四維模式高效推進真實情境下化學單元教學

劉玥晗 曾艷

摘要：為提升學生課堂學習興趣，促進單元整體教學與核心素養的發展，本研究圍繞如何設置真實情境解決實際問題，開展單元教學，提出了“主題—情境—任務—建構”模式，引導師生構建真實情境，創造真實學習需求，解決真實生活問題。

關鍵詞：單元教學? 真實情境? 化學

一、問題的提出

（一）政策文件研究

《普通高中化學課程標準（2017年版）》在大量章節內容中添加了“情境素材建議”教學內容，積極倡導創建真實環境下的情境，同時指出：“重視以學科大概念為核心，開展素養為本的教學，使課程內容情境化，促進核心素養的落實。”

（二）實踐探索現狀

傳統的基于課時的教學導致了知識的不連貫與相對獨立性，學生無法形成完整的知識整合系統，難以依據教學內容培養學科思維能力，而單元整合教學改變了以課時為單位的授課模式，將學科內容串聯，符合課程標準中關于教學目標和教學內容的教學建議。

為了深化課堂教學改革，建構真實情境，培養學生核心素養，合肥市開展了大單元課堂教學“大練兵、大比武”活動。但整體對于真實情境的探索與創設較為孤立瑣碎，且實踐過程中發現學生的理論知識與生活經驗分離，無法順利將所學習知識內容體系、方法和態度應用到真實生活情境中，解決生活實際問題。

為提升學生課堂興趣，促進單元整體教學與核心素養的發展，將知識運用于生活，提出了“主題-情境-任務-建構”四維模式，引導師生構建真實情境，創造真實學習需求，解決真實生活問題。

二、研究價值

（一）厘清真實情境教學的目的，對尋找情境開展化學教學的方法研究具有理論價值

通過真實情境學習是新課程理念落實的關鍵，是單元整體教學的支架，有利于知識活化與概念建構。建立情境是為了針對教學內容和目標給學生一個真實的學習體驗，教學始終圍繞情境展開，激發學生學習的興趣。

（二）設計利用真實情境推動課堂實施、解決實際問題的單元教學研究框架，對培養學生化學學科素養和思維遷移運用能力具有較強的實踐價值

情境的積極開展有利于化學學科核心素養的發展，同時核心素養的培養又依賴于具體的情境問題解決，有助于提高學生問題解決的能力，而核心素養在形成之后又可以脫離某一具體情境的實施，延伸為一般性問題解決的思路與方法。

以情境素材作為知識載體，從情境中衍生出問題與任務，通過任務導向式的學習，可以使學生在課堂教學與知識的遷移運用過程中知識與能力得到提升，并構建問題解決的框架，培養遷移運用能力。

（三）設計單元教學與情境教學融合模式，對完善高中化學知識體系、建構學習框架具有理論價值

真實情境不僅可以幫助學生實現傳統意義的學習興趣提升，更能培養學生問題解決能力。學生利用現有的知識基礎，通過實驗與探究、交流與討論等活動形成化學課堂，實現教學目標，以達到學科育人的目的。

以人教版化學必修第二冊第六章《化學反應與能量變化》為例，開展“主題-情境-任務-建構”模式推進的單元化學教學研究，引導學生完成單元主題學習，構建貫穿整個單元的真實情境，從學科綜合視角解決生產生活中的實際問題，為教師提供基于真實情境展開問題解決的單元教學案例。

三、研究目的及內容

本研究希望教學情境進行四維建模，突出以學生為主體的教學要求，實現由低階思維向高階思維轉化，并實現以下目標：

（1）歸納出真實情境下單元教學的研究思路。

（2）探索真實情境與單元教學、核心融合的教學方法，優化單元教學模式。

（3）在一定范圍內推廣研究成果，豐富單元整體教學模式資源。

四、真實情境下單元教學的步驟

（一）主題——單元主題內容確定

教學主題是一節課的核心，是教學應該完成的首要目標。實際教學時首先需要準確把握學科課程標準的要求明細，研讀教材內容及所承載的學科核心素養及價值目標，重新構建單元內容和教學主題，實現各個課時由易至難、逐級遞增的螺旋式上升發展。

