基于初中化學(xué)“教—學(xué)—評”一體化的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)

楊雅茹 馬智慧

摘要：大單元教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的抓手。《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)要重視課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化，重視以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化。教師應(yīng)深入思考化學(xué)知識背后的本質(zhì)和內(nèi)涵，將知識內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，基于“教—學(xué)—評”一體化，發(fā)揮教學(xué)目標(biāo)的核心導(dǎo)向功能，實(shí)現(xiàn)教學(xué)由知識為本向素養(yǎng)為本的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；大單元教學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下通稱“新課標(biāo)”）強(qiáng)調(diào)實(shí)施大單元整體教學(xué)，關(guān)注知識的整體性、系統(tǒng)性和發(fā)展性，避免單一課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)導(dǎo)致的教學(xué)內(nèi)容碎片化、教學(xué)目標(biāo)孤立化及育人目標(biāo)淺表化的問題?；凇敖獭獙W(xué)—評”一體化進(jìn)行大單元整體教學(xué)可以更好地建立系統(tǒng)化的課程觀和學(xué)生發(fā)展觀，促使學(xué)生深入思考知識背后的本質(zhì)和內(nèi)涵。

一 、大單元主題內(nèi)容分析

筆者從新課標(biāo)、教材、學(xué)情角度對大單元主題內(nèi)容進(jìn)行分析。

（一）新課標(biāo)分析

“水和溶液”大單元在新課標(biāo)中對應(yīng)的一級主題為“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”，二級主題為“水和溶液”“物質(zhì)的多樣性”及“物質(zhì)的組成”。同時(shí)，通過對比新課標(biāo)和《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》筆者發(fā)現(xiàn)：新課標(biāo)中對于“水和溶液”相關(guān)內(nèi)容并未進(jìn)行大的刪減，而是更多突出化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)，將知識整體化；同時(shí)更加注重認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)的思路和方法，特別是培養(yǎng)水等自然資源的可持續(xù)發(fā)展意識和社會(huì)責(zé)任感；在學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)部分新增“水的組成及變化”的探究。

（二）教材分析

筆者對比分析了不同版本的教材，其中“水和溶液”的相關(guān)知識分布有所不同，特別是人教版教材將兩部分分散在了兩個(gè)不同的單元。這樣設(shè)計(jì)，一定程度上可以幫助學(xué)生從不同的視角、逐步深入地認(rèn)識水和溶液，但是也存在難以建立知識的完整結(jié)構(gòu)與體系的困難。為此，教師要從知識間的內(nèi)部聯(lián)系入手，結(jié)合學(xué)生學(xué)情，立足教材，對“水和溶液”單元進(jìn)行整合。

（三）學(xué)情分析

從知識角度分析：學(xué)生已形成了元素、分子、原子等基本概念，能畫出單質(zhì)分子的簡單模型圖；已學(xué)習(xí)了氧氣，具備了氣體收集、檢驗(yàn)等基本實(shí)驗(yàn)技能；同時(shí)，對水這種物質(zhì)在生活與生產(chǎn)中的應(yīng)用有了一些感性的認(rèn)識。從實(shí)驗(yàn)技能角度分析：學(xué)生初步具備一定的實(shí)驗(yàn)操作技能，但在實(shí)驗(yàn)過程中仍缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性和創(chuàng)新意識，缺乏將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成化學(xué)問題的能力。從思維角度分析：學(xué)生對元素守恒、分子由原子構(gòu)成等宏觀及微觀的認(rèn)識都是相互孤立的，也沒有形成定性與定量分析相結(jié)合的思維路徑；特別是探究物質(zhì)組成、性質(zhì)、用途的一般思路和方法還沒有形成，缺少從化學(xué)學(xué)科視角認(rèn)識物質(zhì)的能力。

