周玉燕

摘? ?要：現(xiàn)有的教學(xué)主要側(cè)重于課時(shí)目標(biāo)的落實(shí)，缺乏課時(shí)之間的相互關(guān)聯(lián)。單元教學(xué)設(shè)計(jì)的目的，在于通過(guò)情境設(shè)置引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念獲得完整的知識(shí)體系，以高中化學(xué)“從化學(xué)鍵的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化”為例，提出發(fā)展學(xué)生變化觀念和模型認(rèn)知的素養(yǎng)為導(dǎo)向，以“水”為載體，將學(xué)科關(guān)鍵性知識(shí)，核心素養(yǎng)進(jìn)行有效整合，并對(duì)單元測(cè)試作業(yè)結(jié)果進(jìn)行初步分析。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)卧虒W(xué);化學(xué)鍵;物質(zhì)轉(zhuǎn)化

1? 研究背景

20世紀(jì)，美國(guó)教育學(xué)者杜威提出了單元教學(xué)的教學(xué)模式;布魯姆提出了以教學(xué)目標(biāo)控制單元的教學(xué)活動(dòng)以此提高教學(xué)效率[ 1 ]。20世紀(jì)20年代，“單元教學(xué)”進(jìn)入我國(guó)教育工作者的視野，并在國(guó)內(nèi)經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間的探索[ 2 ]。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)新課標(biāo)）指出：發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是高中化學(xué)教學(xué)的核心目標(biāo)[ 3 ]。而現(xiàn)有的教學(xué)主要側(cè)重于課時(shí)目標(biāo)的落實(shí)，零星知識(shí)和符號(hào)的教學(xué)，缺乏課時(shí)之間的相互關(guān)聯(lián)，鮮有對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)。基于此，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)提出了新的要求。單元教學(xué)設(shè)計(jì)是教師運(yùn)用系統(tǒng)方法，建構(gòu)各課時(shí)之間的知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的過(guò)程性設(shè)計(jì)，其目的在于改變側(cè)重記憶零星知識(shí)和符號(hào)的教學(xué)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)構(gòu)建概念獲得完整的知識(shí)體系，教師重視每個(gè)課時(shí)之間的學(xué)習(xí)情境中的關(guān)系，從而達(dá)成發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)[ 3 ]。

單元教學(xué)設(shè)計(jì)流程主要包含單元規(guī)劃、單元教材教法分析與目標(biāo)設(shè)計(jì)、單元教學(xué)活動(dòng)與評(píng)價(jià)[ 4 ]。

2? 單元教學(xué)實(shí)踐研究

“傳統(tǒng)”教學(xué)通常將教學(xué)知識(shí)內(nèi)容作為“單元”劃分的依據(jù)，因此主要以知識(shí)的獲取、應(yīng)試水平的提高為目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。本文提及的單元整體設(shè)計(jì)不再僅僅拘泥于以教學(xué)知識(shí)內(nèi)容劃分，而是以核心素養(yǎng)為目標(biāo)，構(gòu)建學(xué)生完整的知識(shí)體系。本研究主要以“從化學(xué)鍵的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化”的單元教學(xué)為例進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。

2.1? 單元教學(xué)規(guī)劃

為了更好的開(kāi)展“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)，打破傳統(tǒng)單課時(shí)教學(xué)的瓶頸，課題小組將《新課標(biāo)》中必修課程“化學(xué)鍵”“化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化”“化學(xué)反應(yīng)與電能”中關(guān)于電解的基本原理，規(guī)整為“從化學(xué)鍵的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化”進(jìn)行單元整體教學(xué)。

該單元主要以“變化觀念”和“模型認(rèn)知”為發(fā)展核心素養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。以魯科版（2019年）為例，本單元的必備知識(shí)主要分布于化學(xué)必修2的主題3和選擇性必修1的主題1 以及在后續(xù)的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理的學(xué)習(xí)中，知識(shí)點(diǎn)分布如表1所示。該版本將電解這部分內(nèi)容調(diào)整在選擇性必修1 中進(jìn)行學(xué)習(xí)，割裂了能量轉(zhuǎn)化這部分內(nèi)容的整體性，不利于學(xué)生圍繞“能量轉(zhuǎn)化”主題構(gòu)建物質(zhì)的變化的模型和發(fā)展變化觀念這一核心素養(yǎng)。因此將電解的基本原理整合至本單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中，對(duì)于電解的應(yīng)用只要求學(xué)生利用電解模型解決必修1中涉及的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)，其余不做深入探討。

2.2? 單元教學(xué)目標(biāo)與課時(shí)目標(biāo)

