基于大概念的初中化學單元整體教學實踐探析

《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱2022版課標）提出，教師要注重基于大概念進行單元整體教學，深化教育課程改革，落實立德樹人的學科價值。“金屬和金屬材料”位于人教版九年級化學下冊第八單元，承載著學生從學習一種物質（氧氣、水、碳及其氧化物）到學習一類物質的關鍵轉折作用。因此，在此探索基于大概念的單元整體教學是必要且有意義的。

一、基于大概念設計單元教學內容

“金屬和金屬材料”單元隸屬于2022版課標“物質的性質與應用”這一學習主題，基于課標自上而下梳理，確定“物質的多樣性”為學科大概念，選擇當前時事熱點“探秘三星堆的金屬文物”為主題情境，重新整合開發教材，將其拆解成三星堆文物的初識、前世、今生及守護四個課時，將核心知識巧妙融入由情境衍生的問題中，逐步建構起整體知識框架，實現認知進階。

二、基于課程標準確定單元教學目標

根據2022版課標和學習內容，從學業要求的預期學習目標出發，確定單元教學目標如下：知道金屬具有一些相同的物理性質，體會化學方法在金屬冶煉中的重要作用；會利用實驗歸納金屬的化學性質及金屬活動性順序；運用控制變量法探究鐵生銹的條件，形成合理利用和保護金屬資源的科學態度。

三、基于能力進階設計教學活動

“金屬和金屬材料”教學單元分為有內在邏輯關系的4個課時，緊緊圍繞學科大概念，對應單元大概念，學生在任務探究中實現知識與能力的進階。

（一）常見的金屬材料

[情境]初識三星堆的文物。

[問題]2021年三星堆又出土了黃金面具、青銅面具、象牙、玉璋及陶器等大量神秘文物。這些珍貴文物的材料有什么不同？黃金面具和青銅面具都為金屬文物，金屬材料應如何分類？

[活動]交流討論，通過欣賞精美文物的照片，直觀感知金屬材料，對比純凈物與混合物的差異，將金屬材料分為純金屬和合金。

[問題]展示生活中常見的金屬制品，金屬具有哪些物理性質？這些金屬制品在生活中有哪些用途？分別利用了什么性質？

[活動]交流討論，分組匯報。

[教師]匯總金屬的物理性質，物質的性質決定用途，但選用金屬時需結合實際考慮多種因素。

[問題]青銅面具為什么是合金而不是純金屬呢？

[活動]分組實驗和討論交流，得出合金不同于純金屬的特性。

[教師]假如你是高鐵工程師，請分析高鐵建設中選用金屬材料的依據。

[活動]結合已學知識，討論分析實際問題。

（二）金屬資源的利用

[情境]三星堆文物的前世。

[問題]制作黃金面具和青銅面具的金屬從何而來？

[活動]閱讀資料，分析了解金屬資源在自然界中的存在形式。

[問題]鐵是目前使用最廣泛的金屬，如何將鐵礦石冶煉為鐵單質？應選擇什么合理的還原劑？

[活動]交流討論，分析問題，從實際工業生產出發，選擇合理的還原劑。

[教師]視頻支持，播放實驗室模擬煉鐵的實驗視頻，展示天津鋼鐵集團的相關視頻，揭秘工業煉鐵。

[活動]分析并表達，比較實驗室模擬煉鐵與工業煉鐵的異同。

[提問]通過天津鋼鐵集團今年的生產能力數據，假如你是原料采購員，應如何計算所需的原料量？

[活動]根據工業煉鐵的化學方程式，進行含雜計算。

[教師]三星堆出土的青銅器文物中，以銅錫合金為主，請推測古人如何冶煉金屬錫？

[活動]交流分析，解決陌生問題，理解冶煉金屬的一般思路和方法。

設計意圖：通過學習實驗室模擬煉鐵與工業煉鐵，初步形成物質的存在形式與其化學性質密切相關的認識視角，會綜合多種因素選擇生產材料，發展從證據推理到解決實際問題的能力。職業代入更能促進學生的主動思考，感受化學對社會生產的重要作用，提高學生解決實際問題的高階能力。