二、大單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)劃

化學(xué)課堂教學(xué)評價(jià)目標(biāo)的制訂需要教師圍繞教學(xué)目標(biāo)，合理規(guī)劃學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)活動(dòng)，依據(jù)學(xué)習(xí)活動(dòng)承載的素養(yǎng)功能和水平，結(jié)合相關(guān)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的要求，準(zhǔn)確定位評價(jià)角度和評價(jià)水平。

（一）單元教學(xué)目標(biāo)

1.通過“解決太空用水的來源”這個(gè)真實(shí)問題情境，了解沉淀、過濾、吸附等凈水方法，初步學(xué)會(huì)過濾操作；通過學(xué)習(xí)水的凈化方法與體驗(yàn)太空用水的凈化流程，閱讀資料、觀看視頻，了解水體污染的來源及危害，感受凈水不易，樹立珍惜水資源的意識，養(yǎng)成節(jié)約用水的好習(xí)慣，增強(qiáng)保護(hù)環(huán)境的社會(huì)責(zé)任感。

2.了解硬水的危害，認(rèn)識硬水軟化在生產(chǎn)和生活中的意義，掌握硬水軟化的常用方法；初步學(xué)會(huì)用蒸餾的方法對太空中的水進(jìn)行分離，學(xué)習(xí)并練習(xí)蒸餾的基本實(shí)驗(yàn)操作；通過測定太空凈化水樣的TDS值，能判斷凈化后的水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)；初步掌握物質(zhì)分離、物質(zhì)檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)探究思路和方法，學(xué)習(xí)控制變量和對比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。

3.能從微觀視角對水的構(gòu)成進(jìn)行解釋，并能通過宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行具體分析，初步建立宏觀與微觀相結(jié)合視角探究物質(zhì)的科學(xué)思維；通過實(shí)驗(yàn)探究，能根據(jù)太空水通電分解供氧的事實(shí)和已有知識對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，形成科學(xué)探究能力。

4.通過太空用水的實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)識溶解現(xiàn)象，知道水是重要的溶劑；通過探究溶液性質(zhì)的小組活動(dòng)，初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案，并能完成一些簡單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)；初步體會(huì)物質(zhì)的性質(zhì)決定用途的學(xué)科思想，最終解決“制訂航天員太空循環(huán)用水方案及實(shí)施”這個(gè)真實(shí)問題。

（二）課時(shí)規(guī)劃及實(shí)施流程

從義務(wù)教育階段化學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)考慮，在教學(xué)中既要體現(xiàn)學(xué)科的知識價(jià)值，又要體現(xiàn)學(xué)科的育人價(jià)值。為此，在大單元整合的教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師應(yīng)以真實(shí)問題情境為載體，貫徹整個(gè)單元教學(xué)課程。真實(shí)情境不僅要能承載本單元的核心知識，還要能彰顯學(xué)科育人價(jià)值。空間站中的水循環(huán)是將尿液、汗液凈化或通過氫氧燃料電池得到飲用水，同時(shí)利用電解水系統(tǒng)得到供給人呼吸的氧氣這樣一套水循環(huán)系統(tǒng)，剛好可以承載本單元教學(xué)內(nèi)容。我國科學(xué)家自主研發(fā)的空間站凈水系統(tǒng)的科學(xué)精神及空間站中有限的水資源承載著本主題下的學(xué)科育人價(jià)值。整合后的課時(shí)規(guī)劃及單元教學(xué)構(gòu)架如下頁圖1所示。

三、大單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施方案

大單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)以問題線、活動(dòng)線、知識線、能力線、評價(jià)線為實(shí)施流程。問題線包括：水通電分解來供宇航員呼吸與水的組成有什么關(guān)系？空間站為什么可以使用燃料電池生成水？空間站使用的純凈水的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是什么？歷史上是如何探究出水的組成的？活動(dòng)線包括：整合信息，厘清思路；小組合作，實(shí)驗(yàn)探究；動(dòng)手操作，推理演示；學(xué)習(xí)化學(xué)史。知識線包括：電解水實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)論；氧氣和氫氣的檢驗(yàn)方法；水分子微觀構(gòu)成；研究物質(zhì)思路模型。能力線包括：變化觀、元素守恒觀；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、探究思維；宏微結(jié)合、模型建構(gòu)；遷移應(yīng)用。評價(jià)線包括：課堂問答；實(shí)驗(yàn)過程性評價(jià)量表；課后習(xí)題、生活實(shí)例。