基于學(xué)科核心素養(yǎng)取向的單元教學(xué)設(shè)計(jì)，旨在促進(jìn)學(xué)生能從不同角度認(rèn)知化學(xué)變化的多樣性，能運(yùn)用定性、定量結(jié)合的方式和對(duì)立統(tǒng)一思想，揭示化學(xué)變化的本質(zhì)特征?！缎抡n標(biāo)》中關(guān)于本單元的內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)要求，以及相應(yīng)的學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，如表2所示。在單元目標(biāo)定位的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)遞進(jìn)的5個(gè)課時(shí)目標(biāo)，如圖1 所示。

2.3? 單元的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

基于對(duì)整體目標(biāo)和課時(shí)目標(biāo)關(guān)系的分析，本單元重點(diǎn)在于發(fā)展學(xué)生能從微觀和宏觀的角度，結(jié)合數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的本質(zhì)特質(zhì)，能用符號(hào)表示微觀過(guò)程;構(gòu)建對(duì)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的原理和裝置的認(rèn)識(shí)模型，并能基于該認(rèn)識(shí)模型，分析生產(chǎn)、生活實(shí)際中的化學(xué)變化。

2.3.1? 基于情境素材的關(guān)鍵性知識(shí)、學(xué)科關(guān)鍵能力的有效整合

情境素材是整個(gè)單元的載體，也是實(shí)現(xiàn)學(xué)科關(guān)鍵能力的要素之一。單旭峰將情境素材依次分為“生活應(yīng)用情境、化學(xué)歷史情境、工業(yè)生產(chǎn)情境、科學(xué)研究情境”[ 5 ]。本單元的內(nèi)容較為抽象，學(xué)生不易理解，選擇真實(shí)的化學(xué)情境有利于拉近學(xué)生的學(xué)習(xí)距離，促使學(xué)生能夠從化學(xué)的角度分析解決“司空見(jiàn)慣”的生活常識(shí)，更重要的是在解決問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)展了不同水平層次的學(xué)科關(guān)鍵能力。

以此為基礎(chǔ)，對(duì)于該單元的教學(xué)設(shè)計(jì)我們參照了俞建峰提出的設(shè)計(jì)流程結(jié)合本校生源課題組主要采取以下方式[ 6 ]：確定單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)主要取向于哪一種或者哪幾種核心素養(yǎng)，再依據(jù)每個(gè)單元特點(diǎn)以情境素材為載體進(jìn)行關(guān)鍵性知識(shí)和學(xué)科關(guān)鍵能力的有效整合。本單元的教學(xué)內(nèi)容的整合思路依據(jù)化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力測(cè)試維度進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖2 所示[ 7 ]。對(duì)于必修階段的能量變化的教學(xué)，其關(guān)鍵性知識(shí)是化學(xué)鍵、能量變化、電解池、化學(xué)電源等模型的構(gòu)建，按照?qǐng)D2的方式進(jìn)行知識(shí)整合，并設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)線(xiàn)索以及評(píng)價(jià)問(wèn)題。

2.3.2? 基于學(xué)科關(guān)鍵能力的教、學(xué)、評(píng)一致性的單元學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

在本單元的教學(xué)整體教學(xué)設(shè)計(jì)中，圍繞著生活中熟悉的“水”展開(kāi)，注重單元教學(xué)的一致性，從微觀的視角切入，研究“構(gòu)成水分子的微粒間，水分子之間的相互作用”，微粒相互作用的變化以能量變化的形式呈現(xiàn)出來(lái)，進(jìn)而從宏觀角度研究“氫氣燃燒生成水的能量變化，反應(yīng)產(chǎn)生的能量如何轉(zhuǎn)化成電能服務(wù)于生產(chǎn)生活”。在具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)思考，評(píng)價(jià)學(xué)生的核心素養(yǎng)水平的層次。

根據(jù)以上兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)，本單元的整體教學(xué)設(shè)計(jì)的構(gòu)思以“水”為情境線(xiàn)索，貫穿學(xué)習(xí)“化學(xué)鍵、能量變化、電解池、化學(xué)電源”關(guān)鍵性知識(shí)，以證據(jù)推理、變化觀念、模型認(rèn)知、符號(hào)表征為主要能力線(xiàn)索及認(rèn)知層次，學(xué)習(xí)過(guò)程中結(jié)合證據(jù)推理模型認(rèn)知和實(shí)驗(yàn)探究為主要核心素養(yǎng)，將“從化學(xué)鍵的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化”劃分為3個(gè)任務(wù)主題，5個(gè)課時(shí)，其整體構(gòu)思如圖3所示。

2.4? 單元教學(xué)的評(píng)價(jià)

本單元測(cè)試作業(yè)的考查內(nèi)容依據(jù)圖4所示的模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，雙向細(xì)目表如表3所示。以下選取學(xué)生較薄弱的兩道選擇題進(jìn)行分析。

