“常見無機物及其應用”大單元教學的設計與組織

王云生

（福建教育學院化學教育研究所，福建 福州 350025）

“常見無機物及其應用”是高中化學必修課程五個學習主題之一，內容豐富，知識類型多，分量較大。《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》把該學習主題列在“化學科學與實驗探究”主題之后，“物質結構基礎與化學反應規律”“簡單有機化合物及其應用”“化學與社會發展”3 個學習主題之前。［1］引導學生基于對化學科學的基本認識，運用以實驗為主要手段的科學探究方法學習無機物的性質、相互轉化與應用，體會并初步形成化學觀念，認識化學與社會發展的關系。“常見無機物及其應用”的學習不僅有利于面向全體高中學生提升化學核心素養，也為選擇性必修課程（物質結構與性質、化學反應原理）的學習提供感性知識和例證，奠定基礎。與傳統高中化學課程、2011 年版化學必修1、必修2 模塊相比較，新的高中必修課程“常見無機物及其應用”的編寫理念有了顯著的變化，學習內容做了較多精簡，學習要求有了較大提高。如何理解和貫徹“常見無機物及其應用”的教學變革，切實做到減負增效、提高化學必修課程的教學質量，發揮化學課程的育人功能，是一線教師需要面對的重要課題。2022 年版義務教育各學科課程標準的前言，對基礎教育的課程教學提出了進一步發揮課程育人功能的要求，指出“要強化課程的育人導向”“著力培養核心素養，體現正確價值觀、必備品格和關鍵能力的培養要求”；課程內容要“基于核心素養的發展要求，遴選重要觀念、主題內容和基礎知識，設計課程內容，增強內容與育人目標的聯系，優化內容組織形式，設立跨學科主題學習活動，加強學科間的相互聯系，帶動課程的綜合化實施，強化實踐性要求”；要依據學業質量標準“把握教學的深度與廣度”。［2］依據這些要求，進一步研究、改進高中化學必修課程的教學，對于發揮化學課程的育人功能具有重要意義。

許多研究學科課程的教學專家提出，為了進一步落實學科核心素養的培養，發揮課程育人功能，需要在學科課程的教學中，設計和組織以素養為本的大單元教學，幫助學生建構學科知識系統，形成學科基本觀念，提高學科實踐能力。不少地區的課堂教學改革實踐也說明，在課程教學中設計和組織素養為本的大單元教學是落實學科核心素養培養的有效途徑。

一、素養為本的大單元教學設計的基本要求

素養本位的大單元教學，要以核心素養發展為導向，依據課程標準規定的學習主題的內容要求、學業質量標準與學業要求做設計、組織。教學大單元以明確的學習主題統領學習內容，以學科大概念作為學習內容的統攝中心，以某項“大任務”“大項目”“大問題”設立實踐性活動、驅動教學進程，在教學中注重開展持續性的評價活動。引領性學習主題是連接、統整大單元的學習內容的線索，能賦予相關聯的教學內容的系統意義，增強學習過程的完整性與一致性，有利于建構結構化的知識體系。富有研究性與挑戰性的學習實踐活動有利于提高對學習內容的理解、掌握和運用能力。持續性的評價活動倡導運用形成性評價，把教與學的評價貫穿于教學全過程，實現教學評一體化。

教學素養本位的大單元教學的教學大單元不同于知識本位的教學單元。它不是零散的知識點或碎片化的學科知識的堆積，具有結構化、系統化的特點。它也“不同于教材編排中呈現出的自然單元，在教學內容的選擇與組織上不拘泥于教材學習內容的編寫體系，可以在學科間或學科內的排列組合，借任務、問題、項目等重組知識內容，引導跨學科、跨領域的知識建立聯結，促進新舊知識、直接經驗與間接經驗的融合”。［3］教學大單元的學習目標是依據課程標準規定的內容要求、學業標準來確定的，以核心素養發展為導向。學習內容包括以學科基礎知識技能、學科觀念、學科研究方法、學科倫理、學科知識的應用和學習價值。要求通過學習，形成學科觀念、發展科學思維、提高科學探究與實踐能力，養成科學態度，形成正確的價值觀和責任感，構成相對獨立、完整的教學單元。以素養為本的單元教學設計框架如圖1 所示。

