基于“文化化學(xué)”教學(xué)主張的單元教學(xué)設(shè)計

楊東升 趙丹丹

[摘要]“文化化學(xué)”教學(xué)主張，以培養(yǎng)具有化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的文化人為目標，以探索出具有廣泛適用價值的“四層四環(huán)”育人模式為基礎(chǔ)，依據(jù)課標、教材、學(xué)情等，確定學(xué)習(xí)單元。這樣的學(xué)習(xí)單元重視化學(xué)學(xué)科知識的內(nèi)部聯(lián)系和邏輯層次，從整體上形成“學(xué)科大概念”-“核心概念”-“基本概念”梯度性結(jié)構(gòu)。在單元設(shè)計策略下，筆者深入分析課程標準、學(xué)情等重要要素，融合大單元的教學(xué)理念進行初中化學(xué)《燃料及其利用》單元教學(xué)的實踐探索。

[關(guān)鍵詞]文化化學(xué);“四層四環(huán)”育人模式;化學(xué)與社會發(fā)展

在義務(wù)教育階段，化學(xué)教育不僅要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心;也要引導(dǎo)學(xué)生認識物質(zhì)世界的變化規(guī)律，體驗科學(xué)探究的歷程，認識化學(xué)與生活、生產(chǎn)、社會、環(huán)境的關(guān)系，以發(fā)展學(xué)生化學(xué)觀念的形成、科學(xué)本質(zhì)的理解，進而提升科學(xué)思維能力，提高科學(xué)素養(yǎng)。該如何挖掘初中化學(xué)所承載的教學(xué)意義，實現(xiàn)化學(xué)育人價值？如何實現(xiàn)知識向素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，建構(gòu)素養(yǎng)為本的化學(xué)教學(xué)？

素養(yǎng)為本的教學(xué)需要實操性的理論指導(dǎo)和實踐探索，劉英琦倡導(dǎo)的“文化化學(xué)”教學(xué)主張，以培養(yǎng)具有化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的文化人為目標，探索并實踐了具有廣泛適用價值的“‘四層四環(huán)育人模式”，將教學(xué)模式的建構(gòu)上升到課程與教學(xué)的文化層面。[1]該模式以深度理解的“四個層次”作為實現(xiàn)知識學(xué)習(xí)向素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的基本途徑，以循環(huán)發(fā)展、螺旋上升的“四個教學(xué)環(huán)節(jié)”作為實現(xiàn)學(xué)生深度理解、素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)過程，將“教師-內(nèi)容-學(xué)生”“教-學(xué)-研”“教-學(xué)-評”“課前備課-課堂實施-課后反思”深度整合，能夠指導(dǎo)教學(xué)模式探尋以及教學(xué)實踐應(yīng)用（如圖1所示）。

現(xiàn)以人教版九年級上冊《燃料及其利用》單元為例闡述“四層四環(huán)”育人模式指導(dǎo)下的單元教學(xué)的素養(yǎng)實施。

“四層四環(huán)”育人模式中“學(xué)科理解與單元規(guī)劃”是教師在學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)下以學(xué)科知識的內(nèi)部聯(lián)系為基礎(chǔ)，依據(jù)課標、教材、學(xué)情等，確定學(xué)習(xí)單元。這樣的學(xué)習(xí)單元重視化學(xué)學(xué)科知識的內(nèi)部聯(lián)系和邏輯層次，從整體上形成“學(xué)科大概念”-“核心概念”-“基本概念”梯度性結(jié)構(gòu)。在單元設(shè)計策略下，筆者深入分析課程標準、學(xué)情等重要要素，將大單元主題確定為化學(xué)與社會發(fā)展，具體知識結(jié)構(gòu)見下圖2所示。

一、“‘四層四環(huán)育人模式”單元教學(xué)規(guī)劃

（一）單元教學(xué)內(nèi)容分析

依據(jù)義務(wù)教育“課程標準”，本單元屬于第五部分“化學(xué)與社會發(fā)展”一級主題。[2]本單元位于人教版九年級上冊最后一章，將化學(xué)學(xué)科知識與社會問題緊密聯(lián)系，其內(nèi)容涉及能源、環(huán)境等社會問題。教材從燃燒利用的歷史引入，通過常見的燃燒現(xiàn)象介紹燃燒的條件、滅火的原理及一些易燃易爆的安全知識。然后再從化學(xué)反應(yīng)中的能量變化入手，介紹燃料的合理利用與開發(fā)，讓學(xué)生認識到“自然資源不是取之不盡用之不竭的”“人類是可以合理開發(fā)利用資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的”。同時，“燃燒條件的探究”又作為學(xué)生實驗出現(xiàn)在課標第一部分的“科學(xué)與探究”一級主題下，這就要求我們在本單元教學(xué)中還要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。關(guān)于本單元內(nèi)容的具體梳理見表1。

