“化學(xué)反應(yīng)的限度”單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)*

□鄭少鑫 潘紅

（1.佛山市順德區(qū)樂從中學(xué)，廣東 佛山 528300；2.佛山市教育局教學(xué)研究室，廣東 佛山 528000）

當(dāng)前，單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)越來越受到廣大一線教師的關(guān)注和重視?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱“《課程標(biāo)準(zhǔn)》”）中提到，結(jié)構(gòu)化是實(shí)現(xiàn)知識(shí)向素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的有效途徑，結(jié)構(gòu)化水平直接決定著素養(yǎng)發(fā)展的水平。相較于課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)，單元整體教學(xué)由于設(shè)計(jì)視野更宏觀、站位更高，因此更具“結(jié)構(gòu)化”。它是對(duì)具有內(nèi)在邏輯的多個(gè)課時(shí)進(jìn)行的進(jìn)階設(shè)計(jì)教學(xué)，利于教師從化學(xué)觀念層面統(tǒng)領(lǐng)整體教學(xué)過程，契合新課標(biāo)和課程改革的精神，為化學(xué)核心素養(yǎng)的培育提供了可供參考的落地策略。

下面，筆者以“化學(xué)反應(yīng)的限度”單元教學(xué)為例，闡述基于核心素養(yǎng)培育的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)思路。

一、課標(biāo)與教材分析

“化學(xué)反應(yīng)的限度”是化學(xué)變化觀念的一個(gè)重要方面，與化學(xué)反應(yīng)快慢、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向共同構(gòu)成化學(xué)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的完整體系?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)“化學(xué)反應(yīng)的限度”的教學(xué)要求為：認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)是表征反應(yīng)限度的物理量，知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義；了解濃度商和化學(xué)平衡常數(shù)的相對(duì)大小與反應(yīng)方向間的聯(lián)系；通過實(shí)驗(yàn)探究，了解濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的影響。

從化學(xué)觀念統(tǒng)領(lǐng)和核心素養(yǎng)培育的角度分析，“化學(xué)反應(yīng)的限度”可以幫助學(xué)生建構(gòu)化學(xué)反應(yīng)的平衡觀念，以及平衡是可以改變的變化觀念。而“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”等核心素養(yǎng)為化學(xué)變化觀念的建構(gòu)提供了認(rèn)知角度和方法，“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”則體現(xiàn)出本單元所承載的科學(xué)價(jià)值觀。教師要引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)可逆反應(yīng)存在平衡狀態(tài)的客觀事實(shí)及特征，然后利用數(shù)據(jù)進(jìn)行平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算，構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)方向的判斷模型，形成反應(yīng)方向可變可控的認(rèn)識(shí)思路。

筆者對(duì)人民教育出版社的普通高中教科書《化學(xué)》選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》（以下簡稱“人教版教材”）和山東科學(xué)技術(shù)出版社的普通高中教科書《化學(xué)》選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》（以下簡稱“魯科版教材”）中相關(guān)內(nèi)容的編排順序和思路進(jìn)行了對(duì)比。魯科版教材將“化學(xué)反應(yīng)的限度”安排在“化學(xué)反應(yīng)的速率”前面，讓學(xué)生通過濃度商與平衡常數(shù)的關(guān)系分析化學(xué)平衡狀態(tài)的影響因素，符合《課程標(biāo)準(zhǔn)》學(xué)業(yè)要求中“能利用平衡常數(shù)和濃度商的關(guān)系判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡及平衡移動(dòng)的方向”的要求，凸顯化學(xué)平衡常數(shù)的核心價(jià)值。人教版教材則將“化學(xué)平衡”的內(nèi)容放在了“化學(xué)反應(yīng)速率”之后，意在引導(dǎo)學(xué)生從v正與v逆相對(duì)大小的視角認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡從建立到打破再到建立新平衡的規(guī)律，在宏觀、微觀、符號(hào)三重表征的基礎(chǔ)上，與化學(xué)反應(yīng)速率的知識(shí)形成鏈接，體現(xiàn)理解化學(xué)平衡的多重維度，利于培養(yǎng)學(xué)生“變化觀念與平衡思想”核心素養(yǎng)的落實(shí)，也為后面學(xué)習(xí)電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡建立理解模型。

二、內(nèi)容與情境構(gòu)建

教學(xué)內(nèi)容是培育核心素養(yǎng)的載體，要構(gòu)建一個(gè)結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系，必須對(duì)內(nèi)容的順序和結(jié)構(gòu)進(jìn)行整合。本設(shè)計(jì)以人教版教材內(nèi)容為藍(lán)本，從多維度定量理解的視角入手，在學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)速率的基礎(chǔ)上，先定性認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡狀態(tài)及其特征，再定量理解化學(xué)平衡常數(shù)的概念、意義和應(yīng)用，最后探究影響化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)的因素，掌握平衡移動(dòng)的規(guī)律。同時(shí)，融入魯科版用高壓氧艙救治一氧化碳中毒病人的真實(shí)問題情境，整合兩本教材的資源優(yōu)勢(shì)，使之更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

