核心素養視域下基于化學大概念的單元教學實踐

陳 露

(上海大學附屬中學 200444)

單元教學是對化學大概念教學的具體實施，化學大概念集中體現了化學的學科結構和學科本質，是化學單元教學的靈魂，也是化學學科核心素養融入到教學實際的關鍵.以化學大概念為統領，學科知識的內部聯系為基礎，化學學科核心素養和學生的身心發展為依據，采用自上而下、逐漸細化的方式進行單元教學，突出化學學科知識的內部聯系和邏輯關系，知識的縱向延伸具有梯度性，知識的橫向延伸具有相關性.筆者從自身教學實際出發，以“化工生產”為例，實施基于化學大概念的單元教學實踐.

1 構建單元教學內容

化學大概念——化工生產基本原理統領“化工生產”單元教學，能夠幫助學生形成知識結構，也能夠幫助學生形成分析、解決實際問題的思路和方法，促進學生化學學科核心素養的發展.“化工生產”單元教學內容主要包括：硫酸工業、純堿工業、合成氨工業和溴與碘的提取.

2 確立單元教學目標

(1)理解化工生產的基本原理；(2)通過探究硫酸工業，增強應用化學原理分析、解決化學問題的能力；(3)通過分析索爾維制堿法與侯氏制堿法的差異，了解技術創新促進化工生產發展的重要史實；(4)感受物料平衡、能源充分利用、綠色化學的思想，樹立環保意識，增強社會責任感.

3 學情分析

以學生發展為本，以學定教，學生已經在高三上學期完成了化工生產的一輪復習，一輪復習重點在于強調化工生產過程中的反應原理、原料的選擇以及生產條件的選擇.學生已經具備了一些零散的化工生產的知識，但知識未能形成結構化、體系化、系統化.基于新課程標準及化學學科核心素養，制定單元教學重點為化工生產必須遵循的三個基本原理；教學難點為探究化工生產采取的一系列措施達到原料充分利用、能量充分利用和環境保護.

4 確立單元認知思路

單元教學流程如圖1.

圖1

5 單元教學實施過程

5.1 第1課時——解決問題

環節一：應用原理，探究硫酸工業

【教師】寫出以硫黃為原料的硫酸工業主要反應的化學方程式.

【教師】硫酸工業三步反應分別對應的反應設備是什么？

【學生】沸騰爐、接觸室和吸收塔，分別如圖2、圖3和圖4所示.

圖2 圖3 圖4

【學習任務1】硫酸工業采取哪些措施達到原料的充分利用？

問題鏈1：

(1)結合圖2思考第一步反應中，哪些操作方法能提高原料利用率？

(2)結合圖3思考第二步反應中，哪些操作方法能提高原料利用率？

(3)結合圖4思考第三步反應中，哪些操作方法能提高原料利用率？

【學習任務2】硫酸工業采取哪些措施達到充分利用能量

問題鏈2：

(1)結合圖3思考硫酸工業接觸室里怎樣充分利用能量？

(2)熱交換器是怎樣進行熱量交換的？歸納熱交換器的作用？

【學習任務3】硫酸工業采取哪些措施達到保護環境的目的？

問題鏈3：

(1)硫酸廠尾氣中的SO2可以直接排放嗎？為什么？

(2)怎樣處理硫酸廠尾氣中的SO2，轉化為有價值的物質(氮肥)？

(3)寫出用足量的氨水吸收SO2的化學方程式.

設計意圖：以化學大概念——化工生產基本原理為統領，采用問題鏈教學法，基于硫酸工業真實情境和學習任務的問題化，層層遞進，環環相扣，讓學生在真實問題解決的過程中回憶、重組已有知識，實現知識的結構化和遷移運用.發展學生“變化觀念與平衡思想”和“科學態度與社會責任”的化學學科核心素養.

環節二：技術創新，發展純堿工業

【教師】寫出純堿工業兩步主要反應的化學方程式.

【學習任務4】分析索爾維制堿法與侯氏制堿法的差異

問題鏈4：

(1)純堿工業第一步反應中，怎樣通入NH3和CO2氣體能提高原料利用率？

(2)結合索爾維制堿法，依據化工生產基本原理，從充分利用原料、充分利用能量和環境保護三個角度分析索爾維制堿法的缺點有哪些？

(3)技術創新，純堿工業由索爾維制堿法到候氏制堿法，依據化工生產基本原理，分析候氏制堿法的優點有哪些？

設計意圖：學生依據化工生產基本原理分析兩種制堿法的優缺點.中國化工學家侯德榜經過600多次研究實驗，分析了2000多個樣品，歷時5年發明了氨堿法與合成氨聯合生產的改進工藝，開創了世界制堿工業的新紀元.通過化學史實的學習，發展學生“科學探究與創新意識”，感悟科研的意義、創新的價值.

5.2 第2課時——遷移應用

環節三：知識遷移，評價合成氨新方法

【教師】寫出合成氨工業主要反應的化學方程式.

【教師】結合合成氨工業流程，思考合成氨工業分別采取哪些措施達到充分利用原料、充分利用能量和環境保護的目的？

【學習任務5】依據化工生產基本原理評價合成氨新方法

請依據化工生產基本原理，與傳統合成氨工藝相比，對該方法進行評價.

設計意圖：知識遷移，依據化工生產基本原理評價合成氨新方法，發展學生“科學探究與創新意識”和“科學態度與社會責任”.新工藝為合成氨的發展提供了新思路，但由理論到實踐再到化工生產，還有很多問題需要去研究、去探索.

環節四：知識遷移，探究溴與碘的提取

【教師】分別寫出海水提溴和海帶提碘主要反應的離子方程式.

【學習任務6】依據化工生產基本原理探究溴碘的提取

問題鏈6：

(1)結合海水提溴工業流程，思考海水提溴過程中采取哪些措施達到充分利用原料、充分利用能量和環境保護的目的？

(2)結合海帶提碘工業流程，思考海帶提碘過程中采取哪些措施達到充分利用原料、充分利用能量和環境保護的目的？

設計意圖：以化學大概念——化工生產基本原理為統領，基于海水提溴和海帶提碘的真實情境，知識遷移，從充分利用原料、充分利用能量和環境保護三個方面，探究海水提溴和海帶提碘的過程，發展學生“科學探究與創新意識”和“科學態度與社會責任”.

6 單元教學特色及反思

本次教學實踐依據《普通高中化學課程標準(2017年版)》和化學學科核心素養，以《化工生產》單元教學為例，實施化學大概念——化工生產基本原理，促進化工生產單元知識結構化.教學過程主要采用問題鏈教學法，教師根據學生已有知識與經驗設計層層遞進、環環相扣的問題鏈，引發學生不斷進行深入思考，在思考與解決問題的過程中完成對知識的回憶、重組，實現知識的結構化和遷移運用.整個教學過程學生思維活躍、參與度高、獲取信息、應用化學知識解決實際問題的能力得以提升，探究問題的思路和方法得以形成，此過程發展了學生化學學科核心素養，達到了預期教學效果，單元教學目標基本完成.