單元教學(xué)設(shè)計中真實情境的選擇與創(chuàng)設(shè)策略

袁天祥

摘要：為了進一步深化課堂教學(xué)改革，實現(xiàn)教學(xué)效果最大化，可以實施大單元教學(xué)。化學(xué)大單元教學(xué)設(shè)計應(yīng)立足化學(xué)課程整體，通過創(chuàng)設(shè)真實情境，以任務(wù)目標(biāo)為驅(qū)動，以學(xué)生活動為主線，圍繞單元主題設(shè)計，展開促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)，落實化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。大單元教學(xué)設(shè)計需具備整體性、深度性、情境性、活動性等特點，其中選擇和創(chuàng)設(shè)契合單元主題的真實情境意義重大，在真實的情境中讓學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，將知識本位的課時教學(xué)轉(zhuǎn)化為能力本位的單元教學(xué)，從而有利于學(xué)生發(fā)展優(yōu)秀品格與關(guān)鍵能力。本文結(jié)合“硫及其化合物”教學(xué)設(shè)計，例談在大單元教學(xué)實施過程中創(chuàng)設(shè)真實情境的策略。

關(guān)鍵詞：真實情境 單元設(shè)計 深度學(xué)習(xí) 學(xué)科素養(yǎng)

2017年版高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)出臺后，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有關(guān)內(nèi)容進入老師的視野，指向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)成為化學(xué)教學(xué)探索的焦點。“素養(yǎng)為本的單元教學(xué)設(shè)計、真實情境中的深度學(xué)習(xí)”，對化學(xué)課堂教學(xué)形態(tài)產(chǎn)生了深遠的影響。新的課程理念、教學(xué)理念要求化學(xué)老師能立足學(xué)科核心素養(yǎng)整合教材內(nèi)容，進行單元整體設(shè)計，讓真實情境在課堂上發(fā)生，還原學(xué)習(xí)的真實性和完整性。學(xué)生在所創(chuàng)設(shè)的真實情境下，通過完成任務(wù)，解決問題，進一步達到發(fā)展高階思維水平進行深度學(xué)習(xí)的目的。由此可見，真實情境作為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和實施大單元教學(xué)的載體，其重要性不言而喻。“硫及其化合物”大單元教學(xué)的真實情境的創(chuàng)設(shè)，基本遵循如下幾個環(huán)節(jié)：確定教學(xué)內(nèi)容，明確單元主題→分析課程標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定單元目標(biāo)→結(jié)合單元目標(biāo)，尋找真實情境→開發(fā)真實情境，設(shè)計情境任務(wù)。

一、確定教學(xué)內(nèi)容，明確單元主題

元素化合物知識在化學(xué)學(xué)習(xí)中占有重要地位，是化學(xué)必修一教學(xué)內(nèi)容的主要組成部分，高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)將“常見無機物及其應(yīng)用”和“化學(xué)與社會發(fā)展”定為化學(xué)教學(xué)的核心內(nèi)容。“硫及其化合物”的教學(xué)基于學(xué)生已經(jīng)具備了學(xué)習(xí)無機化合物的方法上，其學(xué)習(xí)重點在于以下兩點。

1.用之前建構(gòu)起來的元素化合物學(xué)習(xí)模型再度認知新元素、新物質(zhì)的性質(zhì)；

2.根據(jù)掌握的新知解決真實情境問題，提升解決實際問題的能力。

在確定了教學(xué)內(nèi)容是“硫及其化合物”之后，該單元學(xué)習(xí)的主題就是多角度、多途徑探討不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，以及利用不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化解決一些實際問題。

二、分析課程標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定單元目標(biāo)

認真研讀《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中與本單元內(nèi)容相關(guān)的要求，并依據(jù)課標(biāo)要求，將本單元學(xué)習(xí)目標(biāo)初步設(shè)定為以下幾個。

1.了解主要含硫物質(zhì)的物理性質(zhì)，能從物質(zhì)類別和價態(tài)兩個維度進行物質(zhì)分類；能繪制元素及其化合物價類二維圖。

2.能描述S、SO2和H2SO4的主要化學(xué)性質(zhì)。

3.能基于證據(jù)說明含硫化合物的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化關(guān)系，并能設(shè)計實驗進行驗證。

4.能結(jié)合煙氣中二氧化硫處理等實例了解化學(xué)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，發(fā)展綠色化學(xué)觀念，體會化學(xué)學(xué)科在促進人類發(fā)展和解決環(huán)境問題中的價值。從化合價和物質(zhì)類別角度領(lǐng)會硫及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，以及運用硫及其化合物之間的相關(guān)轉(zhuǎn)化解決生產(chǎn)、生活中的實際問題。