在結構化組織單元的基本思路下，以驅動重要知識產生的大問題的解決過程為線索形成教學結構。同時確定教學主題是否突出，是否有利于培養學生核心素養能力。這要求在教學設計時回歸到特定的情境中，從而建構知識、技能體系。

（二）情境——教學情境分析創設

以大單元為依托，課堂活動的展開應建立在同一個教學大情境中，再選取不同角度、不同知識內容設計問題任務鏈。學生通過解決問題體會情境設置的目的與聯系，有助于完成理論知識的學習與能力培養。情境鏈中所呈現的思維邏輯能力可以促進學生完整建構化學核心知識框架，還能幫助學生學會遷移運用，產生創造性思維，培養創新能力。情境的選擇需考慮本身的邏輯順序、與知識的銜接度及情境的呈現方式。

（三）任務——核心問題表征解決

創設好真實情境后，關注情境中含有的化學內容，采用主題教學形式，將情境問題轉化成相關專業問題，把生活問題轉換成體現化學價值的問題并設計不同環節，環環相扣，以任務驅動課堂模式突破教學重難點，完成內容教學，解決實際問題，實現教學目標，促進學生建構本課主題。

（四）建構——遷移運用思維建構

通過真實情境挖掘核心學科問題，開展基于真實情境的單元主題整合性教學，引導學生進行觀察、感知、體會，實現從情境中建構知識，培養學生遷移應用的思辨能力，實現去情境化。學生對所接觸的知識進行信息加工與處理，對專業知識及時反饋與運用，可以建構起圍繞主題相對穩定的認知結構、情感態度和價值判斷的思維框架。

五、具體單元中的真實情境創設

以人教版高中化學第六章第一節《化學反應與能量變化》為例，設計了基于“主題—情境—任務—建構”四維模式的單元教學問題解決教學案例。

（一）單元主題確定

“化學反應與能量”是必修第二冊第六章前兩節內容，屬于化學反應原理模塊，能豐富和發展從不同視角認識化學反應的思路，發掘物質變化和能量變化兩個角度理解化學變化的方法。

化學反應原理模塊引導學生從多角度、多維度認識化學反應原理，并將化學反應知識運用于解釋生活情境現象及問題，理解化學來源于生活又服務于生活的學科含義。本節內容為從化學鍵認識化學反應與能量變化的實質，包括吸熱反應與放熱反應，并通過設計原電池裝置認識化學能與電能的高效轉化。

由于不可再生能源的使用與環境污染問題，“化學與能源”是當今社會的一大熱點話題，對這一章節的學習能使學生理解改變能源結構對生產生活的必要性。

基于以上分析，確定本單元教學主題為汽車動力來源與改進。單元教學中，從能量控制角度引導學生認識化學反應的本質是舊鍵斷裂與新鍵生成，然后引導學生認識化學能變化的主要形式——熱能和電能，并借助燃料電池工作原理逐步掌握化學能、熱能、電能三者之間的轉化。單元分為兩課時，第一課時討論化學能與熱能，第二課時解決化學能與電能的相關問題。

（二）教學情境分析與創設

如何從化學反應和能量轉化兩大角度綜合解決實際問題，讓學生真正參與到問題解決過程中并學會遷移運用，是本單元教學中的一大難題。因此，選取學生熟悉的燃料為主題，從生活中的交通工具引入，帶領學生了解汽車的兩大動力來源：燃油汽車和動力汽車。通過探討汽車動力來源→汽車尾氣污染的治理→燃料優化、環境保護等任務形式推動問題解決。

