基于學(xué)科核心素養(yǎng)的單元活動(dòng)設(shè)計(jì)

熊宗齊

摘要：以人教版選修4第三章第二節(jié)“水的電離”為例，結(jié)合課堂教學(xué)單元活動(dòng)設(shè)計(jì)模型，重點(diǎn)闡述教學(xué)過程中怎樣依據(jù)單元活動(dòng)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)?；趯?shí)踐提出課堂教學(xué)單元活動(dòng)設(shè)計(jì)的一般步驟，以期為一線教師的課堂教學(xué)實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：學(xué)科素養(yǎng);單元活動(dòng);教學(xué)設(shè)計(jì);水的電離

文章編號(hào)：1008-0546（ 2021）01-0030-04

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.009

隨著2017年版高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)已漸漸深人人心。但對(duì)于一線教師來說，現(xiàn)實(shí)的困難莫過于如何讓學(xué)科核心素養(yǎng)落實(shí)到化學(xué)課堂中，俗稱素養(yǎng)落地，即在教學(xué)的具體環(huán)節(jié)中落實(shí)對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。筆者結(jié)合自身教學(xué)，以人教版選修4第三章第二節(jié)“水的電離”為具體案例，詳細(xì)闡述在教學(xué)過程中的處理方法，以供大家參考。

一、確定教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定要依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求及學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來確定。內(nèi)容要求規(guī)定的學(xué)習(xí)內(nèi)容是核心素養(yǎng)形成的載體，用較為明確的行為動(dòng)詞，從“學(xué)什么”“怎么學(xué)”來描述學(xué)習(xí)的內(nèi)容要求。學(xué)業(yè)要求是依據(jù)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的水平和內(nèi)容要求編寫的，解決“怎么樣”的問題[1]。學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)主要是用于“評(píng)”，內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是落實(shí)“教學(xué)評(píng)”一體化的重要依據(jù)[2-3]。結(jié)合上述課標(biāo)要求、教材內(nèi)容、學(xué)生學(xué)情及個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定本課教學(xué)目標(biāo)如下：

（1）能依據(jù)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)水的電離，從微觀解釋水的電離，能用化學(xué)符號(hào)正確表示水的電離平衡。

（2）了解水的離子積的推導(dǎo)過程，并能依據(jù)離子積進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。

（3）能說出水電離平衡的影響因素，會(huì)運(yùn)用電離平衡基本規(guī)律分析問題和解決問題。

（4）通過水的電離平衡過程中H+、OH-關(guān)系的分析，感受矛盾的對(duì)立統(tǒng)一的辯證關(guān)系。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容確定本節(jié)課重、難點(diǎn)。

重點(diǎn)：水的離子積及其簡(jiǎn)單計(jì)算

難點(diǎn)：水的電離及影響水電離的外界因素

二、設(shè)計(jì)課堂單元活動(dòng)

在確定了課堂教學(xué)目標(biāo)之后，需要通過設(shè)計(jì)一系列的教學(xué)單元活動(dòng)來推動(dòng)整堂教學(xué)活動(dòng)，即由目標(biāo)到活動(dòng)的過程。教學(xué)單元活動(dòng)就是由一系列緊密聯(lián)系的師生活動(dòng)組成的具有一定的獨(dú)立性和完整性的教學(xué)版塊。在每個(gè)單元活動(dòng)中通過采用合適的教學(xué)策略（如：實(shí)驗(yàn)探究、POE策略、模型認(rèn)知等）來有效推動(dòng)單元活動(dòng)的開展。一堂課就是將幾個(gè)這樣的核心單元活動(dòng)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)目標(biāo)，落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的雙邊活動(dòng)。因此，每個(gè)單元活動(dòng)的選擇、教學(xué)策略的運(yùn)用、設(shè)計(jì)意圖的實(shí)現(xiàn)就成為了課堂教學(xué)設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵，也是決定一堂課是否能真正落實(shí)核心素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。結(jié)合本節(jié)課，提出如下核心單元活動(dòng)設(shè)計(jì)模型（見圖1）：

三、教學(xué)單元活動(dòng)實(shí)施及設(shè)計(jì)意圖

1.[教學(xué)單元活動(dòng)一]純水的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)

探究實(shí)驗(yàn)：測(cè)定蒸餾水的導(dǎo)電性

將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為分組實(shí)驗(yàn)，提供儀器，讓學(xué)生組裝實(shí)驗(yàn)裝置。不亮。這與學(xué)生之前的認(rèn)知發(fā)生沖突，抓住這個(gè)好機(jī)會(huì)，用問題引導(dǎo)學(xué)生思考：