（一）創(chuàng)設(shè)情境，梳理思路

【引言】水是自然界最常見的物質(zhì)之一，它的用途也十分廣泛。我國在空間站有一套水循環(huán)系統(tǒng)，可滿足宇航員的太空用水，讓我們一起通過視頻來了解一下。

【播放】《空間站中的水循環(huán)》視頻。

師：為什么空間站可以通過水循環(huán)系統(tǒng)分解產(chǎn)生氧氣，進(jìn)一步供給宇航員呼吸？這與水的組成有怎樣的關(guān)系？探究水的組成應(yīng)該依據(jù)什么原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)呢？

師：我們一起回顧拉瓦錫測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)原理，你們能獲得什么啟發(fā)？

生：我們發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)前后元素的種類是不發(fā)生改變的，所以我們可以嘗試通過化學(xué)方法將水分解，再通過探究其生成物的元素組成進(jìn)一步推斷水的組成。

師：從反應(yīng)類型看，這兩個(gè)反應(yīng)分別是化合反應(yīng)和反應(yīng)，我們想要探究一個(gè)純凈物的元素組成就要通過化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)對它的拆分和組合。通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、收集證據(jù)從而得到結(jié)論。

【設(shè)計(jì)意圖】從學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn)入手，尋找新的知識增長點(diǎn)，通過元素守恒的化學(xué)思想，逐步推理出水的組成的實(shí)驗(yàn)探究路徑。

【評價(jià)任務(wù)】通過學(xué)生的表述，診斷并發(fā)展學(xué)生的前認(rèn)知水平和類比推理能力水平。

（二）小組合作，初探水的組成

師：請大家自主閱讀教材和霍夫曼水電解器的使用說明書，小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論記錄在實(shí)驗(yàn)報(bào)告單中。提醒大家一下，為了增強(qiáng)水的導(dǎo)電性，我們已經(jīng)在電解器中加入了一定濃度的硫酸鈉溶液。

（學(xué)生設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）

師：哪位同學(xué)愿意和大家分享你們的探究成果？

生：我們連通電源和正負(fù)極后，觀察到兩極均有氣泡產(chǎn)生，但負(fù)極比正極冒出氣泡的速率快。一段時(shí)間后，切斷電源，發(fā)現(xiàn)正極和負(fù)極氣體的體積比大約是1∶2。

師：為了得到更加科學(xué)、準(zhǔn)確的結(jié)論， 我們對比其他小組的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)得到的也是相同的結(jié)論。但是，為什么正極氧氣的量會(huì)偏小呢？這可能是因?yàn)檎龢O產(chǎn)生的氣體與電極材料發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致消耗了一部分氣體。所以，我們對于實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象的反思也是十分重要的，只有形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，才能無限靠近真理。

（三）匯報(bào)評議，再探水的組成

師：那么，兩極產(chǎn)生的氣體到底是什么呢？

生：我們將燃燒的木條放在正極端，發(fā)現(xiàn)木條燃燒得更劇烈了；而將燃燒木條放在負(fù)極端時(shí)，發(fā)現(xiàn)有黃色火焰產(chǎn)生，由此我們推測正極和負(fù)極產(chǎn)生的氣體分別是氧氣和氫氣，進(jìn)一步得出水是由氫、氧元素組成的結(jié)論。