三、結(jié)合單元目標(biāo)，尋找真實情境

“硫及其化合物”作為元素化合物知識體系中非常重要的部分之一，該內(nèi)容已經(jīng)被很多一線化學(xué)教師選為教學(xué)展示的課題。查閱部分優(yōu)秀課例發(fā)現(xiàn)，多數(shù)教學(xué)情境都是基于某一含硫物質(zhì)的某些性質(zhì)在生活和生產(chǎn)的應(yīng)用。例如，將利用二氧化硫的抑菌作用保存紅酒作為背景，導(dǎo)入二氧化硫性質(zhì)的教學(xué)；或以環(huán)境污染治理為背景，將“工業(yè)煙氣脫硫”作為教學(xué)素材，展開環(huán)境教育主題的“硫及其化合物”的教學(xué);等等。這些教學(xué)設(shè)計能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生探究硫及其化合物性質(zhì)的熱情，同時也能聯(lián)系生產(chǎn)生活，發(fā)展學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)。如“展示紅酒成分中有SO2”等，在一定程度上聯(lián)系社會發(fā)展，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的社會價值；如“工業(yè)煙氣脫硫”知識教學(xué)，強化學(xué)生的環(huán)境意識，發(fā)展了學(xué)生的社會責(zé)任意識。但相對于“硫及其化合物”大單元教學(xué)來說，這些情境忽視了不同價態(tài)、不同類別含硫物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化的知識教學(xué)，甚至有些情境中的含硫物質(zhì)的性質(zhì)的知識和教材中學(xué)習(xí)的含硫物質(zhì)性質(zhì)的知識是割裂的。在這些情境進行的教學(xué)，難免又會回到以獲得化學(xué)知識為目的的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)生無法突破思維慣性。

在分析了單元學(xué)習(xí)目標(biāo)、了解了硫及其化合物教學(xué)設(shè)計現(xiàn)狀的前提下，本單元教學(xué)的真實情境選擇和創(chuàng)設(shè)應(yīng)該具備兩點突破：一是實現(xiàn)元素化合物知識本身所蘊含的功能和價值；二是實現(xiàn)情境材料能幫助學(xué)生建立起研究元素化合物性質(zhì)的基本思路（物質(zhì)類別通性、化合價升降以及元素周期律的三個視角）。在查閱大量文獻資料后，筆者將“硫及其化合物”的單元教學(xué)情境確定為“自然界中的硫循環(huán)”。本著縮小情境素材范圍、緊系學(xué)科，化繁為簡、突出重點等處理原則，筆者又節(jié)選了自然界陸地部分硫元素的循環(huán)作為本單元的主要教學(xué)情境素材。

四、開發(fā)真實情境，設(shè)計情境任務(wù)

研究“自然界中的硫循環(huán)”的情境時，筆者發(fā)現(xiàn)該情境涵蓋了“不同類別、不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化”“酸雨的形成過程”“工業(yè)制硫酸”“資源利用與環(huán)境保護”等情境素材。如何利用好這些情境素材，如何引導(dǎo)學(xué)生在已有知識和方法的基礎(chǔ)上多視角認識元素化合物性質(zhì)與構(gòu)建轉(zhuǎn)化模型，如何設(shè)計化學(xué)實驗開展科學(xué)探究與實踐活動，等等，是該單元教學(xué)的重點。為此筆者設(shè)計了以下幾個對應(yīng)的情境任務(wù)和探究實驗展開教學(xué)，見下表。

五、教學(xué)過程展示

以第二課時設(shè)計中圍繞課時情境設(shè)計的任務(wù)和活動為例。

【課時情境1】“自然界中硫循環(huán)示意圖”。

任務(wù)1：探索自然界中的SO2從哪里來，又到哪里去了。

活動1：觀察“自然界中硫循環(huán)示意圖”，結(jié)合價類二維圖，分組討論，交流匯報。

設(shè)計意圖：以自然界中的硫循環(huán)示意圖為情境，通過探尋SO2的來源，引導(dǎo)學(xué)生從價態(tài)、物質(zhì)類別角度分析認識物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，幫助學(xué)生建構(gòu)價態(tài)觀、類別觀、轉(zhuǎn)化觀。另外帶領(lǐng)學(xué)生從宏觀角度認識含硫物質(zhì)在自然中的循環(huán)是一種動態(tài)平衡，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維思考有機硫與無機硫如何實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化。

【課時情境2】實驗室模擬酸雨的形成。

任務(wù)2：探索硫循環(huán)的核心物質(zhì)（二氧化硫）的性質(zhì)。

活動2：設(shè)計實驗?zāi)M雨水回降過程中SO2的兩步轉(zhuǎn)化。

第一步模擬溶于水：用收集了半針管二氧化硫的針管吸入少量蒸餾水，觀察中發(fā)現(xiàn)二氧化硫溶于水，氣體體積縮小，針管活塞前移。（可以用紫色石蕊證明SO2與水發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸）