圖1 以素養為本的單元教學設計框架

二、“常見無機物及其應用”教學大單元的學習內容與學習主題

普通高中化學課程標準規定“常見無機物及其應用”學習主題內包括以下幾個方面：認識元素可以組成不同種類的物質、認識物質的多樣性、知道可以依據物質組成和性質對物質做分類研究；結合真實情境了解鈉、鐵、氯、氮、硫及其重要化合物的主要性質，了解它們在生產生活中的應用、對生態環境的影響；從物質中元素價態變化認識氧化還原反應的特征、本質，知道可以通過氧化還原反應實現同種元素不同價態物質的相互轉化；通過實驗、證據推理和想象，建立電解質電離的概念，認識離子反應及其發生條件，常見離子的檢驗；認識物質及其轉化對人類社會可持續發展的價值。

該課程標準的學業質量要求中明確制定了“常見無機物及其應用”的質量標準：“能根據物質組成和性質對物質進行分類”“能對常見物質及其變化進行描述和符號表征”“能說明（分析）常見物質的性質和應用的關系”“能從不同視角對典型物質的主要變化進行分類”“能通過實驗探究物質的性質和變化規律，能提出有意義的實驗探究問題，根據已有經驗和資料做出預測和假設，能涉及簡單實驗方案，能運用適當方法控制反應條件并順利完成實驗；能收集和描述實驗證據，基于實驗事實得出結論”“能分析化學科學在開發利用自然資源，合成新物質、保護環境、保障人類健康、促進科技發展和社會文明等方面的價值和貢獻，能從化學視角理解食品安全、環境保護的法律法規”。［1］

課程標準確定的上述學習內容和學業質量標準說明“常見無機物性質與應用”并不以5 種元素的單質、化合物的性質與應用知識的學習為本，而是通過這些基礎知識的學習，構建學習研究無機物性質與應用的結構化的知識體系、形成化學觀念、了解研究無機物性質與應用的思路、方法，體會無機物性質研究的價值，發揮課程育人的功能。例如，學會通過實驗和探究，以物質和反應分類的方法、運用氧化還原反應、離子反應的基本概念分析、理解無機物的反應與轉化；聯系生產生活實際體會常見無機物的應用價值、對環境的影響；學習運用基礎知識和技能，發現問題、分析解決問題；初步形成從化學的基本觀念看待物質世界及其變化，提高學科實踐能力。課程標準規定的學習內容，體現了化學家看待無機物性質與應用的基本觀念、研究認識無機物性質與變化的思維方式，描述、表征無機物性質與變化的基本方法。由此，可以用“化學家眼中的物質性質與變化”作為大單元的學習主題，統領大單元教學的各個環節。以“分類研究物質與化學反應”“從物質類別和元素價態認識物質性質”“物質性質決定物質的用途及其對生態環境的影響”“氧化還原反應和離子反應是兩種重要的化學反應”等化學大概念統攝大單元的學習內容。

三、“常見無機物及其應用”大單元教學的過程設計

“常見無機物及其應用”大單元教學的教學設計和組織可以從以下幾個方面進行探索。

一是整體把握教學大單元的架構，依據學習進階（不同學習階段的思維能力或者素養的螺旋式發展），整體設計大單元教學的學習過程，劃分體現教學內容邏輯順序和學習進階的學習階段和學習課時。

課程標準規定“常見無機物及其應用”的學習內容包括：引領學生運用化學觀念、化學思維方式和化學方法，通過探究學習，依次認識氯、鈉單質及其化合物的主要性質、反應和用途，硫和氮的氧化物、含鹽酸與常見鹽的轉化反應，硫、氮氧化物對環境的影響及其防治，鐵及其二價、三價化合物的性質特點與轉化反應，轉化反應條件的調控及其應用等基礎知識，達成學業質量標準，提升化學核心素養。

