知識結(jié)構(gòu)化下高中化學大單元教學策略研究

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標\"）指出：“化學教學內(nèi)容的組織，應有利于促進學生從化學學科知識向化學學科核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化，而內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化則是實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的關鍵?！毙抡n標還明確了內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化主要有三種形式：基于知識關聯(lián)的結(jié)構(gòu)化、基于認識思路的結(jié)構(gòu)化和基于核心觀念的結(jié)構(gòu)化。教師應認真研讀新課標提出的教學建議，在組織教學內(nèi)容時高度重視化學知識的結(jié)構(gòu)化設計，以逐步提升學生的化學知識結(jié)構(gòu)化水平，推動學生發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)。文章對基于知識關聯(lián)的結(jié)構(gòu)化開展高中化學大單元教學的價值進行分析，并結(jié)合人教版高中化學選擇性必修1第四章“化學反應與電能”的教學案例，說明教師組織教學活動的具體策略。

一、基于知識結(jié)構(gòu)化的高中化學大單元教學的價值

（一）有利于學生構(gòu)建知識體系

高中化學知識復雜而零散，與此同時，這些知識之間又存在緊密的聯(lián)系。教師可以通過基于知識結(jié)構(gòu)化的大單元教學，引領學生全面思考、總結(jié)教學內(nèi)容，幫助學生理解化學知識的本質(zhì)，抓住不同知識之間的聯(lián)系，從而順利構(gòu)建完善的知識體系，提升思維能力和自主學習能力[]。

（二）有利于學生思維能力提升

要順利解釋化學現(xiàn)象、揭示化學現(xiàn)象的規(guī)律，學生需要擁有通過分析、推理等方法認識研究對象的構(gòu)成要素、本質(zhì)特征及其相互關系的能力，以及運用化學模型進行分析、解釋的能力。在基于知識結(jié)構(gòu)化的大單元教學中，教師會將不同課時的化學知識串聯(lián)起來，引導學生逐步分析、探究化學現(xiàn)象，討論化學問題。這顯然有利于學生理解化學現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)化學現(xiàn)象的規(guī)律，也能推動學生獨立思考、理性分析的能力提升。

（三）有利于學生核心素養(yǎng)發(fā)展

高中化學的重要教學目標是培養(yǎng)學生的化學學科核心素養(yǎng)。在基于知識結(jié)構(gòu)化的大單元教學中，學生可以結(jié)合整個單元的知識分析實驗現(xiàn)象，從而有效發(fā)展宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)、證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)；與此同時，學生也會在跟教師整體分析化學問題、完成化學實驗的過程中，逐步形成變化觀念與平衡思想、科學探究與創(chuàng)新意識；而課程最后的辯論環(huán)節(jié)和變式訓練環(huán)節(jié)，則可以有效培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與社會責任。由此可見，教師可以利用基于知識結(jié)構(gòu)化的高中化學大單元教學，有效培養(yǎng)學生的化學學科核心素養(yǎng)。

二、知識結(jié)構(gòu)化下高中化學大單元教學的策略

（一）整合教學內(nèi)容，構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)

在教學前深入分析教學目標、整合教學內(nèi)容，會讓教師的教學活動更有序，也更有效。在開展知識結(jié)構(gòu)化下的大單元教學時，教師也應帶領學生梳理重難點教學內(nèi)容，分析單元教學內(nèi)容之間的聯(lián)系，確保學生能夠構(gòu)建完善的知識結(jié)構(gòu)[2]。

“化學反應與電能”這一章有三個小節(jié)，分別是“原電池”“電解池”“金屬的腐蝕與防護”，另外包含“簡單的電鍍實驗”“制作簡單的燃料電池”兩個實驗活動。根據(jù)新課標，這部分教學內(nèi)容的教學目標主要為：1.認識化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及其重要應用；2.了解原電池及常見化學電源的工作原理；3.了解電解池的工作原理，認識電解在實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲存能量中的具體應用；4.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害，了解防止金屬腐蝕的措施。為了引導學生發(fā)現(xiàn)化學學科知識之間的邏輯關系，通過實驗掌握重難點知識，教師確定補充“鋅銅原電池探究實驗”“簡易原電池設計”“氯化銅溶液的電解實驗”“鐵釘?shù)奈醺g實驗”“犧牲陽極法實驗”等實驗教學內(nèi)容。