問題：實(shí)驗(yàn)中燈泡不亮，是否說明水是非電解質(zhì)？燈泡不亮可能有哪些原因？如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)？

學(xué)生交流討論情況：

可能斷路——檢查電路;燈泡電阻太大——換成電阻很小的二極管;電流過小——加靈敏電流計(jì)或增大電源電壓等。

學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，再次驗(yàn)證（裝置見圖3）。

注意：二極管和靈敏電流計(jì)可以讓學(xué)生做，增大電壓的實(shí)驗(yàn)相對(duì)有風(fēng)險(xiǎn)，可以由教師做，實(shí)驗(yàn)電壓一般達(dá)到200V以上，燈泡才會(huì)亮。

結(jié)論：水分子能夠發(fā)生電離，發(fā)生電離的水分子所占比例很小。水是一種極弱電解質(zhì)，存在有電離平衡。

[活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖]通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象的分析，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，利用問題引導(dǎo)學(xué)生思考，從而提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)能力，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的綜合能力。

[反思]水的弱電離，幾乎是一個(gè)常識(shí)，但要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)學(xué)生而言有一定的難度。如何利用實(shí)驗(yàn)探究來深入討論，重點(diǎn)不在結(jié)論，而在于探究的過程。平時(shí)教學(xué)應(yīng)該多關(guān)注這類看似簡(jiǎn)單.卻蘊(yùn)含豐富教學(xué)價(jià)值的內(nèi)容，抓住這些教學(xué)細(xì)節(jié)進(jìn)行合理的系列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，充分鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手、實(shí)驗(yàn)分析論證的綜合能力。每一次處理好之后，再細(xì)細(xì)地想一想是否還有其他更好的實(shí)驗(yàn)方案可以替代，如引人手持技術(shù)等。在方案設(shè)計(jì)上進(jìn)行不斷的調(diào)整和完善，從而達(dá)到最佳的教學(xué)效果。教學(xué)的真正功底在于對(duì)每一個(gè)教學(xué)細(xì)節(jié)的合理的、有效的處理。

2.1教學(xué)單元活動(dòng)二]水電離平衡的表征

問題：如何從微觀層面來解釋水的導(dǎo)電性呢？能用化學(xué)語言表示出來嗎？

上式簡(jiǎn)化為：H2O==H++OH

圖4可以形象地表示水的電離過程。與化學(xué)平衡一樣，當(dāng)電離達(dá)到平衡時(shí)，電離產(chǎn)物H+和OH-濃度之積與未電離的H2O的濃度之比也是一個(gè)常數(shù)。

依據(jù)圖5中的信息，我們可以得到哪些結(jié)論？

討論總結(jié)：Kw隨溫度的升高而增大;水的電離是一個(gè)吸熱過程。

圖像數(shù)據(jù)顯示：250C時(shí)，c（H+）=c（OH-）=1x10^-7mol/L

此時(shí)水的離子積：Kw=c（H+）.c（OH-）=1.0×10^-4（常用）

[活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖]利用宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行微觀解釋，再用化學(xué)語言進(jìn)行簡(jiǎn)潔的表達(dá)，鍛煉學(xué)生“宏觀一微觀一符號(hào)一曲線”表征問題的能力[4]。結(jié)合化學(xué)平衡模型，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)水的電離平衡常數(shù)及離子積，明確離子積與溫度的關(guān)系，提升學(xué)生利用模型分析問題、解決問題的能力。

[反思]這里有一個(gè)細(xì)節(jié)，經(jīng)常被忽略，就是c（H2O）可視為常數(shù)（55.6mol/L，可以取1L水，結(jié)合密度約1000g，依據(jù)c=n/V可求），但很多人把常數(shù)和1等同，這是不合理的。對(duì)于化學(xué)理論或概念的學(xué)習(xí)，一般都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)由簡(jiǎn)入繁、由表及里、由淺人深的過程，在這個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的過程中，需要從多個(gè)維度進(jìn)行闡述，從而達(dá)到局部到整體的理解?！昂暧^一微觀一符號(hào)一曲線”四重表征是一個(gè)很好的策略。從宏觀的水的電離實(shí)驗(yàn)，到微觀上用水分子的碰撞來解釋水的電離，再到用化學(xué)符號(hào)語言來表征整個(gè)電離過程，最后用曲線的方式來表征Kw或者是氫離子濃度隨溫度變化的規(guī)律?？梢詭椭鷮W(xué)生更好更全面地理解水的電離平衡。

