學科大概念統領下的高中化學單元整體教學設計

摘 要：化學是一門實踐性很強的自然科學，在高中化學教學中，如何設計有機化合物的教學內容，將知識點有效地融合起來，形成知識體系，是教師亟須解決的問題。本文以“學科大概念”為指導，以“有機化合物的獲得與應用”專題為例，設計了一套完整的高中化學單元教學方案，包括教學目標、教學內容、教學方法、教學評價等關鍵要素。通過對教學活動的全面設計，實現了有機化合物教學內容的整合，增強了知識點之間的邏輯性和系統性，提高了學生的學習興趣和學習效果，具有較強的可操作性和推廣價值。

關鍵詞：有機化合物；教學設計；學科大概念；化學教學

化學作為一門實踐性極強的自然科學，在高中化學教學中，如何設計教學內容，讓學生全面、深入地掌握化學知識體系，是教師需要解決的重點問題之一。在新課程標準的指引下，化學課程的教學更加注重培養學生的探究精神和創新意識，而不僅是死記硬背知識點。因此，如何設計有機化合物的教學內容，將知識點有效地融合起來，形成知識體系，成為教師亟須解決的問題。本文以學科大概念為指導，以“有機化合物的獲得與應用”專題為例，設計了一套完整的高中化學單元教學方案，包括教學目標、教學內容、教學方法、教學評價等關鍵要素。

一、學科大概念在高中化學教學中應用的相關概述

（一）學科大概念的內涵

所謂學科大概念，是指某一學科內部統領性的概念，能夠概括和整合該學科的主要內容，為整個學科的知識體系提供框架和脈絡。在高中化學教學中，學科大概念主要包括以下幾個方面：

1.物質的構成和變化

這是化學學科最基本的概念，涉及原子、分子、離子等基本化學單元，以及化學反應過程中物質的構成和變化規律。原子的結構、元素周期律、化學鍵合、化學反應方程式等知識點，都屬于這一大概念的范疇。學生掌握這些基礎知識，有助于理解化學物質的微觀結構和宏觀性質。

2.化學平衡

這一概念反映了封閉體系中化學反應達到動態平衡的規律，涉及Le Chatelier原理、平衡常數計算等內容。它描述了系統內部正向反應和逆向反應的動態平衡狀態，為學生解釋諸多化學現象，如溶解度平衡、酸堿平衡等提供了理論基礎。

3.化學鍵

化學鍵是物質內部結構的基礎，包括離子鍵、共價鍵、氫鍵等類型。理解不同鍵類型的性質，有助于學生解釋物質的性質和反應規律。例如，離子鍵物質通常具有高熔沸點，而共價鍵物質則往往呈氣態；氫鍵的存在解釋了水的異常性質。

4.氧化還原反應

這一概念反映了電子轉移的化學反應過程，與許多重要的化學現象和應用密切相關，如燃燒、腐蝕、電池等。學生掌握氧化還原反應的本質，能更好地理解和預測一系列化學反應的發生。

（二）學科大概念在高中化學教學中的作用

1.有利于學生建構知識體系

學科大概念為學生提供了化學知識的整體框架，使他們能夠將各種化學知識點串連成一個有機的整體，避免知識點之間的孤立和碎片化。例如，當學生理解“物質的構成和變化”這一大概念時，他們就能將原子結構、化學鍵、化學反應等知識點融會貫通，形成完整的化學知識體系。

2.有利于培養學生的化學思維

學科大概念反映了化學學科的本質特征，如物質的微觀結構、化學反應規律等。理解這些概念有助于培養學生分析問題、解決問題的化學思維能力。例如，在學習“化學平衡”時，學生需要運用歸納演繹、邏輯推理等方法，分析影響平衡的因素，更好地理解化學反應的動態性。

3.有利于激發學生的學習興趣

學科大概念具有一定的廣度和深度，能引發學生的好奇心和探究欲。例如，當學習到“化學鍵”這一概念時，學生會對物質內部結構產生濃厚興趣，主動探究不同鍵類型的特點，調動學生的學習積極性。教師可以設計一些啟發式問題，引導學生主動思考和探究，增強學習的主動性和愉悅性。

4.有利于跨學科整合

化學學科大概念與物理、生物等其他學科存在一定聯系。例如，“化學平衡”這一概念不僅適用于化學反應，也可以應用于生物體內酶促反應的動態平衡；“氧化還原”概念則與生物呼吸作用等生命現象密切相關。教師可以利用這些聯系，幫助學生建立跨學科的知識網絡，加強學科整合，提高綜合運用知識的能力[1]。

