指向發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)

李明

摘要：以人教版化學(xué)必修一“原子結(jié)構(gòu)與元素周期表”為例進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，讓教師對整個(gè)單元知識的結(jié)構(gòu)有清楚的認(rèn)識，更好地解讀教材及把握知識結(jié)構(gòu)，也能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中對整個(gè)單元的知識有系統(tǒng)的認(rèn)識和理解，引導(dǎo)學(xué)生尋找知識點(diǎn)間的關(guān)系，建立系統(tǒng)的知識體系，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);單元教學(xué);原子結(jié)構(gòu)與元素周期表;教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號：1008-0546（2021）06-0059-06 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.06.016

教學(xué)設(shè)計(jì)是教學(xué)中非常重要的環(huán)節(jié)，教學(xué)設(shè)計(jì)的成功與否決定了教學(xué)效果的好壞，直接影響學(xué)生對知識的掌握與建構(gòu)。老師們的教學(xué)設(shè)計(jì)往往會(huì)拘泥于單課時(shí)內(nèi)容的就課論課，缺少了對單元知識點(diǎn)整體上的把握及對各種教學(xué)要素的選擇和應(yīng)用。單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)是在充分的學(xué)情分析的基礎(chǔ)上對單元教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行的整體設(shè)計(jì)，它需要對單元教學(xué)內(nèi)容的地位和作用、各知識點(diǎn)之間的結(jié)構(gòu)、體現(xiàn)的思想方法、完成學(xué)習(xí)任務(wù)需要的從屬知識技能、與本單元相關(guān)的知識和思想方法等進(jìn)行綜合分析[1]。因此，“單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)”跟傳統(tǒng)的單課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)明顯的區(qū)別在于，前者是系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)，后者是先分散后總結(jié)式的教學(xué)設(shè)計(jì)。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展是一個(gè)持續(xù)進(jìn)步的過程，因此，教師應(yīng)該依據(jù)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及其發(fā)展水平、高中化學(xué)課程目標(biāo)、高中化學(xué)課程內(nèi)容及學(xué)業(yè)質(zhì)量要求（包括學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量水平），結(jié)合學(xué)生已有的基礎(chǔ)，對學(xué)段、模塊或主題、單元和課時(shí)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)[2]。做好單元教學(xué)設(shè)計(jì)，不僅能使教師對整個(gè)單元或整章知識的結(jié)構(gòu)都有著很清楚的認(rèn)識，更好地解讀教材及把握知識結(jié)構(gòu)，而且能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中對整個(gè)單元的知識有系統(tǒng)的認(rèn)識和理解，引導(dǎo)學(xué)生尋找知識點(diǎn)間的關(guān)系，建立系統(tǒng)的知識體系。下面是筆者對人教版化學(xué)必修一“原子結(jié)構(gòu)與元素周期表”為主題的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、教學(xué)單元分析

本節(jié)內(nèi)容選自普通高中新人教版化學(xué)必修第一冊第四章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律中第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表[3]。教材的知識特點(diǎn)是圍繞原子結(jié)構(gòu)討論其對元素在周期表中的位置和元素性質(zhì)的決定性作用，教材體系框架如圖1。

二、教學(xué)思想與創(chuàng)新點(diǎn)

基于新教材對于發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，本教學(xué)設(shè)計(jì)主要考慮了以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)思想。

1.突出宏觀、微觀、符號三重表征：本單元內(nèi)容是“宏一微一符”三重表征的典型模型。影響元素化學(xué)性質(zhì)的本質(zhì)原因在于原子的微觀結(jié)構(gòu)，而原子結(jié)構(gòu)示意圖能形象地表征原子的微觀結(jié)構(gòu)，充分地體現(xiàn)了宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)。

2.形成證據(jù)推理與模型認(rèn)知的觀念。通過重走原子結(jié)構(gòu)發(fā)展之路，構(gòu)建“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一提出假設(shè)一得出結(jié)論一構(gòu)建新模型一進(jìn)一步驗(yàn)證”的認(rèn)知模型;發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理和模型認(rèn)知的觀念和以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)，形成大膽猜測、小心求證的實(shí)驗(yàn)探究的科學(xué)精神。

3.突出科學(xué)實(shí)踐在物質(zhì)研究中的重要作用。在探究堿金屬、鹵素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系的教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)預(yù)測、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、得出結(jié)論并從微觀的原子結(jié)構(gòu)角度進(jìn)行解釋，深化預(yù)測及實(shí)驗(yàn)探究的科學(xué)精神。

4.教學(xué)中運(yùn)用發(fā)現(xiàn)原子結(jié)構(gòu)和元素周期表的歷史，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任意識。深化科學(xué)探索歷程的艱辛，體驗(yàn)成功的喜悅，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

由此，對于本單元知識的整體構(gòu)思如圖2：

三、制定教學(xué)目標(biāo)

基于化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求及對本單元教材內(nèi)容的分析，確定其教學(xué)目標(biāo)如下：