在課堂上，教師先利用“鋅銅原電池探究實驗”，引導學生理解“化學反應的過程，既是物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，也是化學能與熱、電等其他形式能量的轉(zhuǎn)化過程這一知識點，并初步認識“原電池”這一概念，為后續(xù)學習奠定理論基礎。在學生逐步了解原電池及常見化學電源的工作原理后，教師帶領學生完成“簡易原電池設計”實驗，培養(yǎng)學生證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識等核心素養(yǎng)。接下來，教師利用“氯化銅溶液的電解實驗”，引導學生分析電解池的工作原理，由此進一步理解化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化。待學生對電解原理的應用有了基礎的認識后，教師帶領學生完成“簡單的電鍍實驗”，讓學生在實踐中學習如何從多角度動態(tài)地分析化學變化，逐步學會從問題和假設出發(fā)，依據(jù)探究目的設計探究方案，運用化學實驗進行探究。進入“金屬的腐蝕與防護”一節(jié)后，教師和學生一起完成“鐵釘?shù)奈醺g實驗”“犧牲陽極法實驗”，指導學生由此總結(jié)金屬腐蝕的本質(zhì)，鼓勵學生思考防止金屬腐蝕的措施，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與社會責任。在學生基本掌握“化學反應與電能”這一章的知識后，教師給學生提供實驗器材，并鼓勵學生合作完成“制作簡單的燃料電池”實驗，在實踐中綜合運用所學知識，發(fā)展科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任等核心素養(yǎng)。

在明確上述教學目標、教學內(nèi)容、教學步驟后，教師應著手設計有關聯(lián)的教學活動，確保不同教學環(huán)節(jié)之間存在連貫性、進階性，幫助學生逐步掌握知識、發(fā)展核心素養(yǎng)。除此之外，教師還應在“原電池”或者“電解池”一節(jié)的教學后，帶領學生梳理“化學反應與電能”這一章的重難點教學內(nèi)容。

（二）優(yōu)化教學方法，提高教學效率

1.創(chuàng)設教學情境，激發(fā)學生學習興趣

大單元教學離不開學科大概念，而學科大概念往往具有較強的抽象性。為了讓學生順利理解學科大概念，教師應該根據(jù)實際生活與學科大概念之間的聯(lián)系創(chuàng)設教學情境，引導學生結(jié)合實際生活經(jīng)驗展開探索學習，深化對這部分知識的理解[3]。教師還應根據(jù)具體教學內(nèi)容和教學情境布置課程任務，引領學生通過完成具體任務實現(xiàn)學習目標。

2.提出結(jié)構(gòu)化問題，引導學生理解學習內(nèi)容

教師可以根據(jù)學生的學習情況和新課標的具體要求，提出結(jié)構(gòu)化問題，引導學生逐步進行思考、分析，為參與此后的探究活動奠定基礎[4]。

圍繞“化學反應與電能”單元開展教學前，教師分析學生的學習情況，確定學生具有以下知識基礎：第一，對金屬活動性順序、氧化還原反應、離子反應以及化學反應的能量變化等知識有一定了解，知道化學反應中存在能量變化；第二，已經(jīng)具備一定的實驗操作能力和實驗探究意識，能夠進行簡單的實驗設計和實驗分析；第三，擁有一定的學習能力，可以從容應對復雜的知識，在學習新知識時愿意主動質(zhì)疑；第四，對“原電池”等概念比較陌生，實際應用化學知識解決問題的能力仍相對較弱，解釋實驗現(xiàn)象的水平也有待提升。

確定學生實際學情后，教師結(jié)合實際教學內(nèi)容設計教學問題。比如帶領學生完成“鋅銅原電池探究實驗”時，教師提出“大家認為鋅銅原電池工作時，電子在導線中的運動是怎樣的呢”“陰離子和陽離子在電解質(zhì)溶液中的運動方向是怎樣的”等問題。又如帶領學生完成“氯化銅溶液的電解實驗”時，教師提出“你看到了什么實驗現(xiàn)象”“分析這些實驗現(xiàn)象后，你得到什么結(jié)論”等問題，引導學生仔細觀察、分析實驗現(xiàn)象，鍛煉根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論的能力。還如帶領學生完成“鐵釘?shù)奈醺g實驗”時，教師提出“你能描述自己看到的實驗現(xiàn)象嗎”“你覺得這些實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么”等問題，鍛煉學生描述實驗現(xiàn)象的能力和結(jié)合所學化學知識分析實驗探究結(jié)果的能力。