依據學習內容的邏輯順序、學生的學習基礎和認知水平的發展，參照江蘇教育出版社化學必修課程教科的學習內容編排，可以把大單元教學過程分為三個階段。第1 階段，認識典型的活動金屬與非金屬元素及其重要化合物。用“無機物質及其相互轉化反應，可以做分類研究，同類物質存在共同的性質（通性），不同物質有自己的特性”“物質的性質決定它的用途和應用價值”等學科大概念統攝學習內容。認識金屬單質與非金屬單質的性質特點；非金屬元素的氣態氫化物、含氧酸的性質，金屬的氧化物及其水化物的性質特點與應用；理解兩類物質相互轉化反應（氧化還原反應與離子反應）的特點與應用實例。第2 階段，認識硫、氮元素及其化合物與生產生活環境的關系。用“元素在不同物質中可以具有不同價態，氧化還原反應可以實現同種元素不同價態物質的相互轉化”“利用氧化還原反應和離子反應實現物質的相互轉化可以制造新物質化害為利，保護環境”統攝學習內容。認識硫的不同價態氧化物及其水化物的性質、轉化，對社會發展的影響；認識氮元素單質、化合物的轉化反應及其在合理利用保護生態環境中的價值。第3 階段，認識鐵元素及其化合物的轉化與應用。以“物質轉化反應具有規律性，轉化反應決定于物質的本性與外界條件”“利用反應規律，可以調控外界條件，實現或防止轉化反應的發生”統攝學習內容。認識2 價和3 價鐵的氧化物、氫氧化物、鐵鹽和亞鐵鹽的性質特點與相互轉化規律，初步掌握反應條件的控制，體會物質轉化反應的控制和利用。

二是設計能驅動學習進程、提高學科實踐能力的實踐性學習活動，考慮支持、指導學生主動開展并完成學習活動的策略和方法。例如，指導學生通過實驗，聯系實際生活、通過調查訪問，利用數據圖表，學習有關硫、氮元素及其化合物的性質、轉化反應知識；組織指導學生調查研究大氣中二氧化硫、氮氧化物的來源、檢測、危害及其治理方法，了解并說明硫酸生產和硝酸應用中降低二氧化硫、氮氧化物排放的措施。注意引導學生全面、客觀地認識二氧化硫、氮的氧化物、氮肥與社會生產生活的關系，認識人類活動對生態環境的影響。

三是規劃課堂教學程序，教學策略和方法，設計學習評價目標和評價活動。在課堂教學中，要把基礎知識（事實、概念、原則、原理）和技能（學科基本技能）的學習與探究性、挑戰性的學習實踐活動有機融合起來，讓學生獲得學習過程的體驗，習得知識技能，形成學科觀念，提升核心素養。設立和運用挑戰性的學習實踐活動驅動學習進程，對多數教師而言，具有挑戰性。實踐性活動不是在有關知識學習之后的應用性練習，而要利用活動推進學習進程，把活動有機融入學習過程。教師的啟發指導是為了激勵調動學生參與活動的主動性和積極性，不應該成為學生活動的指揮者，讓學生亦步亦趨地聽從教師的指令操作。課堂教學過程的設計，還要考慮學習內容的類型和學生的學習能力。無論是學習目標的呈現、學習問題的揭示、學習活動的組織指導，都要注意靈活運用各種教學方式（如啟發式講解、觀看視頻、閱讀資料、實驗觀察、實驗探究活動、交流討論、嘗試練習）引導學生主動參與學習活動，通過形成性評價適時檢測學習效果。教學是一個變化的動態過程，既要有預設也要在教學過程中調整、生成。需要通過形成性評價，收集反饋信息，調整學習的深廣度、控制好學習活動的陌生與復雜程度。

四是研究教學內容的遴選、學習情境創設，準備相應的學習資源、學生作業和練習。當下，流行的教學設計（教案、教學網錄像）、學生練習復習資料豐富，質量參差不齊。選用教學資料要以學業質量和學業要求為標準做甄別，杜絕不加選擇、拿來就用的弊病。不同出版社組織編寫的不同教科書，各有特點和長處，可以取長補短，但不能求全求多，如果把不同版本的學習內容、活動設計和情境資料匯集使用，不僅會加重學生的學業負擔，還可能畫蛇添足，擾亂教學設計的實施。

以普通高中化學必修課程中常見無機物的性質與應用作為突破口，改變系統灌輸元素化合物知識的教學方式，代之以典型元素化合物的基礎知識教學為載體的大單元教學，有利于精簡教學內容，提高教學效益，發揮課程的育人功能。素養為本的大單元教學的實施，標志著課堂教學改革進一步向縱深發展，需要我們用很大的勇氣，發揮教學的創造性，努力地探索。