二、“有機化合物的獲得與應用”專題教學設計

（一）教學目標

1.了解化石燃料的形成過程，認識到化石燃料是重要的有機化合物來源

化石燃料如煤、石油、天然氣等，是由億萬年前的生物遺體經過高溫高壓等自然條件轉化而成的。教學中可以帶領學生了解化石燃料形成的地質歷史過程，如生物遺體沉積、成巖作用、熱解等，使學生認識到化石燃料是由有機化合物轉化而來，是人類重要的有機化合物來源之一。同時，也可引導學生思考化石燃料的可持續利用問題，培養節約資源、保護環境的意識。

2.掌握食品中常見的有機化合物及其功能，認識到有機化合物在食品中的廣泛應用

食品中含有大量的有機化合物，如糖類、脂肪、蛋白質、維生素等，它們都是生命活動所必需的重要營養物質。教學中可以讓學生實際觀察和分析一些常見食品，鑒別其中的有機化合物種類及其在食品中的作用，如淀粉的增稠作用、脂肪的潤滑作用、蛋白質的營養價值等。通過這種方式，學生不僅能了解有機化合物在日常生活中的應用，還能認識到化學知識對生活的重要性。

3.了解人工合成有機化合物的原理，認識到有機化合物在生產生活中的重要作用。

除了天然存在的有機化合物，人類還通過化學合成的方式獲得大量有機化合物，如藥物、染料、塑料等。教學中可以選擇一種常見的有機化合物，如aspirin（阿司匹林），引導學生了解其合成原理和化學反應過程，認識到人工合成有機化合物在解決實際問題方面的重要作用。同時，可以啟發學生思考化學合成技術的發展對人類社會的影響，培養學生的科學素養[2]。

（二）教學內容

本單元分為三個子單元：

1.化石燃料與有機化合物

這一單元涉及化石燃料的形成過程、化學成分以及在工業生產中的應用等內容。主要包括：

化石燃料的形成過程：古生物遺體沉積、成巖作用、熱解過程等。

化石燃料的化學成分：煤、石油、天然氣中的主要有機化合物。

化石燃料在工業生產中的應用：燃料、原料等。

2.食品中的有機化合物

這一單元主要探討食品中常見的有機化合物，包括：

糖類：淀粉、蔗糖、葡萄糖等在食品中的作用。

脂肪：植物油、動物油脂在食品中的作用。

蛋白質：動物性蛋白、植物性蛋白在食品中的作用。

維生素：維生素A、維生素C等在食品中的作用。

（三）教學方法

在“有機化合物的獲得與應用”專題 的教學設計中，教師應采取多樣化的教學方法，充分發揮學生的主體作用，培養他們的探究精神和創新意識。具體而言，可以采取以下教學方法：

1.探究式教學

探究式教學是以學生為中心，引導學生主動參與探究的教學方法。在本單元的教學中，教師可以采取以下探究式教學策略：

（1）提出引導性問題

在講解化石燃料的形成過程時，教師可以首先提出諸如“為什么化石燃料能作為重要的有機化合物來源？”“化石燃料的形成經歷了哪些地質過程？”等引導性問題，引發學生的好奇心和探究欲。學生在思考這些問題的過程中，會主動查閱資料、交流討論，最終達到對知識的深入理解。

（2）組織小組討論

在學習食品中的有機化合物時，教師可以組織學生進行小組討論。例如，讓學生小組選擇一種常見食品，分析其中含有的有機化合物種類及其在食品中的作用。在小組討論中，學生可以互相交流自己的發現和想法，教師則可以適時提出更深入的思考問題，引導學生進行深層次探究。這種小組合作的探究式學習，有助于培養學生的團隊合作精神和解決問題的能力。

（3）設計實踐活動

在學習人工合成有機化合物時，教師可以設計相關的實踐活動。例如，讓學生選擇一種常見的有機化合物，如aspirin，了解其合成過程，并設計一個小型實驗演示合成全過程。學生在親自操作實驗的過程中，不僅能深化對有機化合物合成原理的理解，還能培養動手能力和創新意識。教師可以適時進行指導和點評，幫助學生反思實驗結果，提高實踐操作水平。

2.項目式教學

項目式教學是以實際項目為載體，組織學生開展自主學習的教學方法。在本單元教學中，教師可以設計與生活相關的項目，引導學生積極參與，并在實踐中深化對有機化合物相關知識的理解。

（1）選擇生活化項目

在教學設計時，教師可以結合學生的生活實際，選擇一些貼近學生日常的項目。例如，在學習食品中的有機化合物時，可以讓學生針對自己喜歡的某種食品，查閱相關資料，分析其中含有的有機成分及其在食品中的作用。又如，在學習人工合成有機化合物時，可以讓學生選擇一種常見的有機化合物，如合成塑料，了解其制備工藝并設計小型實驗演示。這種生活化的項目設計，不僅能提高學生的學習興趣，也有利于他們將所學知識運用于實際生活中。

