化學(xué)學(xué)科主題單元教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施
——以“初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)氣體的制備、檢驗(yàn)和凈化”為例

■牛改艷

一、教學(xué)背景

為了落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，實(shí)現(xiàn)從“學(xué)科教學(xué)”轉(zhuǎn)向“學(xué)科育人”的目標(biāo)，教師需要以學(xué)科知識(shí)為載體，以學(xué)科育人為目標(biāo)，挖掘?qū)W科的德育內(nèi)涵和人格養(yǎng)成價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)?；瘜W(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科，九年級(jí)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的啟蒙階段，這就要求教師設(shè)計(jì)課程時(shí)不能只注重學(xué)科性、專業(yè)性。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，初中化學(xué)教師要不斷更新自己的教學(xué)方式，精選教學(xué)內(nèi)容，重視以學(xué)科主題單元為核心，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化、情境化，將學(xué)科育人和化學(xué)教學(xué)融合統(tǒng)一。

主題單元教學(xué)本質(zhì)上是一種整體性教學(xué)，是以教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容為依據(jù)，以主題為整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的靈魂，使教學(xué)系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)在教學(xué)實(shí)施時(shí)相互聯(lián)系、彼此支持，從而有序而和諧地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。主題單元教學(xué)可以使多個(gè)零碎的知識(shí)點(diǎn)形成多條知識(shí)線，進(jìn)而連成一個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的具體化、整體化，有利于提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。下面，筆者以“初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)氣體的制備、檢驗(yàn)和凈化”為例，簡述主題單元教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。

二、教學(xué)過程

1.氣體的檢驗(yàn)

師：實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，我準(zhǔn)備的三瓶無色氣體（氧氣、二氧化碳、氨氣），你能利用學(xué)過的知識(shí)和提供的試劑，鑒別出這三瓶里裝的分別是什么氣體嗎？請(qǐng)小組討論，確定實(shí)驗(yàn)方案，并動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（學(xué)生討論，觀察所提供的儀器和試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。）

生1：三瓶氣體中，有刺激性氣味的是氨氣，能使帶火星的木條復(fù)燃的是氧氣，能使燃著的木條熄滅的是二氧化碳。

生2：二氧化碳還能使澄清石灰水變渾濁。

師：既然同學(xué)們能夠順利地將氣體檢驗(yàn)出來，那么我們?cè)俳Y(jié)合這些氣體的性質(zhì)，回憶這些氣體的制備和收集方法。

［設(shè)計(jì)意圖］學(xué)生通過親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的可行性，并得出結(jié)論，既復(fù)習(xí)了常見的幾種氣體的性質(zhì)，又為接下來氣體的制備和收集做了鋪墊。

2.氣體的制備

師：每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電腦上老師都準(zhǔn)備了多套氣體的制備和收集裝置，你能組裝出實(shí)驗(yàn)室制取氧氣、二氧化碳和氫氣的裝置嗎？根據(jù)要求制取氣體，小組之間討論，組裝好的舉手示意。

（教師在電腦總機(jī)上關(guān)注學(xué)生組裝的過程，選出具有代表性錯(cuò)誤的一組或幾組放在投影上評(píng)講，并展示正確的組裝方案。）

師：請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)這樣組裝儀器的依據(jù)是什么？

生3：我根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件，或者根據(jù)氣體和空氣的密度的比較情況等來選擇氣體的發(fā)生裝置。

［設(shè)計(jì)意圖］在化學(xué)學(xué)科教室中，教師利用先進(jìn)的硬件、軟件設(shè)備為學(xué)生提供了多種發(fā)生裝置和收集裝置。每個(gè)學(xué)生都可以根據(jù)需要進(jìn)行多次嘗試，同時(shí)教師可以在總機(jī)上觀察每一組學(xué)生的操作情況，這些在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室中是無法實(shí)現(xiàn)的。教師依托化學(xué)學(xué)科教室能夠解決實(shí)驗(yàn)過程的記錄、分享、監(jiān)控以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、實(shí)驗(yàn)技能的評(píng)價(jià)等問題，從而提高學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，有助于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

3.氣體的凈化

師：利用氣體的制備和收集裝置得到的氣體是純凈的嗎？可能會(huì)含有什么雜質(zhì)？我們應(yīng)該怎樣除去雜質(zhì)得到純凈的氣體？這里有三個(gè)問題：①要除去H2中的H2O應(yīng)如何操作？②要除去CO2中的HCl 應(yīng)如何操作？③要除去CO 中的CO2，并收集CO應(yīng)如何操作？

（學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在電腦上組裝實(shí)驗(yàn)儀器。教師在教室內(nèi)巡視，關(guān)注學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程；在前臺(tái)檢查學(xué)生組裝儀器的情況。）

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，分組展示各自的方案（略）。教師合理評(píng)價(jià)每組學(xué)生提供的方案。

［設(shè)計(jì)意圖］學(xué)生在掌握氣體制備和收集方法的基礎(chǔ)上，能夠理解目標(biāo)氣體中雜質(zhì)氣體產(chǎn)生的原因，通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)方案搭建實(shí)驗(yàn)裝置，并驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)是否可行。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的可行性，是個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)過程。在這個(gè)過程中體現(xiàn)了學(xué)生的自主性，激發(fā)了學(xué)生的探究興趣，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力。在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)自己實(shí)驗(yàn)方案的不足并進(jìn)行修正和完善，對(duì)“發(fā)現(xiàn)問題—進(jìn)行改進(jìn)”的科學(xué)發(fā)展過程有了更好的體會(huì)。

三、教學(xué)反思

本節(jié)課依托化學(xué)學(xué)科教室中的多種媒體設(shè)備，完成以氣體的檢驗(yàn)、制備、凈化為主題的單元教學(xué)，既鍛煉了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，又完成了制備純凈氣體的模型構(gòu)建，使證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)得到落實(shí)，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

本節(jié)課還反映出學(xué)生處理陌生問題的能力需要加強(qiáng)，比如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)總是顧此失彼，不能全面、系統(tǒng)地考慮問題；很少有學(xué)生能夠獨(dú)立地完成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)操作；實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)思路不夠清晰，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識(shí)薄弱，也缺乏實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新意識(shí)的知識(shí)儲(chǔ)備。因此，教師要加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，突出化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)特色。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程中的安全問題也需要加強(qiáng)。教師利用電腦軟件操作常常會(huì)使學(xué)生忽視實(shí)驗(yàn)的安全問題，所以在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)前、實(shí)驗(yàn)操作中、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師要時(shí)刻強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)安全的重要性，在學(xué)生心中種下一粒安全實(shí)驗(yàn)的種子，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室“安全第一位”的意識(shí)。