化學(xué)大單元設(shè)計的實(shí)踐與思考

戴明元

2021年以來，我?；瘜W(xué)組的教師依據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017版）（下面簡稱“新課標(biāo)”），使用2019年人教版教材（下面簡稱“新教材”），對大單元教學(xué)的設(shè)計和課堂教學(xué)進(jìn)行了積極探索實(shí)踐。在此過程中，我們對大單元課堂設(shè)計的原則及教學(xué)中應(yīng)注意的問題有了清晰的認(rèn)識。下面整理成文，與大家交流探討。

一、大單元設(shè)計的基本原則

1.三種方式確定單元主題

“新課標(biāo)”在實(shí)施建議中明確指出：“化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的組織，應(yīng)有利于促進(jìn)學(xué)生從化學(xué)學(xué)科知識向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化，而內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化則是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化主要有以下三種形式：①基于知識關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化。②基于認(rèn)識思路的結(jié)構(gòu)化。③基于核心觀念的結(jié)構(gòu)化。”在大單元教學(xué)中，為提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，我們主要以上述三種結(jié)構(gòu)化來組織單元教學(xué)的內(nèi)容。

如，基于知識關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化，我們把“新教材”必修2第六章與選擇性必修1的第一章、第二章的內(nèi)容組織起來，確定了“化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律”的大單元。在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并把知識結(jié)構(gòu)化如下：

如此，可以幫助學(xué)生分清熱力學(xué)與動力學(xué)的范疇，避免在解決問題的過程中將二者混淆使用。

基于由感性認(rèn)識到理性認(rèn)知、由宏觀到微觀、由定性到定量的認(rèn)識思路，我們將“新教材”必修2第六章與選擇性必修1的第一章、第二章整合成三個小單元，即“化學(xué)反應(yīng)與能量”“化學(xué)反應(yīng)速率”“化學(xué)平衡”。這樣，在這三個單元的學(xué)習(xí)中，學(xué)生的“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)就得到了逐步提升。

如，“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”一章，教材內(nèi)容是基于“微粒觀”“平衡觀”“變化觀”等核心觀念展開的。我們就基于核心觀念的結(jié)構(gòu)化設(shè)計了“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”一章的大單元，具體分為兩個子單元，“子單元一‘外界因素對平衡的影響’——基于微粒觀和變化觀，研究外界因素對電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的影響”“子單元二‘四大平衡常數(shù)’—— 基于化學(xué)平衡常數(shù)的‘平衡觀’，研究弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)（Ka、Kb）、水的離子積常數(shù)（Kw）、鹽類的水解平衡常數(shù)（Kh）、難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)（Ksp）” 。

這樣的大單元設(shè)計，不但能讓學(xué)生用基于“化學(xué)平衡”一章建立起來的核心觀念學(xué)習(xí)“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”，而且能使以上的核心觀念更加穩(wěn)固，使學(xué)生“變化觀念與平衡思想”的化學(xué)核心素養(yǎng)進(jìn)一步提升。

2.創(chuàng)設(shè)情景，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變

“新課標(biāo)”在實(shí)施建議中指出：“學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展是一個自我建構(gòu)、不斷提升的過程，教師要緊緊圍繞化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生積極開展建構(gòu)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和問題解決學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變?！币蚨瑔卧顒拥脑O(shè)計要積極地創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情景，設(shè)計建構(gòu)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和問題解決學(xué)習(xí)等活動。

如，建構(gòu)學(xué)習(xí)活動的設(shè)計方面，在學(xué)生完成了“新教材”必修2“化學(xué)反應(yīng)的限度”的內(nèi)容之后，就要自主學(xué)習(xí)選擇性必修1的化學(xué)平衡的內(nèi)容，為了建構(gòu)新知識與舊知識經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系，教師設(shè)計了如下四個問題情景。

（1）以合成氨為例，談?wù)劵瘜W(xué)平衡是怎樣建立起來的？請用v-t圖像表示該反應(yīng)化學(xué)平衡的建立過程。

（2）化學(xué)平衡的特點(diǎn)有哪些？其中的“等”與“定”有什么關(guān)系？試用c-t圖像表示化學(xué)平衡的建立。

（3）可逆反應(yīng)為什么有限度？如何描述可逆反應(yīng)限度的大??？影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素有哪些？有什么應(yīng)用？

（4）化學(xué)平衡的特點(diǎn)中“動”和“變”的含義是什么？二者有什么聯(lián)系？改變哪些條件會使平衡移動？

以上四個問題情景，可以幫助學(xué)生通過新、舊知識經(jīng)驗(yàn)之間的反復(fù)、雙向的相互作用，形成和調(diào)整自己的經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)，建構(gòu)新的知識體系。

化學(xué)學(xué)科的探究學(xué)習(xí)活動以探究實(shí)驗(yàn)為主。因此，我們在設(shè)計“化學(xué)平衡”的子單元“影響化學(xué)平衡的因素”時，精心準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)活動。

