單元教學：助力初高中化學實驗教學有效銜接

林偉 何曉云

摘 要 為了實現初高中化學實驗教學的有效銜接，根據學生的實際學情，通過運用單元整體規劃、任務引導驅動、基于真實情景三種教學策略，在新課標規定必做實驗的基礎上，設計實驗單元進行整體教學，學生經過三個實驗課時的學習，能夠逐漸地適應高中的實驗能力要求。實踐表明，實驗單元教學能夠更好地實現初高中實驗教學的有效銜接。

關鍵詞 單元教學 初高中銜接 實驗教學

一、問題的提出

“單元教學”是指教師在對課程標準、教材等教學指導性資源進行深入地解讀和剖析后，根據對教學內容的理解，以及對學生情況的了解，對教學內容進行分析、整合、重組，形成相對完整的教學主題，并以一個完整的教學主題作為一個教學單元的教學[1]?；趯W科核心素養的教學需要教師由“課時教學”轉向“單元教學”，因為核心素養的內涵豐富，教師往往難以在一節課中完成相應的教學目標[2]。教學單元不一定是來自于現行教材的內容，教師可以基于核心素養，按照知識邏輯、學生認知規律，以相關主題與任務為線索對教學內容進行分析重整，形成結構單元，進行單元教學[3]。

實驗在化學學科體系中的重要地位毋庸置疑。化學實驗在學生的知識構建、實驗技能形成、發展“科學探究與創新意識”等化學學科核心素養上有著不可替代的作用。高中化學實驗內容可以視為初中化學實驗內容的拓展和實驗方法的深入。因此處理好初高中化學實驗教學的有效銜接，有助于高一學生更好地適應高中化學課程。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》[4]77（以下簡稱為新課標）規定了必修階段的9個必做實驗。筆者所在的福建省使用的高中化學必修教材中，均是將實驗內容穿插到各個章節中，如表1所示。這樣的安排符合當下的教學實際，但是會造成初高中實驗教學缺少必要的、有效的銜接。首先，新課標中的必做實驗作為高中化學實驗教學的基本要求，采用分散編排的形式，使得學生接觸到的是零散的實驗內容，不成系統；其次，教材中的實驗主要是驗證性實驗，探究性實驗相對較少，關注點在于實驗技能的養成或者知識點驗證。

因此，在新課標中必做實驗的基礎上進行拓展與整合。一方面實驗素材盡量以初中生較易理解的內容為主體，對初中內容進行了復習與鞏固；另一方面介紹部分高中的實驗技能，滲透高中實驗的方法與思想，設計一個完整的實驗教學單元，為后續的高中實驗教學做好鋪墊。

二、實驗銜接教學單元教學策略

在進行初高中實驗教學銜接時，應對初、高中教材和課程標準進行分析，探討教學內容、教學方法、學習方法銜接教學，幫助學生適應高中化學教學，提高學習效率[5]。本單元建議安排在高一上學期期中之前，此時的學生已經學習了“物質的量”“物質的分類”“離子反應”“氧化還原反應”等基礎知識；而在實驗技能方面，學生在初三已完成了8個必做實驗，同時按照新課標的要求，學生已經完成了“配制一定物質的量濃度的溶液”“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”兩個必做實驗的學習，學生已經具備一定的知識與實驗技能，足以完成相對復雜的實驗。新課標在實驗教學上提出了相應的教學策略，整體規劃實驗及探究教學，發揮典型實驗探究活動的作用；選取真實的、有意義的、引發學生興趣的探究問題；改變在實驗中注重動手但缺少思考的現狀，強調高級思維過程[4]12。通過教學實踐，我們提出了以下策略。

（一）單元整體規劃

學生通過學習本單元實驗內容，基本上可以對高中階段常見的實驗類型有所了解（物質的制備、物質的分離與提純、反應規律的研究、物質的檢測）。本單元進行整體規劃，共設計為3個課時：“實驗方案的設計——碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別”“物質的分離與提純——海帶中碘的提取”“實驗條件的控制——催化劑對H2O2分解反應的影響”。經過本單元的學習，學生能夠基本掌握物質的鑒別、物質的分離與提純、反應規律的研究、物質的檢測等幾類常見實驗的一般思路與方法，同時掌握必要的實驗操作技能。

（二）任務驅動引導

為了改變以往實驗教學注重動手而缺少思考，注重實驗現象而忽視實驗思維的情況，本單元涉及的實驗內容都不直接給予實驗操作步驟，而是給出明確的實驗任務。在教師的指導下，學生設計實驗方案，通過交流討論不斷地完善，強調高級思維過程?？紤]到學生的學情，本單元的3個課時從物質的鑒別實驗方案設計，到物質的分離與提純實驗流程設計，再到多個變量的探究實驗方案設計，實驗方案設計的難度由低到高。

（三）基于真實情境

新課標中明確指出，創設真實問題情境，促進學習方式轉變；以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實[4]4。新課標中提倡在教學中創設真實問題情境，提倡基于綜合問題解決的主題式教學。本單元實驗涉及的物質都是高一學生比較熟悉的化學物質，如碳酸鈉、碳酸氫鈉、雙氧水等。實驗內容選用與生活、生產緊密相關的素材，如從海帶中提取碘單質、侯氏制堿法、酶催化雙氧水分解等，有助于學生認識化學與日常生活的緊密聯系，體會化學知識的價值。