本單元內(nèi)容呈現(xiàn)了“本質(zhì)-現(xiàn)象-應(yīng)用”的內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)：從燃燒的條件和滅火的原理兩方面詮釋“燃燒的現(xiàn)象”，再通過化學(xué)反應(yīng)中的能量變化揭示“燃料燃燒這一化學(xué)反應(yīng)”，最后從化石燃料的開發(fā)與利用、使用燃料對環(huán)境的影響、新能源的開發(fā)與利用三個遞進式方面告訴我們?nèi)紵枰缓侠黹_發(fā)與利用。

（二）學(xué)習(xí)理解層次

通過對教學(xué)內(nèi)容及課標的分析，本文將學(xué)習(xí)的理解層次呈現(xiàn)如下（表2）：

（三）單元教學(xué)目標

基于課程標準、理解層次、單元教學(xué)內(nèi)容分析和學(xué)情，將該單元教學(xué)目標確定為：①通過燃燒條件的探究逐漸建立燃燒模型。并能根據(jù)燃燒條件推理出滅火的原理。②能運用燃燒的條件和滅火的原理及方法解決實際問題。③通過教材經(jīng)典紅磷白磷燃燒對比實驗，逐漸形成批判、辯證思維，提高社會責任感及意識。④通過生活事例，感受化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化，形成化學(xué)與能源和資源的有效可持續(xù)利用意識，增強社會責任感。

（四）單元課時任務(wù)及目標

基于上述教學(xué)目標，我們將該單元教學(xué)計劃分為4課時，具體每課時的教學(xué)任務(wù)和達成的目標見表3。

（五）拓展與作業(yè)

“雙減”提出減輕過重的作業(yè)負擔，教師要研究作業(yè)的設(shè)計。上海市教委教研室副主任王月芬指出“單元是作業(yè)設(shè)計的基本單位”。教師在設(shè)計單元作業(yè)時要注重作業(yè)的選擇性不能簡單地做分層。[3]再根據(jù)劉英琦老師提供的“整體設(shè)計課后拓展和多元作業(yè)”的單元作業(yè)設(shè)計[4]，本單元的作業(yè)設(shè)計如下。

【基礎(chǔ)作業(yè)】

1. 應(yīng)用燃燒的原理解釋下列成語，其中不合理的是（? ? ）

A. 鉆木取火——使溫度達到可燃物的著火的

B. 火上澆油——隔絕空氣

C. 風助火威——為燃燒提供充足的氧氣

D. 釜底抽薪——燃燒需要可燃物

2. 下列關(guān)于滅火的原理和方法錯誤的是（? ? ）

A.用滅火毯迅速蓋滅油鍋起火，是隔絕氧氣

B.住宅失火時，消防隊員用水滅火，是降低了可燃物的著火點

C.森林失火時，首先設(shè)置隔離帶，是清除和隔離可燃物

D.用燈帽熄滅酒精燈火焰，是隔絕氧氣

3.如圖是探究燃燒條件的實驗，有關(guān)該實驗的說法錯誤的是（? ?）

A. 實驗中a、c處的現(xiàn)象說明燃燒需要氧氣參與

B. 實驗中a、b處的現(xiàn)象說明燃燒需要達到可燃物的著火點

C. a處白磷燃著后很快熄滅，原因是管內(nèi)產(chǎn)生了二氧化碳氣體

D. 管口小氣球的使用體現(xiàn)實驗綠色化

4. 下列有關(guān)說法正確的是（? ?）

A.煤、石油、天然氣屬于化石燃燒，屬于純凈物

B.由煤加工成焦炭發(fā)生的是物理變化

C.家用“液化石油氣”就是隔絕空氣加強熱得到的產(chǎn)品

D.煤燃燒排放的SO2、NO2是形成酸雨的主要物質(zhì)

【拓展作業(yè)】

1.金屬鈉（Na）能在氯氣（Cl2）中燃燒生成氯化鈉（NaCl），下列說法正確的是（? ? ?）

A.燃燒一定要有O2參與

B.燃燒一定有新物質(zhì)生成

C.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na+ Cl2 == 2NaCl

D.該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

2.閱讀下面的科普短文，并回答問題。[5]

滅火彈是一種常見的滅火器材，主要分為沙石滅火彈和干粉滅火彈。目前市場上的滅火彈主要以干粉滅火彈為主。超細千粉滅火劑是目前國內(nèi)外已查明的滅火劑中，滅火濃度最低、滅火效能最高、滅火速度最快的一種。超細干粉滅火劑單位容積滅火效率是哈龍滅火劑的2～3倍，是普通千粉滅火劑的6～10倍，是七氟丙烷滅火劑的10倍以上，是二氧化碳的15倍。超細干粉滅火劑對大氣臭氧層耗減潛能值（ODP）為零，溫室效應(yīng)潛能值（GWP）為零，對人體皮膚無刺激，對保護物無腐蝕，無毒無害。超細干粉滅火劑滅火后的殘留物易清理，不會造成火場中人員中毒或窒息死亡。同時，超細干粉滅火劑的儲存期限可達10年，不需頻繁更換及維護。