這樣的設(shè)計，是讓學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理，設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、討論優(yōu)化方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、得到結(jié)論。這樣的設(shè)計，不但能增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)探究的理解，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，而且能提升學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

如，“化學(xué)平衡”的子單元“化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控”一節(jié)，我們采用的是問題解決的學(xué)習(xí)方式，即給出情景和必要的素材，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己已有的知識來優(yōu)化合成氨的反應(yīng)條件。具體如下：

情景：

十九世紀(jì)，合成氨工業(yè)解決了人類面臨的糧食短缺問題，為工業(yè)生產(chǎn)提供了基本工業(yè)原料——氨。其實(shí)，自1784年確定氨的成分以后，人們一直在研究如何利用氮?dú)夂蜌錃夂铣砂保?913年才實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)。經(jīng)過研究人員的努力，幾十年后建造了日產(chǎn)氨1000噸的大型裝置。

素材：

（1）合成氨的反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，N2（g） + 3H2（g）[]2NH3（g）。已知298K時：△H=-92.2KJ/mol ， △S=-109.2J/K?mol。

（2）實(shí)驗(yàn)研究表明，在特定條件下，合成氨反應(yīng)的速率與參與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系式為：v=kc（N2）c1.5（H2）c-1（NH3）。

（3）工業(yè)合成氨以鐵觸媒為催化劑，鐵觸媒在500℃時的活性最大。

（4）從化學(xué)平衡的角度分析，在氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量之比為1∶3時，平衡轉(zhuǎn)化率最高，從化學(xué)反應(yīng)速率角度分析，氮?dú)庠诖呋瘎┥衔綖榭偡磻?yīng)中最難發(fā)生的步驟，即影響反應(yīng)速率的關(guān)鍵步驟。

（5）工業(yè)生產(chǎn)中，壓強(qiáng)增高，對設(shè)備材料和結(jié)構(gòu)的要求也提高了，動力消耗增大，綜合經(jīng)濟(jì)效益會下降。

問題：

請結(jié)合以上素材，選擇合成氨工業(yè)的最優(yōu)條件。

反思總結(jié)：

由工業(yè)合成氨條件的優(yōu)化看，工業(yè)生產(chǎn)條件的優(yōu)化主要考慮哪些因素？當(dāng)出現(xiàn)矛盾時，如何解決？

3.重視化學(xué)認(rèn)識視角和化學(xué)認(rèn)識思路的培養(yǎng)

“所謂化學(xué)認(rèn)識視角，是指對物質(zhì)及其變化的特征及規(guī)律進(jìn)行認(rèn)識的側(cè)面、角度或切入點(diǎn)。它回答的是‘從哪兒想’的問題。所謂化學(xué)認(rèn)識思路，是指對物質(zhì)及其變化的特征及規(guī)律進(jìn)行認(rèn)識的程序、路徑或框架。它要解決的是‘怎么想’的問題?！贝髥卧虒W(xué)，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科認(rèn)識視角及認(rèn)識思路。

如，元素化學(xué)的教學(xué)，我們把認(rèn)識視角聚焦在“從物質(zhì)類別的視角認(rèn)識物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系”“從元素價態(tài)的視角認(rèn)識物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系”，即引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)價類二維圖。教學(xué)中，常見的認(rèn)識思路還有“宏觀—微觀—符號”“預(yù)測—實(shí)驗(yàn)—證據(jù)—推理—結(jié)論”“認(rèn)識模型”“思維模型”“定性—定量”等。有機(jī)化合物的教學(xué)中，我們引導(dǎo)學(xué)生的認(rèn)識思路為“有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)→官能團(tuán)→有機(jī)化學(xué)反應(yīng)→有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化→有機(jī)合成”。

教學(xué)中，當(dāng)遇到陌生復(fù)雜的問題時，教師可以啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生“從哪想”“怎么想”，并且在得到結(jié)果后，為學(xué)生總結(jié)認(rèn)識的出發(fā)點(diǎn)、思維的模型，以不斷拓寬學(xué)生的認(rèn)識視角，不斷構(gòu)建學(xué)生分析問題的框架和思維模型，提高他們分析問題、解決問題的能力。

二、大單元教學(xué)中應(yīng)注意的問題

1.緊密圍繞核心觀念確定教學(xué)策略

中學(xué)化學(xué)的核心觀念主要有變化觀、微粒觀和微粒作用觀、平衡觀、守恒觀、組成和結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)觀、價類二維觀、綠色的可持續(xù)發(fā)展觀、科學(xué)的探究觀等。觀念決定思想，思維決定行為，因而大單元教學(xué)設(shè)計中我們往往緊密圍繞核心觀念來確定教學(xué)策略。