核心素養(yǎng)不是由教師教出來的，而是在問題情境中借助問題解決的實(shí)踐培育起來的[1]。素養(yǎng)導(dǎo)向下的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，讓化學(xué)回歸生活，讓學(xué)生感受化學(xué)知識(shí)在解決生活實(shí)際問題中的價(jià)值?；诖苏J(rèn)識(shí)，筆者創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境“對(duì)一氧化碳中毒的認(rèn)識(shí)、診斷、治療”（見圖1），通過對(duì)主題情境探討的不斷進(jìn)階，引導(dǎo)學(xué)生思考與解決問題，習(xí)得知識(shí)、提升能力、形成素養(yǎng)。

圖1 單元情境與所承載的核心知識(shí)

三、單元整體目標(biāo)設(shè)計(jì)

《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，化學(xué)知識(shí)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體，化學(xué)教學(xué)是落實(shí)化學(xué)課程目標(biāo)、引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成化學(xué)學(xué)業(yè)要求的基本途徑；化學(xué)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是化學(xué)教學(xué)評(píng)價(jià)的重要組成部分，對(duì)于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)具有診斷和發(fā)展功能。基于對(duì)單元情境與所承載的核心知識(shí)的分析，筆者將單元整體學(xué)習(xí)目標(biāo)規(guī)劃為：運(yùn)用類比法，遷移探討化學(xué)問題，幫助學(xué)生基于宏微結(jié)合的視角建立化學(xué)概念；通過化學(xué)史和真實(shí)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)演繹推理對(duì)化學(xué)發(fā)展的重要作用，加深對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)；讓學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)等歸納勒夏特列原理，發(fā)展模型認(rèn)知和應(yīng)用的能力。細(xì)化的學(xué)習(xí)目標(biāo)與評(píng)價(jià)目標(biāo)見表1。

表1 “化學(xué)反應(yīng)的限度”單元教學(xué)的學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)目標(biāo)

四、教學(xué)問題進(jìn)階設(shè)計(jì)

單元教學(xué)目標(biāo)的確立最終要靠問題來驅(qū)動(dòng)，要基于單元整體目標(biāo)，在主題情境中深挖實(shí)際問題。一氧化碳中毒能不能救治、如何判斷病情、怎樣治療，這些層層遞進(jìn)的實(shí)際問題，除了能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，讓學(xué)生在實(shí)際問題的解決過程中體會(huì)化學(xué)知識(shí)的功能與價(jià)值外，還能促進(jìn)學(xué)生對(duì)本單元學(xué)科問題的結(jié)構(gòu)化認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的深度學(xué)習(xí)。主題情境與實(shí)際問題、學(xué)科問題的關(guān)系見圖2。

圖2 主題情境與實(shí)際問題、學(xué)科問題的關(guān)系

五、制訂課時(shí)計(jì)劃，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)

單元教學(xué)目標(biāo)最終要通過課時(shí)教學(xué)來落實(shí)。基于以上分析，筆者創(chuàng)設(shè)“一氧化碳中毒”的主題情境，圍繞化學(xué)平衡狀態(tài)的概念與特征、化學(xué)平衡常數(shù)及應(yīng)用、化學(xué)平衡的影響因素等教學(xué)內(nèi)容，分3個(gè)課時(shí)展開教學(xué)設(shè)計(jì)：課時(shí)1是對(duì)化學(xué)平衡進(jìn)行定性分析、宏觀認(rèn)識(shí)；課時(shí)2是對(duì)化學(xué)平衡進(jìn)行定量分析、微觀認(rèn)識(shí)；課時(shí)3是對(duì)化學(xué)平衡從宏微結(jié)合的角度，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)流程見圖3。

單元整體教學(xué)要求教師先對(duì)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行“深加工”，形成具有邏輯的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，尤其要關(guān)注學(xué)生的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)過程?！盎瘜W(xué)反應(yīng)的限度”屬于概念理論類知識(shí)，要摒棄先由學(xué)生識(shí)記、再由教師細(xì)碎地解構(gòu)概念的傳統(tǒng)教學(xué)方法，而應(yīng)嘗試通過結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)，以具有內(nèi)在邏輯的學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)情境和實(shí)際問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考并活動(dòng)，讓學(xué)生在不斷解決問題、完成任務(wù)的學(xué)習(xí)實(shí)踐中，習(xí)得知識(shí)、發(fā)展能力、提升素養(yǎng)。以下是課時(shí)2的教學(xué)設(shè)計(jì)。