3.[教學(xué)單元活動(dòng)三]影響水的電離平衡的外界因素

問題：結(jié)合已學(xué)弱電解質(zhì)的電離平衡影響因素，分析討論水電離平衡的影響因素有哪些？

①溫度：通過表1的數(shù)據(jù)，你可以分析溫度是如何影響水的電離平衡的嗎？

水的電離是吸熱過程，升高溫度，水的電離平衡右移，電離程度增大，c（H+）和c（OH-）同時(shí)增大，Kw增大，但由于c（H+）和c（OH-）始終保持相等，故仍呈中性。

②酸、堿問題：在水中通人少量HCl氣體，水的電離平衡將如何移動(dòng)（不考慮溫度的變化）？說出你的理由。

[P-預(yù)測(cè)]

生1：水的電離平衡將正向移動(dòng)。HCl是強(qiáng)電解質(zhì)，會(huì)電離出H+，H+會(huì)與水電離的OH-反應(yīng)，促使水的電離平衡向右移動(dòng)。

生2：水的電離平衡將逆向移動(dòng)。HCl是強(qiáng)電解質(zhì)，會(huì)電離出H+，c（H+）增大，抑制水電離，促使水的電離平衡向左移動(dòng)。

[O-觀察]借助pH傳感器測(cè)定溶液的變化曲線，處理數(shù)據(jù)后如圖6。

問題：圖6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能否說明兩位同學(xué)的預(yù)測(cè)？

[E-解釋]這個(gè)過程中，溫度不變，所以平衡無論如何移動(dòng)，Kw不變。溶液中c（H+）既然增大，那么溶液中c（0H）一定減小，所以，水的電離是被抑制了，平衡是逆向移動(dòng)。

向純水中加入酸或堿，由于酸（堿）電離產(chǎn)生的H+（OH-），使溶液中的c（H+）或c（OH一）增大，使水的電離平衡左移，水的電離程度減小，但Kw不變。

③鹽（鹽類水解中討論）

[活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖]結(jié)合平衡影響因素分析模型，從溫度和離子濃度兩個(gè)角度認(rèn)識(shí)水的電離平衡移動(dòng)規(guī)律，豐富學(xué)生對(duì)平衡思想的認(rèn)識(shí)，借助POE策略提升結(jié)合模型分析問題、解決問題的能力[5]。

[反思]平時(shí)應(yīng)多進(jìn)行圖、表數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與處理，采取盡可能多的呈現(xiàn)方式，培養(yǎng)學(xué)生提取信息、分析數(shù)據(jù)的能力。近年來高考中的圖、表越來越多，具有很好的區(qū)分度，平時(shí)教學(xué)中應(yīng)多考慮這方面的培養(yǎng)。另外，平衡移動(dòng)的分析模型非常重要，它直接影響電離、水解、沉溶平衡的理解。教學(xué)中應(yīng)充分發(fā)揮各種策略的優(yōu)勢(shì)來幫助學(xué)生提升分析問題、解決問題的綜合能力。

4.[教學(xué)單元活動(dòng)四]水電離平衡的相關(guān)計(jì)算

問題：常溫下，濃度為O.Olmol/L的鹽酸溶液中，由水電離產(chǎn)生的c（H）是多少？（已知：Kw=1.0x10^-14）

討論分析（表2）：

為何只適用于稀電解質(zhì)溶液呢？這是一個(gè)普遍被忽略的問題。

通過表3數(shù)據(jù)，依據(jù)Kw=K電離.c（H：O）=c（H+）.c（0H一），不難發(fā)現(xiàn)，只有在稀溶液中，c（H：O）可以認(rèn)為近似不變，Kw的近似計(jì)算才有意義。

評(píng)價(jià)任務(wù)：

思考1：常溫下，濃度為1x10^-4mol/L的NaOH溶液中，由水電離產(chǎn)生的c（OH-）是多少？溶液中c（H+）是多少？

思考）：在常溫下，由水電離產(chǎn)生的c（H+）水=1X10^-9mol/L的溶液，則該溶液的酸堿性如何？

思考3：在常溫下，是否存在由水電離產(chǎn)生的c（H+）*> 1X10^-7mol/L的溶液？若存在，該溶液的酸堿性如何？

[活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖]從定性分析提升到定量計(jì)算，能更加精準(zhǔn)而深入地理解水的電離平衡及其應(yīng)用范圍。通過表格對(duì)水和酸液中的離子對(duì)比，輔助學(xué)生理解電離平衡的變化，從而理解在酸液中的Kw表達(dá)式。引導(dǎo)學(xué)生通過準(zhǔn)確地解一元二次方程和近似計(jì)算的結(jié)果對(duì)比，認(rèn)識(shí)近似處理的意義和科學(xué)性，從而更好地理解近似計(jì)算的公式，最后通過思考題，鞏固、檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)的效率與水平。