例1：中科院金屬研究所在新型 氨硼烷化合物（NH3BH3）儲(chǔ)氫材料研究方面取得了重要進(jìn)展。研究小組還提出了一種新化學(xué)活化方法，將NH3BH3與適量氫化鎂（MgH2）混合球靡可顯著改善材料的放氫性能。下列有關(guān)表述不正確的是（? ? ? ? ? ）

A.NH3BH3是共價(jià)化合物

B.MgH2中存在離子鍵和共價(jià)鍵

C.MgH2中H的化合物為-1價(jià)

D.MgH2是離子化合物

以學(xué)術(shù)情境為背景，主要考查學(xué)生對(duì)陌生物質(zhì)新型氨硼烷化合物（NH3BH3）和氫化鎂（MgH2）分析解釋的能力，A、D選項(xiàng)考查從化學(xué)從定量角度的角度判斷陌生物質(zhì)的類(lèi)型，C選項(xiàng)考查氫特殊的化合價(jià)，B選項(xiàng)考查化學(xué)鍵的類(lèi)型。該題學(xué)生對(duì)于氫化鎂（MgH2）的判斷可借助氫化鈉（NaH）進(jìn)行類(lèi)比遷移，從而解決問(wèn)題。

例2：氫燃料電池的工作原理如圖5所示，質(zhì)子交換膜的作用是只允許H+通過(guò)，不允許其他離子通過(guò)。下列說(shuō)法不正確的是（? ? ）

A.B電極表面發(fā)生還原反應(yīng)

B.①表示的是氫氣分子

C.A電極表示的是陽(yáng)極

D.當(dāng)電路中有4 mol電子通過(guò)時(shí)，消耗的氧氣的質(zhì)量為32 g

該題以燃料電池工作原理示意圖為情境，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)于圖形的辨析能力，落實(shí)基礎(chǔ)性要求。A、B、C選項(xiàng)側(cè)重考查燃料電池的基本原理，質(zhì)子交換膜對(duì)于學(xué)生比較陌生，在必修2 的學(xué)習(xí)中不做要求，但是學(xué)生可以根據(jù)題目所給信息進(jìn)行有效整合，從而做出分析和解釋。選項(xiàng)D從定量角度考查學(xué)生分析解釋的能力。

3? 單元教學(xué)實(shí)踐的反思

基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的單元教學(xué)設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)的按課時(shí)進(jìn)行教學(xué)的最大區(qū)別在于，教師首先根據(jù)必備知識(shí)中的學(xué)科關(guān)鍵性知識(shí)進(jìn)行整合，然后再以單元教學(xué)內(nèi)容為載體確定該關(guān)鍵知識(shí)有利于發(fā)展學(xué)生哪些核心素養(yǎng)，最后挖掘適合該素養(yǎng)發(fā)展的情境進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)。從本單元的教學(xué)實(shí)踐中和單元測(cè)評(píng)的數(shù)據(jù)分析，以下幾對(duì)關(guān)系需要引起關(guān)注。

3.1? 發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)和關(guān)鍵性知識(shí)的關(guān)系

在進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確立單元目標(biāo)和課時(shí)目標(biāo)之間的關(guān)系，畫(huà)出關(guān)鍵性知識(shí)和學(xué)生活動(dòng)線(xiàn)索之間的關(guān)系，明確情境線(xiàn)索、知識(shí)線(xiàn)索、能力線(xiàn)索之間的遞進(jìn)關(guān)系和層次劃分，如何為發(fā)展核心素養(yǎng)服務(wù)。

3.2? 發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)之間的關(guān)系有所側(cè)重

“從化學(xué)鍵的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化”這一單元，是發(fā)展學(xué)生“變化觀念”和“模型認(rèn)知”的好素材，因此在單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中主要突出變化、模型構(gòu)建、符號(hào)表征的素養(yǎng)發(fā)展。其他素養(yǎng)，例如由學(xué)生收集證據(jù)進(jìn)行能量變化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，顯然這和發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新核心素養(yǎng)有關(guān)。3.3? 情境線(xiàn)索和單元整體目標(biāo)的關(guān)系

對(duì)于新授課，情境線(xiàn)索的選擇側(cè)重于學(xué)生熟悉的物質(zhì)入手，在已知知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行深挖，盡可能將單元幾個(gè)課時(shí)之間的情境串聯(lián)在一起，突出有價(jià)值的整體的情境。例如本單元的教學(xué)設(shè)計(jì)，由學(xué)生熟悉的“水”為情境，從電解水的微觀角度切入構(gòu)建化學(xué)鍵的概念，再依托氫氣燃燒由鍵能計(jì)算反應(yīng)的能量變化，接著氫氣和氧氣反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓M(jìn)行電池的學(xué)習(xí)。通過(guò)設(shè)計(jì)情境線(xiàn)索，將單元整體目標(biāo)，關(guān)鍵性知識(shí)和核心素養(yǎng)有機(jī)的整合在一起。

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