師：氫氣燃燒的火焰為什么看上去是黃色的？

【演示實(shí)驗(yàn)】視頻展示氫氣燃燒改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生初步形成從“合成”角度認(rèn)識水的元素組成，體會(huì)探索物質(zhì)成分的學(xué)科思維方式。同時(shí)，通過對“氫氣燃燒”時(shí)火焰顏色的討論，以及對實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新改進(jìn)，使學(xué)生體會(huì)尊重客觀事實(shí)、敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。

【評價(jià)任務(wù)】通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠較完整地描述氫氣的性質(zhì)和氫氣燃燒的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，無明顯錯(cuò)誤。學(xué)生依據(jù)元素守恒觀能準(zhǔn)確推斷出水的組成，但缺少對實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)性的質(zhì)疑。

師：目前的證據(jù)足以說明水只是由氫、氧兩種元素組成的嗎？

生：不能，我們還要從定量的角度進(jìn)行分析。

師：其實(shí)拉瓦錫很早就考慮到這個(gè)問題了，他將135格令的水通電分解，得到了15格令的氫氣，和120格令氧氣，由此我們就可以得到水只是由氫、氧元素組成的科學(xué)結(jié)論了。

【設(shè)計(jì)意圖】通過水的電解實(shí)驗(yàn)再次認(rèn)識水的組成，嘗試從定性、定量兩個(gè)角度去觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【評價(jià)任務(wù)】通過宏觀實(shí)驗(yàn)的探究，診斷并發(fā)展學(xué)生對化學(xué)變化的現(xiàn)象的認(rèn)識水平及實(shí)驗(yàn)探究水平。通過描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，診斷學(xué)生是否有證據(jù)意識；通過對氫氣燃燒結(jié)論的分析，診斷學(xué)生證據(jù)推理能力；通過概括探究水的組成的方法——合成法，診斷學(xué)生是否有歸納總結(jié)能力。

（四）宏微結(jié)合，深探水的組成

師：確定空間站經(jīng)過凈化后的液體是由氫、氧元素組成，那么能確定該液體是水嗎？

生：不能，因?yàn)檫^氧化氫也是由氫、氧元素組成的純凈物，所以還要探究水的構(gòu)成和化學(xué)式。

【出示資料】同溫同壓下，氣體的體積之比等于氣體分子數(shù)之比。

生：在同溫同壓下，同體積的氣體分子個(gè)數(shù)相同。氫氣體積是氧氣體積的2倍，所以，氫分子個(gè)數(shù)是氧分子的 2 倍。又因?yàn)橐粋€(gè)氫分子含有2個(gè)氫原子，一個(gè)氧分子也含有2個(gè)氧原子，可推知水分子中氧原子和氫原子個(gè)數(shù)比是2：1，所以水的化學(xué)式為H2O。

師：你能用模型表示水電解的微觀過程嗎？你有哪些發(fā)現(xiàn)？

（學(xué)生推理水分解的微觀過程）

【播放視頻】“水的組成”化學(xué)史微課。

學(xué)生觀看微課視頻，教師組織學(xué)生討論、反思、總結(jié)研究物質(zhì)成分的一般過程。

【設(shè)計(jì)意圖】通過畫圖并分析模型，從“宏觀、微觀、符號”相結(jié)合的角度認(rèn)識物質(zhì)的組成。通過探究活動(dòng)發(fā)展學(xué)生探究實(shí)踐能力，由宏入微，構(gòu)建認(rèn)識水及其變化的微觀模型，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的進(jìn)一步落實(shí)和發(fā)展；通過化學(xué)史感受知識的生成性過程，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與創(chuàng)新意識。

【評價(jià)任務(wù)】通過探究活動(dòng)，構(gòu)建水電解過程的微觀模型，診斷并發(fā)展學(xué)生“宏、微、符”三重表征的認(rèn)識水平。

整合后的單元設(shè)計(jì)以單元大任務(wù)為引領(lǐng)，在各個(gè)課時(shí)切割成小任務(wù)并結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析解決，在整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上，從具體情境中進(jìn)行知識的遷移和應(yīng)用，更利于學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：楊強(qiáng)）