（三）金屬活動性順序

[情境]三星堆金屬文物的今生。

[問題]三星堆出土的黃金面具仍金光燦燦，而青銅面具已銹跡斑斑，原因是什么？

[活動]交流回憶，前面我們已學習了鐵、鎂會與氧氣反應，鋅與稀硫酸反應可制取氫氣，鐵能與硫酸銅溶液反應。

[教師]探究金屬與氧氣的反應，演示實驗，分別在酒精燈上加熱銅片和金片。

[活動1]觀察分析實驗現象，閱讀課本，解釋鋁合金的高鐵車體光亮的原因。

[活動2]分組實驗探究金屬與鹽酸的反應，Mg、Zn、Fe、Cu分別與稀鹽酸反應，觀察并描述現象，分析交流，書寫化學方程式，體會金屬活動性的差異，從物質分類角度得出置換反應的概念。

[活動3]分組實驗探究金屬與鹽溶液的反應，Al+CuSO4、Cu+AgNO3、Cu+Al2（SO4）3，觀察并描述現象，書寫化學方程式，體會金屬活動性的差異，鞏固置換反應的概念。

[教師]從實驗事實出發，師生共同梳理金屬活動性順序，知道金屬活動性順序的應用，能用金屬活動性順序預測反應和設計實驗方案驗證。

[問題]播放金屬蝕刻的視頻，假如你是金屬蝕刻師，請選擇合適的蝕刻液制作金屬蝕刻畫。

[活動]分組實驗，小組選擇合理的基材和蝕刻液，完成金屬蝕刻畫的制作，并展示交流。

設計意圖：根據實驗，歸納金屬的化學性質，初步形成研究一類物質的方法，能從物質類別的視角建構置換反應模型，發展學生的分類觀，進行金屬化學性質的系列探究實驗，發展科學探究能力，基于實驗證據推理，初步預測金屬活動性順序，并合理解釋相關問題，通過金屬蝕刻畫的活動，探查學生是否準確理解金屬活動順序，發展基于實驗事實進行證據推理的科學思維能力。

（四）金屬資源的保護

[情境]三星堆金屬文物的守護。

[問題]青銅面具由金黃色變為青綠色，是因為生銹，和空氣中的成分有關。當今社會，使用最廣泛的金屬是鐵，展示生活中鐵制品銹蝕的圖片，鐵生銹的原因是什么？如何設計實驗證明？

[活動]閱讀課本，知道鐵銹的主要成分，從元素守恒的角度分析鐵生銹的可能原因，提出猜想，分組設計驗證實驗，并交流展示。

[教師]展示實驗成果，進一步認識控制變量思想下的鐵生銹實驗。

[問題]如何防止鐵生銹？展示生活中的鐵制品，防銹原理分別是什么？

[活動]小組交流，思考表達，得出防止鐵銹蝕的原理，分析生活中鐵制品的防銹措施和原理。

[問題]青銅面具生銹可能和空氣中的哪些成分有關？設計實驗證明。

[活動]交流分析，小組匯報，展示實驗設計方案，強化落實控制變量的實驗方法。

[教師]假如你是文物修復師，如何對青銅面具進行修復與保護？

[活動]交流表達，得出青銅器的保護主要從除銹和防護兩方面出發，采用合理的措施守護文物。

四、基于教學實踐反思教學價值

基于大概念的初中化學單元教學，可以通過系統地整合知識，建立更加符合初中學生認知發展規律的學習過程，促進核心素養的培育和關鍵能力的發展。

從教學設計角度分析，以舉世矚目的三星堆為情境，可以激發學生強烈的學習熱情和民族自豪感，體現教學的德育價值。從學生的認知水平出發，突破教材的教學順序，設計緊密圍繞學科大概念的單元教學內容，外顯核心知識，整體建構結構化的知識體系，體現學科的育人價值。從學生發展角度分析，“雙減”政策背景下，初中化學教學應重點關注學生的需要和學科價值，大概念統領的單元教學可以引領學生在課堂上通過不斷的自主建構和互動生成，理解知識的真正內涵和本真，切實減輕學生學業負擔，真正做到讓學習發生，讓素養落地。從教師成長角度分析，新課標背景下，教師打破傳統的教材順序，突破自我，積極嘗試基于大概念的單元教學，不單以傳授知識為目的，更重在促進學生技能與素養的進階。教師在經歷“理論—實踐—再理論—再實踐”的螺旋上升過程中，不斷研究反思，增強自我效能，促進專業成長。 （徐德明）