第二步模擬被氧化：將亞硫酸注入敞口燒杯中，再抽取，再注入，與空氣充分接觸，最后靜置一段時間。

活動3：實驗證明模擬液中的H2SO3已經(jīng)被氧化成H2SO4。

學(xué)生能提出以下兩種方案。方案一：加入BaCl2溶液，溶液變渾濁。從定性角度分析問題，關(guān)注氧化前后粒子種類的改變：SO3→SO4。教師可以進一步引導(dǎo)學(xué)生從定量角度分析問題。方案二：pH傳感器測定模擬液被氧化前后的pH變化。學(xué)生關(guān)注了氧化前后粒子濃度的改變：H濃度增大，這是因為亞硫酸是弱電解質(zhì)，部分電離出氫離子，硫酸是強電解質(zhì)完全電離出氫離子。

活動4：設(shè)計實驗證明靜置一段時間后的模擬液中依然存有H2SO3。

學(xué)生討論后提出方案：加入酸性KMnO4溶液（或溴水），觀察溶液顏色變化。學(xué)生分組實驗，驗證方案的可行性。老師再引導(dǎo)學(xué)生從定量的角度設(shè)計實驗方案。方案1：先加Ba（OH）2溶液，再加鹽酸溶液，觀察溶液的渾濁度。（引出濁度傳感器）方案2：加入H2O2或通入O2，用pH傳感器測定pH的變化。（引出pH傳感器）

設(shè)計意圖：通過模擬酸雨的形成，探討酸雨形成過程中含硫物質(zhì)的一系列變化，總結(jié)二氧化硫的核心知識。通過設(shè)計實驗、動手實驗培養(yǎng)學(xué)生嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)探究的精神。引入濁度傳感器、pH傳感器技術(shù)讓學(xué)生了解現(xiàn)代技術(shù)對化學(xué)實驗的支撐作用，讓學(xué)生更易從定性思維過渡到定量思維。

【課時情境3】酸雨的危害。

任務(wù)3：從化學(xué)視角認識環(huán)境問題——酸雨的危害與防治。

活動5：學(xué)生交流討論酸雨的危害與防治。

引導(dǎo)學(xué)生以“開源節(jié)流”的思想解決環(huán)境問題，從控制污染物產(chǎn)生、將污染物轉(zhuǎn)化為無污染物的角度分析解決環(huán)境問題的方法。學(xué)生基本能談到開發(fā)新能源、煙氣脫硫（SO2+CaOCaSO3，2CaSO3+O22CaSO4）、堿液吸收（SO2+NaOHNa2SO3）等方法。老師還可以布置課后任務(wù)，要求學(xué)生收集現(xiàn)實工業(yè)中是治理SO2排放的方法，形成報告進行反饋。

設(shè)計意圖：有助于學(xué)生從化學(xué)視角尋找解決環(huán)境問題的思路和方法，增強學(xué)生的環(huán)保意識，提高學(xué)生對環(huán)境問題的認識，發(fā)展學(xué)生的社會責(zé)任感，讓學(xué)生在面臨環(huán)境問題時能夠根據(jù)所學(xué)知識做出正確的決策，能真正參與到環(huán)境保護行動中，使學(xué)生深入理解化學(xué)與環(huán)境和社會之間的關(guān)系，做到在日常生活中能應(yīng)用化學(xué)知識，科學(xué)合理地使用物質(zhì)，避免或者減少環(huán)境問題的產(chǎn)生。

六、單元教學(xué)設(shè)計反思

通過“硫及其化合物”單元教學(xué)，我們明確了大單元教學(xué)設(shè)計的路徑。先是基于化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和學(xué)科內(nèi)容及課程標(biāo)準(zhǔn)，界定學(xué)科核心觀念，再圍繞學(xué)科核心觀念，尋找能夠承載學(xué)科核心觀念的真實情境，最后圍繞真實情境，設(shè)計驅(qū)動性的學(xué)習(xí)任務(wù)，通過學(xué)生交流合作、深度學(xué)習(xí)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，達成教學(xué)目標(biāo)，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。在選擇單元教學(xué)情境時往往會出現(xiàn)兩種情況，要么情境過于簡單不足以支撐整個單元教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和化學(xué)學(xué)科內(nèi)涵，要么過于復(fù)雜，僅基于現(xiàn)有單元學(xué)科內(nèi)容，老師、學(xué)生均無法駕馭。基于此類情況，對能夠承載學(xué)科核心觀念的真實情境進行有效整合尤為必要，或是將復(fù)雜情境精簡，或是多情境交互使用，這些都有助于學(xué)生進行知識遷移，有利于學(xué)生理解學(xué)科中的“大概念”，進而便于學(xué)生對學(xué)科知識的記憶與調(diào)用。另外本單元作為“表后元素”，在對情境素材進行開發(fā)和設(shè)計情境任務(wù)時，還可以借助元素周期表和“表前元素”等，促進學(xué)生對認知內(nèi)容的正向遷移，加強學(xué)生對新舊知識關(guān)系的認知，使學(xué)生能從對個別元素性質(zhì)的認識，提升到對一般元素抽象概括的思維水平。

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責(zé)任編輯：黃大燦