1.結(jié)合原子模型演變歷程體驗(yàn)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)原子結(jié)構(gòu)模型的艱辛，學(xué)習(xí)通過實(shí)驗(yàn)探究結(jié)合宏觀證據(jù)推理形成模型的科學(xué)理論研究方法;結(jié)合Na、Cl原子的電子層結(jié)構(gòu)認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)，理解質(zhì)量數(shù)概念;根據(jù)稀有氣體和核外電子排布?xì)w納總結(jié)原子核外電子排布規(guī)律，能用原子結(jié)構(gòu)示意圖描述1-20號元素的原子結(jié)構(gòu)。并以此診斷學(xué)生證據(jù)推理和模型認(rèn)知水平，發(fā)展原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識水平。

2.觀察歷史上曾出現(xiàn)的元素周期表，認(rèn)識各時(shí)期元素周期表研制的背景、方法、成果及局限性。在觀察中理解原子結(jié)構(gòu)和元素周期表中位置的關(guān)系，初步形成結(jié)構(gòu)決定位置，位置反映結(jié)構(gòu)的模型認(rèn)知;理解核電荷數(shù)、原子序數(shù)概念;知道核素、同位素概念;體會(huì)同位素在科學(xué)研究中的意義，并了解科技考古行業(yè)，感受化學(xué)在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用，拓寬職業(yè)認(rèn)識，為學(xué)業(yè)生涯規(guī)劃做鋪墊。診斷并發(fā)展學(xué)生對于理論模型的認(rèn)知、歸納能力和運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識和方法解決生產(chǎn)、生活中簡單的化學(xué)問題的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)。

3.從學(xué)生熟悉的金屬鈉的性質(zhì)為切入點(diǎn)，分析推測金屬鉀的化學(xué)性質(zhì)，通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，總結(jié)堿金屬性質(zhì)的相似性和遞變性，并以此為模型預(yù)測驗(yàn)證鹵族元素的遞變性。理解主族元素原子結(jié)構(gòu)的變化帶來的元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律，初步構(gòu)建結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的化學(xué)思想。診斷并發(fā)展學(xué)生的宏觀辨識和微觀探析水平，以及實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識、證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。

四、教學(xué)過程設(shè)計(jì)

【學(xué)習(xí)任務(wù)1】重走原子結(jié)構(gòu)發(fā)展之路——認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)

【活動(dòng)設(shè)計(jì)】

（1）追溯歷史，理解原子結(jié)構(gòu)

閱讀原子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)史，回答問題（圖3-4）。

【設(shè)計(jì)意圖】通過閱讀原子結(jié)構(gòu)模型演變的歷史，認(rèn)識實(shí)驗(yàn)、假說、模型等科學(xué)方法在科學(xué)研究中的作用。初步搭建宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與微觀結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，并形成“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象——提出假設(shè)——得出結(jié)論——構(gòu)建新模型——進(jìn)一步驗(yàn)證”的模型認(rèn)識過程。

（2）由稀有氣體元素電子層排布，歸納原子核外電子排布規(guī)律活動(dòng)設(shè)計(jì)見圖5.

【深度思考】鉀原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖？書寫原子結(jié)構(gòu)示意圖要注意什么？

【設(shè)計(jì)意圖】由稀有氣體元素原子核外電子排布數(shù)據(jù)，歸納各電子層排布的規(guī)律，書寫原子結(jié)構(gòu)示意圖，構(gòu)建原子結(jié)構(gòu)模型。滲透證據(jù)推理與模型認(rèn)識的化學(xué)核心素養(yǎng)。

（3）原子結(jié)構(gòu)中的等量關(guān)系

活動(dòng)設(shè)計(jì)見圖6。

【設(shè)計(jì)意圖】科學(xué)是站在歷史的肩膀上不斷發(fā)展、進(jìn)步的。展望原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展，旨在傳遞相信科學(xué)，但不迷信權(quán)威的科學(xué)思想。

【學(xué)習(xí)任務(wù)2】重走元素周期表發(fā)展之路——認(rèn)識元素周期表

【活動(dòng)設(shè)計(jì)】

（1）認(rèn)識整體——觀歷史上的元素周期表，認(rèn)識元素周期表

介紹歷史上出現(xiàn)的元素周期表（三元素組、六元素組、八音律等）。并請同學(xué)們根據(jù)原子結(jié)構(gòu)示意圖，繪制元素周期表（圖7），并闡述編排理由（圖8）。

【深度思考】如何推斷陌生元素在元素周期表中的位置及可能存在的化學(xué)性質(zhì)？

【設(shè)計(jì)意圖】通過問題鏈，結(jié)合元素周期表發(fā)現(xiàn)史，引導(dǎo)學(xué)生通過閱讀課本和結(jié)合教師所給的信息，全面認(rèn)識元素周期表，為后續(xù)元素周期律的學(xué)習(xí)莫定基礎(chǔ)。強(qiáng)化結(jié)構(gòu)決定位置，位置反映結(jié)構(gòu)的觀念。

