借助古典詩(shī)詞 探析氧化還原反應(yīng)

石登玲 董 帥 湯希雁 劉志平

摘要：以“氧化還原反應(yīng)”為例，將古詩(shī)詞融入化學(xué)課堂中，進(jìn)行了四個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)。學(xué)生在文化的滋潤(rùn)中進(jìn)行化學(xué)知識(shí)的獲取，體現(xiàn)了學(xué)科核心素養(yǎng)與文化的融合，豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：古典詩(shī)詞：化學(xué)教學(xué)：氧化還原反應(yīng)

文章編號(hào)：1008-0546（ 2022 ）llx-0011-04

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.llx.003

教育部在2014年發(fā)布了《完善中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育指導(dǎo)綱要》，提出把中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育系統(tǒng)融入課程和教材體系，注重引導(dǎo)學(xué)生去感悟中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的精神內(nèi)涵，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的自信及愛(ài)國(guó)情懷。[1]《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》也鼓勵(lì)結(jié)合學(xué)生年齡特點(diǎn)和學(xué)科特征，在課程和教材體系中有機(jī)融人中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育內(nèi)容，充實(shí)豐富培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力相關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。[2]在近幾年高考中頻頻出現(xiàn)中華傳統(tǒng)文化在化學(xué)試題中的滲透，常見(jiàn)的考查形式為：以經(jīng)典詩(shī)詞、古法釀造、筑造鍛煉等為素材，考查其中所蘊(yùn)含的化學(xué)原理、化學(xué)物質(zhì)等相關(guān)化學(xué)知識(shí)。

“氧化還原反應(yīng)”貫穿整個(gè)中學(xué)化學(xué)始終，研究氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)需要從抽象的微觀角度出發(fā)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)會(huì)覺(jué)得有些難度。因此，在“氧化還原反應(yīng)”教學(xué)中適當(dāng)創(chuàng)設(shè)情境、融入古典詩(shī)詞，通過(guò)探索詩(shī)詞意境，揭示化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的同時(shí)能夠感受古典詩(shī)詞的文化之美，使學(xué)生受到潛移默化的德育熏陶，進(jìn)而加強(qiáng)民族文化自信。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

教學(xué)設(shè)計(jì)思路見(jiàn)圖1。

二、教學(xué)實(shí)施

環(huán)節(jié)1：化繭成詩(shī)，學(xué)以成識(shí)

環(huán)節(jié)1教學(xué)流程見(jiàn)圖2。

[學(xué)習(xí)任務(wù)1]學(xué)生根據(jù)圖片描繪進(jìn)行猜想，教師從古詩(shī)詞人手進(jìn)行引導(dǎo)，揭示其中化學(xué)本質(zhì)。學(xué)生對(duì)詩(shī)中引出的三個(gè)氧化還原反應(yīng)標(biāo)價(jià)態(tài)，思考分析氧化還原反應(yīng)和價(jià)態(tài)之間存在的聯(lián)系，得出元素化合價(jià)升降是氧化還原反應(yīng)的特征。

[評(píng)價(jià)任務(wù)1]診斷與發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)之間聯(lián)系的分析發(fā)現(xiàn)能力。

[導(dǎo)入]唐·李白《秋浦歌十七首》中詩(shī)句“爐火照天地，紅星亂紫煙。赧郎明月夜，歌曲動(dòng)寒川”形象地表現(xiàn)了火熱的古法煉鐵場(chǎng)景，酣暢淋漓地塑造了古代冶煉工人的形象（圖3），請(qǐng)同學(xué)們分析其中蘊(yùn)含的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)。

[思考與交流]在這3個(gè)反應(yīng)中是否只發(fā)生了氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)？

引出氧化還原反應(yīng)的概念：氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是同時(shí)發(fā)生的，我們把這樣的反應(yīng)稱為氧化還原反應(yīng)。

[師]氧化還原反應(yīng)有什么特征？請(qǐng)分析這3個(gè)氧化還原反應(yīng)中各種元素的化合價(jià)在反應(yīng)前后有無(wú)變化，討論氧化還原反應(yīng)與元素化合價(jià)的升降有什么關(guān)系。

結(jié)論：氧化、還原反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，為有元素化合價(jià)升降的化學(xué)反應(yīng)。

環(huán)節(jié)2：詩(shī)詞之意，反應(yīng)之境

環(huán)節(jié)2教學(xué)流程見(jiàn)圖4。

[學(xué)習(xí)任務(wù)2]學(xué)生根據(jù)圖片描繪場(chǎng)景進(jìn)行猜想，教師從詩(shī)詞人手進(jìn)行引導(dǎo)，揭示其化學(xué)本質(zhì)。判斷詩(shī)中體現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)方程式分別屬于什么基本反應(yīng)類型、是否屬于氧化還原反應(yīng)，理清氧化還原反應(yīng)與四大基本反應(yīng)類型的關(guān)系，從化合價(jià)角度更全面地認(rèn)知氧化還原反應(yīng)。

[評(píng)價(jià)任務(wù)2]發(fā)展學(xué)生從更深層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)的水平。

[師]我們偉大的古人才華橫溢，讓我們循著古人的腳步去探尋分析藏在古詩(shī)中的化學(xué)方程式吧。

[學(xué)習(xí)活動(dòng)]猜圖5中古人的活動(dòng)，接著教師使用相關(guān)詩(shī)詞描述場(chǎng)景，引出其中的化學(xué)原理。

[師]該圖描繪的是古代江南鄉(xiāng)下，農(nóng)民辛勤勞作的景象，也是詩(shī)詞“薙草灑灰滋地利，心期千頃稼如云”中描述的場(chǎng)景。古人將草木灰撒在地里用作肥料。草木灰為K2CO3，可以中和土壤的酸性。即：K2CO3+ 2H+=2K++ CO2↑+H2O.