三、單元教學活動設計

單元中的3個實驗均基于真實情境，突出了“以學生為主體”的教學理念。單元教學目標與課時教學目標如表2所示。

課時1通過侯氏制堿法制得的碳酸鈉中含有碳酸氫鈉的真實情境，學生利用提供的信息，設計鑒別碳酸鈉與碳酸氫鈉的實驗方案并進行實驗。實驗方案的設計要求學生綜合運用所學化學學科知識或其它學科知識，思考實驗的具體實施，這是實驗探究能力的集中體現。將此內容安排在本單元教學的第1課時，意在起到鋪墊作用，為第2、第3課時的實驗方案設計作準備。通過碳酸鈉與碳酸氫鈉等學生熟悉的物質作為實驗素材，適合處于銜接階段的高一學生。

課時2通過海帶具有富集碘元素的特性，工業上以海帶為原料獲取碘單質的真實情境，在教師指導下，設計從干海帶中提取碘單質的流程，并在實驗室進行模擬。在實驗室中對化工流程進行模擬，在過程與方法上，除了需要學生有一定的實驗探究能力，還要求學生從經濟效益、環境保護等多個角度進行思考，發展學生解決復雜問題的能力。同時通過此課時，可以相對完整地將中學階段需要掌握的物質分離方法，如過濾、蒸發、萃取、分液等實驗操作一次性呈現，為高中階段后續更復雜的物質的制備實驗，物質的分離與提純實驗等學習做好準備。

課時3通過雙氧水催化分解這一學生熟悉的情境，引導學生探究不同催化劑催化效果的差異，以及外界條件對酶催化效果的影響。控制變量的思想在初中階段就已經有接觸，但是本課時除了強化學生對這一思想的認識以外，學生還需要有定量研究的意識。通過對實驗數據的分析，能夠認識到比較、歸納等方法在實驗數據分析和實驗結論推理等方面的價值。

四、單元教學過程

（一）實驗方案的設計（課時1）

本課時具體教學過程如圖1所示。首先是引導學生對已有實驗方案進行分析與評價。其次要求學生模仿已有實驗方案，根據碳酸鈉與碳酸氫鈉在性質上的差異，選擇新的視角，設計出新的實驗方案，通過交流討論、確認實驗方案可行后再進行實驗。課堂的探究活動并不止步于此，實驗中存在“氯化鋇與碳酸氫鈉反應生成沉淀”的實驗異?，F象。雖然屬于高一學生尚未學習的內容，通過信息給予的方式解釋其原因。一方面讓學生體會到實驗預設與實驗結果可能存在偏差；另一方面這一異?，F象可以為學有余力的學生提供進一步實驗探究的方向。最后引導學生認識到實驗方案設計的基本原則（科學性、安全性、簡約性），并從方法論的角度對實驗設計的流程進行歸納。

（二）物質的分離與提純（課時2）

本課時具體教學過程如圖2所示。首先通過教師講解與演示實驗，介紹高中階段常見的幾種分離與提純實驗方法，如灼燒、過濾、萃取、反萃取、分液等。其次學生在學習了新的實驗技能與實驗原理的基礎上，思考如何合理地利用上述新習得的實驗方法從海帶中提取碘單質，設計出實驗流程。在流程設計環節中，教師可以在氧化劑、萃取劑等試劑的選擇，萃取劑回收方法等方面進行指導，滲透綠色化學思想。最后根據設計的流程進行碘單質提取實驗，學生需要使用本課時中新學到的實驗技能完成實驗，這種“現學現用”式的教學活動安排，有利于學生對新學實驗技能的掌握。

（三）實驗條件的控制（課時3）

本課時以雙氧水的催化分解條件的探究為實驗素材，整節課聚焦于利用控制變量法設計出多組實驗進行探究，具體教學過程見圖3。首先組織學生討論如何對比不同催化劑的催化效果，定性地對比顯然難以完成實驗任務，引導學生思考定量測量雙氧水分解速率的實驗方案。其次要求學生利用控制變量法設計實驗組，探究不同催化劑的催化效果。再次是在前一實驗的基礎上，探究過氧化氫酶的催化效果最佳時的溫度與酸堿性條件，從單一變量擴展為多個變量。最后的教學活動是實驗數據分析處理，溫度、pH兩個因素對過氧化氫酶催化效果的影響均不是單調變化的，而是存在變化區間，這有助于讓學生認識到化學實驗條件控制的復雜性。

初高中化學實驗教學的銜接是初高中化學教學銜接的重要組成部分。由于現行教材中實驗模塊的分散性，在以往教學中，初高中實驗教學銜接的研究比較少。為了使銜接教學更有效，教師從初高中課程標準的要求、教材的內容分析對比入手，設計實驗單元教學。從真實情境出發，設計探究式的實驗內容，以任務驅動的方式引導學生自主進行實驗探究。從課堂表現來看，學生的積極性和主動性非常高，真正動手操作、動眼觀察、動腦思考，讓學生在實驗中認識到高中化學實驗與初中化學實驗的進階，從而實現初高中實驗教學的有效銜接。

[參 考 文 獻]

[1]朱鵬飛，陳敏.化學學科核心素養為本的單元教學設計：以蘇教版化學“研究物質的實驗方法”為例[J].化學教與學，2020（1）：6-9.

[2]朱鵬飛.學科核心素養的研究進展及其對中學化學教學的啟示[J].化學教學，2017（1）：7-15.

[3]黃莉.發展“證據推理與模型認知”的單元教學設計[J].中小學教學研究，2020（5）：65-70.

[4]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：105.

[5]竇守法.加強學段銜接 實現教學相長：新課改形勢下初高中化學銜接教學初探[J].中小學教學研究，2016（7）：3-7.

（責任編輯：姜顯光）