[反思]學(xué)生的計(jì)算能力是普遍比較弱的，平時(shí)的教學(xué)中應(yīng)予以重視。通過計(jì)算可以幫助學(xué)生從之前的定性分析走向定量分析，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，學(xué)生能夠更加清晰地理解水的電離過程中各種離子的濃度大小變化，可以加深學(xué)生對(duì)平衡變化過程中的認(rèn)識(shí)，加上結(jié)果的對(duì)比，就能更加全面地理解平衡變化的規(guī)律。教學(xué)中，應(yīng)注重定性與定量、過程與結(jié)果并重的策略，全方位地提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

四、基于學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)思考

學(xué)科核心素養(yǎng)落實(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)是一個(gè)艱難且富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，作為一線教師，應(yīng)盡快學(xué)習(xí)相關(guān)理論，理解“能力教學(xué)取向”向“素養(yǎng)教學(xué)取向”轉(zhuǎn)變的必然趨勢(shì)，積極開展教學(xué)實(shí)踐研究，探尋素養(yǎng)教學(xué)的一般思路?；谏鲜鼋虒W(xué)實(shí)踐，思考提出以下課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的一般步驟： 第一，設(shè)計(jì)教學(xué)單元活動(dòng)。認(rèn)真研讀《課程標(biāo)準(zhǔn)》，尤其是內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，把握教學(xué)基調(diào)，盡量參考各個(gè)版本的教材，體會(huì)教材是如何體現(xiàn)課標(biāo)的，結(jié)合學(xué)生學(xué)情和教學(xué)實(shí)際，哪些是可以借鑒的，哪些是可以改進(jìn)的，還可以有哪些處理方法等。基于以上情況，確定一節(jié)課的核心教學(xué)單元活動(dòng)。

第二，精選教學(xué)策略。對(duì)于不同的核心教學(xué)單元活動(dòng)，選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略。如實(shí)驗(yàn)類的可以選擇科學(xué)探究或POE策略;理論概念類的可以選用“宏一微一符一曲”四重表征或模型認(rèn)知策略。這就要求我們平時(shí)需要多看文獻(xiàn)，不斷積累一些好的教學(xué)策略，但要注意的是：策略最重要的是思想，而不是策略本身。確定了單元活動(dòng)的基本策略后，開始打磨每一個(gè)活動(dòng)細(xì)節(jié)，在細(xì)節(jié)處彰顯學(xué)科核心素養(yǎng)，這是最難的地方，也是最需要時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)的積累。

第三，構(gòu)建教學(xué)框架。這個(gè)階段的任務(wù)主要有兩個(gè)，一是搭建核心單元活動(dòng)、教學(xué)策略及核心素養(yǎng)的關(guān)系框架，認(rèn)真推敲三者之間的聯(lián)系，確保學(xué)科核心素養(yǎng)真正落實(shí)。二是確定核心單元活動(dòng)的先后順序及過渡銜接。這是確保課堂能夠順利進(jìn)行的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)得再好，最終要能執(zhí)行下去。對(duì)于每一處銜接，要仔細(xì)推敲，充分考慮課堂學(xué)生的各種情況，確定好可能的課堂教學(xué)過渡引語，以保證教學(xué)過程的順利實(shí)施。值得注意的是，不可完全拘泥于框架，課堂突發(fā)情況同樣是一次好的教學(xué)機(jī)遇，要善于利用。

第四，及時(shí)進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)。在每次教學(xué)前、教學(xué)中及教學(xué)后，積極同步開展日常教學(xué)評(píng)價(jià)。通過預(yù)習(xí)與自評(píng)、提問與點(diǎn)評(píng)、練習(xí)與作業(yè)、復(fù)習(xí)與考試、問卷與反饋等多種方式開展評(píng)價(jià)，不斷調(diào)整、總結(jié)、反思、改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)“教學(xué)評(píng)”一體化。

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