滅火彈具有兩種引爆方式供使用者選擇。一種是拉發(fā)式（又稱主動式），用力拉出拉索后延時七秒鐘即爆炸;另一種是引燃式（又稱被動式），使用時只需撕開封皮，拘出超導(dǎo)熱敏線，用力投入火場即可。在撲滅森林大火時，由于撲救人員多，因而應(yīng)該選用引燃式超細干粉滅火彈，這種滅火彈只要投入火場，成功率幾乎是百分之百，能顯著減少撲救人員的傷亡。而應(yīng)用于其他方面的滅火，則可根據(jù)現(xiàn)場情況選用，比如一些狹小場所或投擲不準的失火點、火災(zāi)場所會導(dǎo)致滅火彈滾動而不易被火苗點燃的情況，適宜于使用拉發(fā)式滅火彈。

（1）常見滅火彈主要分為沙石滅火彈和_________________。

（2）下列關(guān)于超細干粉滅火劑的說法中正確的是__________________（填標號）。

A.滅火效能最高的一種滅火劑

B.對大氣臭氧層耗減潛能值為零

C.滅火后殘留物易清理

D.會造成火場中人員中毒或室息死亡

（3）某種干粉滅火劑的主要成分是NaHCO3，遇熱時NaHCO3會分解生成Na2CO3并

放出CO2氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________。

（4）狹小場所或投擲不準的失火點滅火時，適用于使用___________________（填“拉發(fā)式”或“引燃式”）滅火彈。

（5）“森林防火，人人有責。”請你對預(yù)防森林火災(zāi)提一條建設(shè)性意見：

3. 2021年10月20日上午，冬奧會火種歡迎儀式在北京奧林匹克塔舉行。

（1）從希臘采集的冬奧火種，通過火種燈來到北京，火種可點燃火炬內(nèi)的燃料，火種為燃料燃燒提供的條件是_____________;

（2）設(shè)計者在火種燈內(nèi)外燈罩之間設(shè)計了一個導(dǎo)流通道，能夠讓燃料在燃燒時不至于產(chǎn)生黑煙和異味，保持火種燈外觀清潔、透亮。從促進燃料充分燃燒角度看，導(dǎo)流通道的作用是______________;

（3）火種燈內(nèi)的燃料是丙烷（C3H8）氣體，完全燃燒生成二氧化碳和水，丙烷燃燒用化學(xué)方程式表示為__________________。

（4）搜集有關(guān)“綠色冬奧會”的資料，并談?wù)勀銓η鍧嵞茉吹恼J識。

二、教學(xué)反思與總結(jié)

以大概念為統(tǒng)領(lǐng)的單元教學(xué)更注重知識的整體性，“四層四環(huán)”育人模式將單元教學(xué)納入教學(xué)的四個環(huán)節(jié)，這對教師明晰從“基本概念”-“核心概念”-“學(xué)科大概念”的層級知識結(jié)構(gòu)有重大幫助，能更準確地把握單元整體教學(xué)。同時，清晰的知識層級結(jié)構(gòu)也有利于學(xué)生知識的結(jié)構(gòu)化，對促進學(xué)生從“經(jīng)驗性理解”-“本質(zhì)性理解”-“結(jié)構(gòu)化理解”-“文化性理解”四個理解層次的轉(zhuǎn)化也起到重要作用。為幫助教師更好地運用“四層四環(huán)”育人模式進行教學(xué)，劉英琦老師還開發(fā)了“九步單元課時本科要求”。[6]在進行單元設(shè)計時，筆者有時沒有考慮到學(xué)生的多元差異，這需要在以后的教學(xué)中邊研究邊實踐，在當下的大班教學(xué)中盡最大范圍地實現(xiàn)學(xué)生的高效學(xué)習(xí)。同時，單元教學(xué)也要預(yù)留一定的調(diào)整時間，作為課程的“減速帶”。

（感謝課題和項目主持人劉英琦老師對本研究的熱心指導(dǎo)）

本文系廣東省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題（課題編號：2020YQJK117）;“‘四層四環(huán)綜合教學(xué)模式”提升學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的實踐研究”階段成果;廣東教育學(xué)會教師繼續(xù)教育專業(yè)委員會 2020年度課題“‘四層四環(huán)綜合教學(xué)模式在初中化學(xué)教學(xué)的實踐研究”（課題編號：2020gh017）階段成果。

參考文獻

[1]劉英琦.“文化化學(xué)”的教學(xué)主張與實踐研究[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2022（1）：1-5.

[2]劉英琦.“‘四層四環(huán)綜合教學(xué)模式”與教師專業(yè)高端發(fā)展[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2020（6）：17-21.

[3]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[4]王月芬.單元作業(yè)設(shè)計：價值，特征與基本要求[J].上海教育，2019（13）：3.

[5]劉英琦.“四層四環(huán)”育人模式的實施與評價策略研究[J].現(xiàn)代中小學(xué)教育，2021，37（11）：7.

[6]王鋒.核心素養(yǎng)視野下初中化學(xué)教學(xué)策略研究[M].福州：福建教育出版社，2020：224.