（三）單元教學實施

（四）教學設計

教學目標：（第一課時）

（1）知道化學反應可以實現化學能與熱能的轉化，認識吸熱和放熱反應。

（2）能用化學鍵解釋某些吸熱反應和放熱反應。

（3）認識燃料的燃燒效率、保護環境、開發清潔燃料的必要性和重要性。

評價目標：

（1）通過對吸熱反應和放熱反應的學習，診斷并發展學生對微觀本質和宏觀的認識水平。

（2）通過從微觀角度分析放熱反應和吸熱反應，診斷并發展學生對化學鍵認識水平和證據推理能力水平。

教學過程：

【導入】人類對能源的使用包括太陽能、潮汐能、化石能源等。展示能源圖片，介紹自然界中能量轉化形式包括化學能與熱能、化學能與電能、化學能與光能等多方面。

【分析】汽油燃燒是因為斷鍵吸收的能量小于成鍵放出的能量。

【任務1】通過展示反應物與生成物的總能量關系從宏觀角度理解吸、放熱反應。

【展示】

【總結】

設計意圖：宏、微、符、圖四重表征吸熱反應和放熱反應的微觀本質，同時借助概念集強化學生化學反應中物質與能量變化的相互關系的認知，有助于培養學生科學研究的路徑和素養。

【問題】從能量高低角度，分析汽油燃燒為什么放出熱量。

【分析】反應物總能量大于生成物總能量。

設計意圖：培養學生對所學知識的遷移運用能力。

【任務2】展示幾種車用燃料數據，從能量變化角度分析如何選擇車用燃料。

【展示】常溫常壓下幾種燃料的燃燒數據，并選擇合適的車用燃料。

（1）1 g氫氣燃燒時放出142.9 kJ熱量。

（2）1 g乙醇燃燒時放出29.7 kJ熱量。

（3）1 g汽油（辛烷）燃燒時放出48.4 kJ熱量。

【分析】從能量變化角度，氫氣燃燒時放熱最多，效果更好。但實際選擇時還需要考慮設備問題、氫氣的來源等。

【任務3】展示能源的可持續發展及環保問題，從物質變化角度分析如何選擇燃料。

設計意圖：了解人類對化學反應能量的利用情況，培養學生的科學態度與社會責任。

（五）教學反思

本節課首先選取汽車動力來源這一大情境，以任務串形式展開情景教學，使學生從主動學習探索知識框架的氛圍中掌握知識。通過創設分層問題情境教學讓學生在解決問題的過程中積極思考、構建知識體系，一方面加深了對學習內容的深度理解，另一方面提升了學生分析和解決問題的能力，促進其化學學科素養的發展，落實了思維教學的目標要求。課堂教學中學生們集思廣益，勇于表達，課堂氛圍達到高潮，取得了良好的教學效果。

六、研究結論與展望

本研究提出了“主題—情境—任務—建構”四維模式推進基于真實情境的單元教學設計，即教師依據課程標準，分析學生知識基礎和教材特點后，重新構建教學單元，整合單一的課時內容，初步確定新主題。再依據單元教學主題尋找相匹配的真實情境或問題，設計一系列不同層次的任務，以大情境、大任務為線索，提出化學核心素養背景下情境教學的新要求以及情境教學的功能，構建關于一般性問題解決的思維框架，完成教學內容，提升學生的自主參與度，促進完善單元教學模式。在長期的單元教學中，使用此模型可有效發展學生面對真實情境的問題解決能力，將理論知識具體化、實用化，完善單元教學設計流程，提升教育教學水平。

參考文獻：

［1］單旭峰，宋修明.真實情境的高考化學命題理論與實踐［J］.中學化學教學參考，2019（9）：1-5.

［2］杜淑賢.普通高中化學課程標準（2017年版）解讀——中學化學真實情境研究與案例［M］上海：上海教育出版社，2019：4.

［3］陳晨.情境教學法在《化學反應原理》模塊教學中的應用［D］.福建師范大學，2014.

責任編輯：趙瀟晗