在烴、烴的衍生物的大單元教學(xué)中，我們教學(xué)策略的設(shè)計圍繞“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的核心觀念。如，對于“苯酚”一節(jié)，我們在教學(xué)設(shè)計中，采用的教學(xué)策略為“結(jié)構(gòu)分析→性質(zhì)預(yù)測→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→歸納總結(jié)→遷移應(yīng)用”。

2.教學(xué)活動的設(shè)計要注重高階思維的開展

陌生情景下復(fù)雜問題的解決，需要學(xué)生具有較強(qiáng)的化學(xué)科學(xué)思維能力，尤其是高階思維能力。因此，在大單元教學(xué)的設(shè)計中，我們要非常重視高階思維的培養(yǎng)。

如，探究“影響化學(xué)平衡的因素”一節(jié)實(shí)驗(yàn)課中，為了培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，我們的教學(xué)策略是讓學(xué)生根據(jù)提供的試劑及實(shí)驗(yàn)用品先設(shè)計實(shí)驗(yàn)，再優(yōu)化方案、實(shí)驗(yàn)探究、觀察現(xiàn)象、解釋現(xiàn)象、概括濃度、壓強(qiáng)、溫度對平衡的影響規(guī)律。這其中設(shè)計實(shí)驗(yàn)要用“設(shè)計實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)造性思維”的高階思維，優(yōu)化方案要用“分析評價”的高階思維，觀察現(xiàn)象及解釋現(xiàn)象要用“預(yù)測、觀察和解釋能力”的高階思維，概括濃度、壓強(qiáng)、溫度對平衡的影響規(guī)律要用到“概括關(guān)聯(lián)”的高階思維。

3.注重引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型

在教學(xué)中建構(gòu)模型，有利于學(xué)生在陌生復(fù)雜的情景下分析問題、解決問題。因而，大單元教學(xué)中，我們也要注重引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型。

如，“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”一章的教學(xué)中，我們引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型“溶液中有什么溶質(zhì)（包括單一溶液和反應(yīng)后的溶液）→它們是什么比例→會建立哪些平衡→分析離子濃度的大小、列守恒關(guān)系式、判斷酸堿性等”。學(xué)生一旦建立起這一模型，即使遇到陌生復(fù)雜的問題情景，也能順利地解決問題。

4.注重化學(xué)日常學(xué)習(xí)評價

“新課標(biāo)”明確指出：“化學(xué)日常學(xué)習(xí)評價是化學(xué)教學(xué)不可或缺的有機(jī)組成部分，是化學(xué)學(xué)習(xí)評價的一種重要表現(xiàn)形式，是實(shí)施‘教、學(xué)、評’一體化教學(xué)的重要鏈條。”我們在實(shí)施大單元教學(xué)的過程中，非常注重化學(xué)日常學(xué)習(xí)評價，及時診斷學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平、核心知識和核心觀念的結(jié)構(gòu)化水平等，以便及時地給予指導(dǎo)或進(jìn)行針對性的發(fā)展、提高。當(dāng)然，也能為后面的教學(xué)提供設(shè)計的依據(jù)。

“新課標(biāo)”明確指出：“提問與點(diǎn)評，練習(xí)與作業(yè)，復(fù)習(xí)與考試是有效開展化學(xué)日常學(xué)習(xí)評價的基本途徑與方法?！睘槭挂陨先N途徑與方法有診斷功能，課堂上我們拋出的問題要具有素養(yǎng)診斷功能，點(diǎn)評要有指導(dǎo)性，要能引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)、結(jié)構(gòu)化核心概念和核心觀念。對于練習(xí)、作業(yè)及考試，我們應(yīng)精心設(shè)計有素養(yǎng)診斷功能的題目。批閱時，我們不能只看對錯，一定要深入分析錯因，是什么素養(yǎng)沒有達(dá)標(biāo)，還是核心知識或核心觀念結(jié)構(gòu)化程度太低。然后及時反饋，調(diào)整教學(xué)節(jié)奏或重心，真正地讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)的發(fā)展。章節(jié)的復(fù)習(xí)課，我們要指導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)知識體系，以診斷學(xué)生的核心概念和核心觀念的結(jié)構(gòu)化水平，及時給予指導(dǎo)或進(jìn)行針對性的發(fā)展、提高。

關(guān)于大單元教學(xué)，我們從實(shí)踐中取得了以上認(rèn)知。但還有一些問題值得思考，“如何處理好大課堂與知識鞏固、技能練習(xí)的關(guān)系？”“大課堂中，課堂容量較大，而學(xué)生的基礎(chǔ)、素養(yǎng)不一，容易導(dǎo)致學(xué)困生跟不上教學(xué)進(jìn)度，如何能兼顧學(xué)困生？”等。這些問題，值得我們一線化學(xué)教師進(jìn)行更加深入的思考和探究！

作者單位? ?陜西省渭南市大荔縣城郊中學(xué)