2)在氧化还原反应中，氧化剂是指能够接受电子的物质，它自身被还原；还原剂是指能够提供电子的物质，它自身被氧化。氧化剂和还原剂之间的相互作用是氧化还原反应发生的前提条件。

(3)氧化还原反应的另一个关键概念是化合价的变化。在反应过程中，元素的化合价会发生变化，这反映了电子的转移情况。氧化还原反应中，氧化剂中的元素化合价降低，还原剂中的元素化合价升高，化合价的变化是判断