基于化學學科核心素養的單元教學設計的研究

王東 朱韶紅

摘要：立足單元的教學設計能幫助教師擺脫一課一時的限制，從更高、更整體、更系統的角度思考教學內容，促使教師從關注知識到關注素養。作者以“碳和碳的氧化物”單元為例，基于化學學科核心素養進行單元整體教學的實踐研究，提出要以核心素養統領單元教學設計，重構教學目標，并緊扣教學目標和素養需求選擇教學策略，進而設計教學流程。在設計教學流程時，以“問題鏈”“活動鏈”“素養鏈”為框架，使夯實雙基和發展素養有機整合。

關鍵詞：化學學科核心素養;單元教學設計;碳和碳的氧化物

文章編號：1008-0546（2020）11-0030-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.11.008

一、研究背景

化學學科核心素養的提出，要求化學教學擺脫知識和技能本位，在原有三維目標理論的基礎上，更加重視學科觀念、學科思維、科學探究、責任意識的培養。與課時教學設計相比，立足單元的教學設計能幫助教師擺脫一課一時的限制，從更高、更整體、更系統的角度思考教學內容，促使教師從關注知識到關注素養。在設計單元教學時，大到教學目標、教學策略的確定，小到教學流程的處理，如何擺脫知識本位？如何體現素養需求？如何使夯實雙基和發展素養有機整合？筆者作了些研究。

二、基于學科核心素養的單元教學設計方法

在教學實踐研究的基礎上，筆者架構了如圖1的基于學科核心素養的單元教學設計流程圖。以高中新課標中化學學科核心素養的五個維度統領單元教學設計，重構單元教學目標，并緊扣教學目標和素養需求選擇教學策略，進而設計教學流程。在設計教學流程時，以“問題鏈”“活動鏈”“素養鏈”為框架，通過問題鏈使思維可視化，引導學生的學習活動;通過活動鏈幫助學生建構知識的意義理解，發展學生的學科核心素養。所謂問題鏈由若干啟發性或探索性的問題組成，其指向教學重難點的突破，是教學流程設計的重中之重，問題鏈應具有一定的思維容量、適宜的難度以及合理的梯度。

三、基于學科核心素養的單元教學設計實例

（人教版九年級化學第六單元“碳和碳的氧化物”的教學設計）

1.教材分析

“碳和碳的氧化物”單元是初中學生學習化學后接觸的第一個元素及其化合物知識的單元，主要研究碳單質及其化合物的有關性質和用途，其內容特點有“四多”：物質種類多、物質性質用途多、化學實驗多、化學方程式多，且各物質的性質有諸多異同點，物質問的關系較復雜。本單元將引導學生從單一物質的學習向一類物質的學習邁進，關鍵在于打通物質之間的聯系，將知識結構化。從內容來看，本單元即是體驗宏觀辨識、微觀探析、證據推理、科學探究的良好平臺，又是培育創新意識和社會責任的優質載體。

2.學情分析

（1）學生通過氧氣性質的學習，對化學學科研究某一具體物質的一般思路已有了初步認識。

（2）學生通過氧氣制取的學習，已了解實驗室制取某氣體所要研究的內容。

（3）學生通過第三單元、第四單元的學習，已初步形成元素觀、微粒觀、分類觀。

3.教學目標

本著發展學生的化學學科核心素養，為使單元教學目標緊扣這一目的，故以核心素養五個維度為框架，在此框架下重新思考單元教學內容與核心素養的關系，進而重構單元教學目標（見表1）。

4.教學策略

（1）以“科學探究”為基礎，提高知識建構的有效性。

基于學科核心素養的教學強調學習的過程性，要求學生經歷科學探究的過程，在過程中獲取知識、發展能力、提高素養。不同于教師的灌輸，這樣的知識是學生主動建構的，是學生在真實復雜的實驗情境中不斷解決問題形成的，是靈活有意義的。本單元中可供學生科學探究的資源教多，如“碳的還原性”探究、“二氧化碳和水反應”探究、“實驗室制二氧化碳反應原理”探究、“二氧化碳制取裝置變形”探究等等。在教學設計時，教師不可拘泥于教材的實驗安排，要本著發展學生思維、提高知識建構有效性的目的，根據科學探究的一般流程重構實驗，設置真實的情境，利用層進性的問題啟發誘思，使學生在探究中達成對知識的深度理解。例如，書本中“二氧化碳和水反應”的實驗就能進行如圖2的科學探究設計。

（2）以“對照比較”為框架，體驗物質的多樣性和統一性。

本單元中，碳元素可以形成金剛石、石墨、C60等不同單質，碳、氧元素可以形成一氧化碳和二氧化碳，這是豐富學生物質多樣性認識的絕佳素材。物質的多樣性表現為組成相同而結構和性質不同，是一種對立統一的辯證關系。因此，對于物質多樣性的教學，宜采用“對照比較”的方法，用表格（見表2）引導學生梳理物質的異同點，幫助學生形成正確的認知。另外，氧氣和二氧化碳的實驗室制法的比較，有助于學生建構“實驗室制取某氣體”的研究模型。碳、氫氣和一氧化碳雖是不同物質，但卻都有可燃性和還原性。這些內容（見表3）都可用“對照比較”的方法進行整理，建立多角度多層次的聯系，優化學生的知識結構。

（3）以“結構、性質、用途”為主線，感悟“宏微結合”的學科思維。

本單元為元素及其化合物知識單元，主要學習碳單質、一氧化碳、二氧化碳的性質及用途。在教學中，教師可以從實驗探究入手，了解物質的性質，根據性質推測用途，根據性質反溯結構，形成“結構決定性質，性質決定用途”的教學主線（見圖3）。如石墨性質的教學，可讓學生拿出一支6B鉛筆，在白紙上寫字，用小刀削芯粉，用手捻芯粉，將鉛筆芯接入電路。在“寫”“削”過程中體驗石墨的質軟，在“捻”的過程中體驗石墨的滑膩感，通過“燈亮”感知石墨的導電性。性質是橋梁，連接著結構和用途，串聯起宏觀和微觀。后續圍繞石墨的物理性質進行應用和溯因，則可順利完成石墨用途和結構的教學。這樣的教學渾然一體，既符合學生的認知規律，又蘊含著學科思維。

（4）以“物質轉化”為抓手，打通物質間的聯系，將知識結構化。

本單元的物質種類較多，物質的轉化關系較復雜，這些轉化關系不僅體現了物質各自的化學性質，還為物質的制備提供了理論支持。在教學中，教師可經常發現學生單一課題的化學方程式掌握得不錯，但一到單元綜合就出現“張冠李戴”、混淆不清的現象，這是學生的記憶缺少聯結通道、知識碎片化的結果。因此單元整體教學就必須打通物質間的聯系，使學生的知識得以結構化，那么最有效的方法就是用思維導圖（見圖4）幫助學生梳理物質間的轉化關系。在教學中，我們可讓學生從物質類別的角度回憶本單元學過的含碳元素的物質，如單質、氧化物、酸、鹽，之后思考它們之間的轉化關系并用箭頭表示，接著要求學生以物質為中心聯系各自的化學性質反思轉化關系是否完整、轉化方法有哪些，最后用化學方程式進行例證說明。

單元整體教學能使原本分散的知識系統化、結構化，教師要從化學學科核心素養培養的視角，從科學認知、化學實驗和科學探究、科學與人文教育三個維度分析、梳理、把握教學內容，設計有思維容量的問題鏈，采用多樣的教學策略，促成深度學習的發生。