（三）組織豐富活動，提升思維能力

1.組織辯論活動，推動學生深入思考

教師可以組織辯論活動，引導學生先深入分析實驗現(xiàn)象，再通過思考、辯論形成更準確的結(jié)論。這類教學活動不僅可以提升學生的口頭表達能力和邏輯思維能力，而且有助于學生形成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的知識體系[5]。

在學生基本掌握“化學反應與電能”單元的知識后，教師組織辯論活動，引導學生圍繞“可持續(xù)發(fā)展”“資源開發(fā)”“環(huán)境保護”等主題展開討論，具體分析化學反應與電能的轉(zhuǎn)化在人們實際生活中的應用，以及人們對化學反應與電能轉(zhuǎn)化應用的可取之處和不可取之處，分析法律法規(guī)能夠如何引導人們科學開發(fā)資源，正確使用化學反應釋放的能量，避免造成更大的環(huán)境污染。

2.組織練習活動，推動學生靈活思考

教師可以利用一系列變式題目考查學生的理論知識學習情況，以及學生能否靈活運用所學知識。與此同時，這樣的訓練也能幫助學生復習鞏固所學知識，有利于學生的思維能力發(fā)展[6]

在“化學反應與電能”單元的教學中，教師根據(jù)教學內(nèi)容設計了一連串變式題目。比如教師根據(jù)“原電池的工作原理”這一知識點設置如下題目。

【變式題目】

以下關于銅鋅原電池工作原理的描述中，不正確的一項為（ ）。

A.負極反應為Zn-2e=Zn2+B.電池總反應為 1Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu C.在導線中，電子從銅電極流向鋅電極D.在鹽橋中， K⁺ 移向CuSO4溶液

要解決這個問題，學生需要對原電池的工作原理有一定了解，并且熟悉“鋅銅原電池探究實驗”。閱讀題目后，學生可以根據(jù)鋅比銅更活躍這點，確定原電池的負極和正極，并由此確定正極和負極的反應以及電池總反應。而在回憶實驗現(xiàn)象、分析實驗原理后，學生確定：在導線中，電子由負極流向正極；在鹽橋中，CI移向 溶液， K⁺ 移向 CuSO₄ 溶液。通過上述分析，學生得出答案，確定選項C錯誤。這樣的變式訓練題不僅可以使學生抓住復習要點，學會解題方法，而且可以鍛煉學生邏輯推理、深入分析等思維能力。

結(jié)語

綜上所述，高中化學教師可以結(jié)合實際教學內(nèi)容和學生學情開展基于知識結(jié)構(gòu)化的大單元教學，利用豐富、有趣的教學活動，引領學生逐步分析、總結(jié)知識點，使學生真正理解、掌握化學知識，形成完善的知識體系，并實現(xiàn)知識整合能力、思維能力提升的目標，順其自然地發(fā)展學科核心素養(yǎng)。

【參考文獻】

[1」王后斌.開展知識結(jié)構(gòu)化的高中化學大單元教學［J].安徽教育科研，2024（21）：57-60.

[2］楊曉飛.新高考背景下高中化學結(jié)構(gòu)化單元整體教學實施探索［J].高考，2024（3）：3-5.

[3」萬竹婷，莫尊理.新版高中化學教科書知識結(jié)構(gòu)分析：以魯科版《物質(zhì)性質(zhì)和轉(zhuǎn)換》單元為例［J].教育教學論壇，2023（44）：54-57.

[4］張佳妮，張軍.在單元統(tǒng)整中促進高中化學作業(yè)結(jié)構(gòu)化：以“原電池”單元作業(yè)設計與實施為例[J]四川教育，2023（10）：28-29.

[5」陳莉.高中化學學科核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)化教學單元設計分析［J].考試周刊，2022（39）：132-135.

[6」張國婷，崔立斌，廖淑芳，等.基于高中化學學科核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)化教學單元設計研究［J］．產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2021，20（3）：190-191.