（2）組織學生自主探究

在項目式教學中，教師要充分調動學生的主動性，引導他們自主探究。例如，在學習“化石燃料形成過程”時，可以讓學生自主搜集相關資料，分析化石燃料形成的地質條件，并結合當地實際情況，探討化石燃料的可持續利用。又如，在研究食品中的有機化合物時，可以讓學生自主設計調查方案，實際采集和分析某種食品的有機成分，繪制成思維導圖，并在班級內進行交流展示。這種自主探究的過程，不僅能增強學生的自主學習能力，還有利于培養他們的創新思維。

（3）指導學生實施項目

在項目式教學中，教師要適時地給予指導和幫助。例如，在學生設計有機化合物合成實驗時，教師可以就實驗設計、操作流程等方面給予指導，確保實驗順利進行。又如，在學生撰寫項目報告時，教師可以就報告的結構、表述方式等提出建設性意見，幫助學生不斷優化報告質量。這種適時指導，有助于學生更好地完成項目，提高學習效果。

3.信息技術融合

信息技術在教學中的應用，有助于優化教學過程，提高學習效果。在“有機化合物的獲得與應用”專題的教學中，教師應充分利用信息技術手段，實現與教學內容的深度融合。

（1）多媒體展示

在講解化石燃料形成過程時，教師可以利用PPT演示、視頻展示等手段，生動形象地呈現億萬年來地質變遷的過程。這種多媒體展示，不僅能吸引學生的注意力，也有助于他們對這一抽象知識點的理解。同樣地，在講解有機化合物的合成方法時，教師也可以借助仿真動畫，直觀地演示化學反應的全過程，幫助學生建立直觀的認知。

（2）網絡資源利用

在項目式學習中，學生需要查閱大量相關資料。教師可以引導學生充分利用網絡信息資源，如搜索化學知識相關的網頁、下載專題視頻、訂閱科普讀物等，豐富他們的知識來源。同時，教師也可以建立線上交流平臺，讓學生在探究過程中進行交流互動，共同解決問題，培養他們的協作能力。

（3）虛擬仿真實驗

對于一些難以實施的化學實驗，教師可以利用虛擬仿真技術進行模擬。例如，在學習aspirin合成過程時，可以運用仿真軟件模擬整個反應過程，讓學生直觀感受各步驟的操作細節。這種虛擬實驗不僅能突破實驗室條件的限制，還能培養學生的實驗設計和操作能力，提高實踐學習的效果。

4.教學評價

（1）過程性評價

注重對學生的探究精神、動手能力、合作意識等方面進行評價。如在小組討論環節，教師可以觀察學生的參與度、表達能力、解決問題的方法等；在實踐操作環節，則可以評價學生的操作技能、安全意識等。這種過程性評價，能及時了解學生的學習情況，為后續教學提供反饋。

（2）結果性評價

對學生的知識掌握程度、分析解決問題的能力進行評價。如在學習化石燃料時，可以設置選擇題、簡答題等形式的形成性測試，檢查學生對相關知識的理解；在學習有機化合物合成時，可以讓學生撰寫專題報告，評價他們的綜合運用能力。這種結果性評價，能客觀地反映學生的學習效果。

（3）綜合性評價

在過程性評價和結果性評價的基礎上，結合學生的學習態度、課堂表現等方面，對學生的整體學習情況進行全面評價。這種多角度、多層面的綜合性評價，有助于教師全面把握學生的學習狀況，并有針對性地進行教學反思與改進[3]。

結束語

在新課程改革的背景下，化學課程的教學更加注重培養學生的探究精神和創新意識。以學科大概念為指導，設計“有機化合物的獲得與應用”專題的教學方案，不僅能有效整合有機化合物相關知識點，增強知識體系的邏輯性和系統性，而且能激發學生的學習興趣，培養學生的化學思維能力，具有較強的可操作性和推廣價值。通過本單元的學習，學生不僅能全面掌握有機化合物的相關知識，而且能形成愛護環境、節約資源的意識，深化學生對化學在生產生活中作用的認識，這對于培養學生的化學素養具有重要意義。

參考文獻

[1]趙偉華.指向大概念的高中化學單元教學策略研究[J].教師，2024（14）：117-119.

[2]韓墨軒.學科大概念統攝下的高中化學單元教學設計與實踐[D].遼寧：遼寧師范大學，2023.

[3]鄭德寶.基于學科大概念的高中化學單元教學策略研究[J].數理化解題研究，2024（6）：131-133.

本文系福清市教育科學研究“十四五”規劃2023年度立項課題“大概念統攝下的中學化學單元整體教學的實踐研究”（立項編號：FQ2023GH014）的階段性成果之一。