【任務(wù)1】構(gòu)建化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式

情境1：實(shí)驗(yàn)探索情境：教材中給出的化學(xué)平衡濃度數(shù)據(jù)。

圖3 “化學(xué)反應(yīng)的限度”單元整體設(shè)計(jì)流程圖

問題1：所給數(shù)據(jù)有何規(guī)律？結(jié)合前面學(xué)習(xí)的質(zhì)量作用定律，嘗試推導(dǎo)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式。

學(xué)生活動(dòng)：觀察數(shù)據(jù)，尋找規(guī)律。同時(shí)結(jié)合質(zhì)量作用定律，從基元反應(yīng)的角度理解化學(xué)平衡常數(shù)的定義式。

教師活動(dòng)：投影教材中的數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)找規(guī)律；根據(jù)化學(xué)平衡的基本特征v正=v逆，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)質(zhì)量作用定律v=Kc（A）c（B），嘗試推導(dǎo)化學(xué)平衡常數(shù)的定義式。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“化學(xué)平衡常數(shù)”的模型建構(gòu)，順勢(shì)讓其理解概念，同時(shí)診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡思想的理解水平。

【任務(wù)2】認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)的意義及影響因素

情境2：化學(xué)史料情境：范特霍夫方程。

問題2：前面我們學(xué)習(xí)過影響濃度的因素，那化學(xué)平衡常數(shù)又會(huì)受到哪些因素的影響呢？

學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)范特霍夫方程及其推論，理解化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素并推導(dǎo)規(guī)律。

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生回顧化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素；展示范特霍夫方程的相關(guān)化學(xué)史，引導(dǎo)學(xué)生歸納溫度是影響化學(xué)平衡常數(shù)的外界因素；根據(jù)范特霍夫方程，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出化學(xué)平衡常數(shù)隨溫度變化的規(guī)律。

設(shè)計(jì)意圖：幫助學(xué)生更好地理解溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)影響的變化規(guī)律，診斷并發(fā)展學(xué)生的推理能力。

【任務(wù)3】分析濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算

情境3：日常生活情境：一氧化碳中毒如何判斷病情。

問題3：已知HbCO的濃度達(dá)到HbO2濃度的0.02倍，會(huì)使人智力受損，利用化學(xué)平衡常數(shù)，計(jì)算CO與O2的濃度比與是否會(huì)造成智力受損之間的關(guān)系。

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)習(xí)濃度商Qc的意義，理解其與平衡常數(shù)的關(guān)系，并結(jié)合生活實(shí)例，進(jìn)行平衡常數(shù)的計(jì)算。

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生理解濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系，提供生活中的實(shí)際問題，深化學(xué)生對(duì)于濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)關(guān)系的認(rèn)識(shí)，同時(shí)歸納判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的方法。

設(shè)計(jì)意圖：先學(xué)習(xí)理論知識(shí)，再學(xué)以致用，利用學(xué)科原理解決生活中的實(shí)際問題，診斷并發(fā)展學(xué)生的知識(shí)遷移能力。

六、對(duì)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)的思考

進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師要圍繞單元主題，結(jié)合單元知識(shí)的特點(diǎn)，全面挖掘本單元的教育價(jià)值，有機(jī)地整合課堂教學(xué)和課外活動(dòng)，開發(fā)課程資源，綜合利用各種教學(xué)方法和教學(xué)策略，提高課堂教學(xué)的效率，讓學(xué)生在一段時(shí)間的學(xué)習(xí)之后，能夠從整體上把握整個(gè)單元的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，并且獲得豐富的情感體驗(yàn)[2]。

筆者對(duì)“化學(xué)反應(yīng)的限度”的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，努力從“碎片化”走向“結(jié)構(gòu)化”，取得了一定的成效，利于學(xué)生核心素養(yǎng)的培育。本案例依托“對(duì)一氧化碳中毒的認(rèn)識(shí)、診斷、治療”情境的貫穿設(shè)計(jì)，并在課時(shí)設(shè)計(jì)中穿插應(yīng)用化學(xué)史料情境、實(shí)驗(yàn)探索情境等，讓學(xué)生在各種情境融入中自然而然地把化學(xué)平衡常數(shù)這個(gè)抽象概念建構(gòu)起來。

基于核心素養(yǎng)培育的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，不是傳統(tǒng)課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)的簡單堆砌，教師必須深入研究《課程標(biāo)準(zhǔn)》的內(nèi)涵，合理整合教材，必要時(shí)還可以突破教材的內(nèi)容和順序，對(duì)教材進(jìn)行深度加工，對(duì)知識(shí)進(jìn)行有意義的統(tǒng)整[3]。教師必須設(shè)計(jì)清晰的情境線、問題線、知識(shí)線、活動(dòng)線、能力線、素養(yǎng)線，讓學(xué)生通過情境線索的引導(dǎo)，在問題的解決中逐漸掌握知識(shí)、習(xí)得能力、提升素養(yǎng)。□◢