（2）理解局部——深入認(rèn)識元素周期表

活動(dòng)設(shè)計(jì)見圖9。

【設(shè)計(jì)意圖】由整體到局部全面認(rèn)識元素周期表，引導(dǎo)學(xué)生區(qū)別元素和核素的概念，并會(huì)判斷同位素，并為后續(xù)元素周期律的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。介紹同位素在生產(chǎn)生活中的用途學(xué)習(xí)并拓展科技考古，拓展職業(yè)教育，初步滲透科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)。

【學(xué)習(xí)任務(wù)3】元素周期表再審視——建構(gòu)原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)的關(guān)系

【活動(dòng)設(shè)計(jì)】

（1）由鈉的性質(zhì)預(yù)測類比鉀、鋰，歸納堿金屬性質(zhì)的遞變性

活動(dòng)設(shè)計(jì)見圖10。

元素周期表中第ⅠA族（除了H）叫做堿金屬元素，回憶金屬鈉的性質(zhì)，分析鈉的性質(zhì)和原子結(jié)構(gòu)，并填寫堿金屬結(jié)構(gòu)信息表（表1），熟悉堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)異同。

【設(shè)計(jì)意圖】在教學(xué)中運(yùn)用POE策略[4]，從分析堿金屬原子結(jié)構(gòu)示意圖、最外層電子數(shù)、電子層數(shù)、原子半徑開始，明確堿金屬原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。進(jìn)而通過猜測，實(shí)驗(yàn)論證，探索出鈉、鉀元素化學(xué)性質(zhì)相似和遞變性。從原子結(jié)構(gòu)的角度建立解釋，形成“位置——結(jié)構(gòu)——性質(zhì)”的思想，并掌握預(yù)測的方法。

表1 堿金屬結(jié)構(gòu)信息表（2）預(yù)測并驗(yàn)證鹵族元素性質(zhì)的相似性和遞變性結(jié)合鹵素原子的原子結(jié)構(gòu)特征及物理性質(zhì)（表2），預(yù)測鹵素的化學(xué)性質(zhì)（圖11）。

【設(shè)計(jì)意圖】從堿金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的學(xué)習(xí)方式，遷移到鹵素性質(zhì)的學(xué)習(xí)方式。進(jìn)一步診斷和評價(jià)“位置—結(jié)構(gòu)—性質(zhì)”的認(rèn)知模型和“預(yù)測—觀察—解釋實(shí)驗(yàn)”的探究模式。

五、單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)的反思

1.有助于學(xué)生構(gòu)建知識。單元教學(xué)的著眼點(diǎn)是“單元”。從教學(xué)內(nèi)容看，單元教學(xué)以一個(gè)“單元”為相對獨(dú)立的教學(xué)單位，強(qiáng)調(diào)從單元這個(gè)整體出發(fā)設(shè)計(jì)教學(xué)，突出內(nèi)容和過程的聯(lián)系性和整體性。從教學(xué)目標(biāo)看，單元教學(xué)是一個(gè)相對完整的過程，在這個(gè)過程中，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的有機(jī)融合和有效落實(shí)問題逐步得以實(shí)現(xiàn)。從教學(xué)方法看，單元教學(xué)不是對單元內(nèi)各課題平均使用力量，而是依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和某個(gè)單元的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)合理的、有一定思維梯度的科學(xué)學(xué)習(xí)過程，注重學(xué)習(xí)的階段性和層次性，避免了傳統(tǒng)課時(shí)教學(xué)的隨意性與盲目性。

2.有助于教師不斷完善自身的智能結(jié)構(gòu)。對化學(xué)教師而言，顯然單元教學(xué)設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)的單課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)更具有挑戰(zhàn)性，通過單元教學(xué)，教師的教學(xué)設(shè)計(jì)視野從單課時(shí)的微觀范疇轉(zhuǎn)向更為寬闊的單元宏觀范疇，能夠從單元整體上把握教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容和方法，有利于使宏觀層面的課程目標(biāo)落到實(shí)處，同時(shí)又能使單元內(nèi)的課時(shí)教學(xué)變得更加富有彈性，有利于優(yōu)化教學(xué)效果。

化學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)是從整體角度把握課程，突出內(nèi)容和過程的聯(lián)系性和整體性?；瘜W(xué)內(nèi)容的整體性包括內(nèi)容的整體結(jié)構(gòu)（概念及其相互關(guān)系）以及內(nèi)容反映的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。把握好整體性，對內(nèi)容的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)了如指掌，心中有一張“聯(lián)絡(luò)圖”，才能把握教學(xué)的大方向，才能使教學(xué)有的放矢，才能使學(xué)生學(xué)到結(jié)構(gòu)化的、聯(lián)系緊密的、遷移能力強(qiáng)的知識，才能更好地發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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