帶領(lǐng)學(xué)生賞析以下三組詩(shī)（見(jiàn)表1）并揭示詩(shī)中涉及的主要化學(xué)反應(yīng)方程式。

[化學(xué)解釋1]“河上姹女”——水銀（汞）；“靈而最神”——說(shuō)的是古人用硫化汞（朱砂）來(lái)保存尸體、加熱煉丹，希望能獲得永生。此外，古代煉金術(shù)中也用水銀提煉黃金，當(dāng)汞被加熱時(shí)，汞的有毒蒸氣就被蒸發(fā)出來(lái)，為了消除這種現(xiàn)象，可以在汞的表面覆蓋硫黃，因?yàn)楣土蚍墼谑覝叵驴梢园l(fā)生反應(yīng)，生成硫化汞，即Hg+ S=HgS。

[化學(xué)解釋2]第二組詩(shī)詞描述鐘乳石令人嘆為觀止的景觀，可謂鬼斧神工，是大自然的神來(lái)之筆。那鐘乳石是如何形成的呢？鐘乳石形成的化學(xué)原理：

[化學(xué)解析3]第三組詩(shī)詞描繪的是煤與泥和水混合后會(huì)燃燒得越來(lái)越猛烈，煤炭進(jìn)行水洗、去除污泥之后能用于煉礦，熔化鐵水等。其化學(xué)反應(yīng)方程式

高溫為：C+ H2O=H2+ CO。

[師]請(qǐng)大家判斷這幾個(gè)藏在古詩(shī)中的方程式分別屬于什么反應(yīng)類型？

[思考與交流]判斷以上詩(shī)中的化學(xué)方程式屬不屬于氧化還原反應(yīng)，思考是否只有物質(zhì)得失氧才是氧化還原反應(yīng)？四大基本反應(yīng)與氧化還原反應(yīng)有什么樣關(guān)系？

學(xué)生討論，教師引導(dǎo)，得出結(jié)論。

環(huán)節(jié)3：前世今生，心融神會(huì)

環(huán)節(jié)3教學(xué)流程見(jiàn)圖6。

[學(xué)習(xí)任務(wù)3]從電子角度探究氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。

[評(píng)價(jià)任務(wù)3]診斷并發(fā)展學(xué)生從得失氧到微觀電子轉(zhuǎn)移對(duì)氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識(shí)進(jìn)階。

[學(xué)生思考]在氧化還原反應(yīng)中，是什么原因引起元素化合價(jià)的變化？其本質(zhì)原因是什么？

要揭秘這個(gè)問(wèn)題，需要從微觀的原子出發(fā)。讓學(xué)生從原子結(jié)構(gòu)示意圖的角度思考氯化鈉（見(jiàn)圖7）、氯化氫（見(jiàn)圖8）是如何形成的？

結(jié)論：形成氯化鈉、氫化氫等化合物的方式可以為電子得失或電子對(duì)偏移；氧化還原反應(yīng)化合價(jià)升降的本質(zhì)為電子的轉(zhuǎn)移，即電子的得失和電子對(duì)的偏移。

引導(dǎo)學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)概念的“成長(zhǎng)歷程”進(jìn)行梳理，對(duì)氧化還原反應(yīng)有更全面地認(rèn)識(shí)，了解了氧化還原反應(yīng)的“前世今生”（見(jiàn)圖9）。環(huán)節(jié)4：詩(shī)中化意，繭終成蝶環(huán)節(jié)4教學(xué)流程見(jiàn)圖10。

[學(xué)習(xí)任務(wù)4]解決題中問(wèn)題，檢測(cè)學(xué)習(xí)成果。

[評(píng)價(jià)任務(wù)4]診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用水平。

[師]接下來(lái)我們來(lái)完成以下的習(xí)題。

例1．“胡粉投火中，色壞還為鉛”——《周易參同契》。

化學(xué)解析：PbO+CO=高溫=Pb+CO2

（1）請(qǐng)判斷該化學(xué)反應(yīng)是否屬于氧化還原反應(yīng)？

（2）有單質(zhì)參加或生成的化學(xué)反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)嗎？

例2．“黑龍隨卵大如斗，卵破龍飛雷兔走。先騰陽(yáng)燧電火紅，霹靂一聲混沌剖”——《玉笥集——鐵炮行》元末，張憲。這是一首描述黑火藥爆炸的詩(shī)，其化學(xué)方程式為S+ 2KNO2+3C=K2S+N2↑+3CO2↑，請(qǐng)判斷該化學(xué)方程式中電子轉(zhuǎn)移的總數(shù)是多少？

三、實(shí)施總結(jié)

本節(jié)課通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)將古詩(shī)詞意境融進(jìn)氧化還原反應(yīng)的課堂，使學(xué)生能夠在古詩(shī)詞遨游中學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，能夠激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，充分感悟化學(xué)的魅力所在，增強(qiáng)在知識(shí)學(xué)習(xí)中的沉浸感。學(xué)生在文化的滋潤(rùn)中進(jìn)行化學(xué)知識(shí)的獲取，能夠彰顯出新課標(biāo)中對(duì)文化素養(yǎng)的要求，體現(xiàn)了學(xué)科核心素養(yǎng)與文化的融合，堅(jiān)定文化自信，促進(jìn)學(xué)生的德育發(fā)展，使化學(xué)知識(shí)與古典詩(shī)詞相輔相成，相得益彰。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)教育部．完善中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育指導(dǎo)綱要[N].中國(guó)教育報(bào)，2014-04-02（ 003）.

[2] 中華人民共和國(guó)教育部，普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[s].北京：人民教育出版社，2020.