主題情境下高中化學單元作業的設計研究

2025-09-29 00:00:00陸艷

化學教學 2025年8期

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

基于主題情境的教學和考試命題已經成為教育教學及考試領域落實核心素養和測評學科能力的重要手段和實現形式[1]。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標”）指出，堅持以學科核心素養為導向，準確把握“素養、情境、問題、知識”四個要素在命題中的定位與相互聯系[2]。而現行各版本高中化學教材及各種教輔資料，普遍缺少以情境融通問題、知識、素養的單元整體規劃作業[3]。目前情境化作業中，大多數情境僅針對單一題目，情境之間缺乏關聯，習題之間不連貫。基于情境化作業必須具備主題化的特征，才能將“點狀”的課時作業轉化為“系統性、關聯性、綜合化”的單元作業[4，才能由脫離生活走向聚焦實際，由知識為本轉向學科育人。筆者以“生物大分子與合成高分子”單元作業為例，闡述“一境到底”的主題情境下高中化學單元作業如何科學規劃和設計才能凸顯類型多樣、結構合理、素養導向和全程育人的單元作業設計理念。

1單元作業整體規劃

1.1單元教學內容和目標分析

“生物大分子與合成高分子”屬于滬科版高中化學選擇性必修3《有機化學基礎》第4章的自然單元，由“4.1生物大分子\"和\"4.2合成高分子”組成，教學要求分為5課時。

從認識思路上來說，要引導學生從官能團、成鍵方式、成鏈形式、空間結構等方面認識小分子形成大分子（高分子）的基本化學原理，提升學生從微觀視角分析物質結構和性質變化的能力，基于證據推理、模型認知感悟物質結構、性質與用途的緊密關聯；從認識策略上來說，這部分內容與生命活動、營養健康、生產生活緊密聯系，要結合學生的日常生活和已有經驗，幫助學生體悟有機化學對生命科學、材料科學等相關學科發展的重要價值，增強社會責任感（見圖1）。

圖1“生物大分子與合成高分子”單元教學內容

單元教學內容和單元作業共同服務于教學目標。教學目標決定了單元作業的整體設計、編排和情境的甄選、問題的設置等。“生物大分子與合成高分子”屬于課標“有機化學基礎”模塊的主題3。在充分解讀課標和理解單元教學內容后，再結合學情，確立本單元教學目標（見表1）。課堂教學目標與單元作業目標的指向和落實具有一致性和互補性，后續呈現的單元作業指向部分教學目標的落實。

表1單元教學目標

續表

1.2單元作業設計依據及模型

SOLO分類評價理論將學習過程和成果分為五個不同層級：前結構、單點結構、多點結構、關聯結構和抽象拓展結構。單元作業設計可借鑒SOLO分類理論建立作業設計層級模型（見表2）。

通過對選必3教材和配套練習冊已有作業的分析，發現實踐類、創新類作業幾乎沒有，同時，學生基于實證推理、質疑和批判為主的專家思維還普遍欠缺，所以在兼顧基礎型作業的同時，著重增加探究型、實踐型、創新型作業

[5]。另外，“生物大分子與合成高分子”是選擇性必修內容，此時學生已經具備有機化學的簡單基礎知識，所以“前結構”層級設計時不予考慮。

表2高中化學單元作業設計層級模型

1.3單元作業總體框架及設計思路

1.3.1 單元作業總體框架

單元作業設計應以學科大概念為錨點，借助其具有的中心性、可持久性、網絡狀及可遷移性等特征，促進學生構建學科知識體系，從而解決社會生活中的真實問題，達成學習要求[6。“結構決定性質”是統領本單元的學科大概念。同時，根據內容特點在考查上要展示化學學科是合成新分子和創造新物質，是與材料科學、環境科學以及生命科學等密切交叉和相互滲透的核心科學，團隊以“中國航天事業\"為主題情境，將我國航天員的飲食健康、自主研制的“飛天”航天服、航天員的日常生活和工作等作為“生物大分子與合成高分子”單元的情境線索（見圖2），這彌補了教材及配套練習上主題化作業偏少、情境載體育人功能單薄、知識和情境之間的進階性不足的現狀，在實現內容結構化、整體化的同時，融入思政元素進行科技報國和民族自信的熏陶，使作業既是啟迪思維的平臺，又發揮價值引領作用（該單元作業在題量和作業品質上力爭“減負提質”，故第3課時核酸未做單獨課時設計，在單元復習作業中考查）。

情境線索驅動問題知識內容教學目標航天美食中 ① 能從宏觀與微觀相結合的視角分“糖”的種類第1課時糖類析和解決實際問題，形成“結構航天飲食和性質如何？決定性質”的觀念與健康航天員在太空 ② 能應用化學符號進行分類和表征

學科大概念主題大情境中如何通過食第2課時氨基 ③ 能從原子、分子水平上分析化學品“保健”？酸與蛋白質變化的內因和變化的本質④ 能從不同視角收集證據，分析問我國自主研制第4課時聚合題，推出合理結論

結構決定性質中國航天事業航天料的飛”天？如何保證航天物的結構成第5課時 ⑤ 具有，意，能提出假設，設疑和猜想服的舒適度？合成高分子 ⑥ 具有理論聯系實際的觀念，能將太空生活航天員生所學知識用于解確生學與單元復習與工作社會責任感和工作？

1.3.2 單元作業設計思路

與傳統作業相比，主題情境下單元作業組織由單線轉向統整，作業方式由封閉轉向開放，作業更具科學性、穩定性和層次性

[8]。借助“一境到底”落實課標中“情境、問題、知識、素養”四個要素在命題中的定位與相互聯系：實際問題產生于真實情境的創設；化學知識服務于實際問題的解決；實際問題聚焦于核心素養的落實

[9]。具體設計思路以第4課時為例（見圖3）。

圖2主題情境下單元作業總體框架

2單元作業設計示例及分析

2.1類型一“基礎型”，加強知識內化和熟化

基礎型題呵護學生的學習熱情，如同運動前的熱

身。該版塊作業特點：以思維導圖等形式呈現，關注學生認知結構的建立，創設貼近學生生活實際的簡單問題情境，激發學生學習興趣。作業是基于課標和教學

測量評價一作業設計

內容確立的學習任務，所以先確立題目的作業屬性。」以第1課時“糖類\"Z1001題為例（見表3）。

表3Z1001題作業屬性表

作業屬性表說明：作業編碼中“Z\"代表課時作業，“FX\"代表單元作業，第一個數字，如\"1\"代表第1課時，后面是題號編碼和小題號。作業目標是基于課標的課程內容確定的。根據SOLO層級模型，如單點結構對應的是基礎題。“對應學業質量水平\"對應的是課標中第65到67頁的“學業質量水平”，標記方式為 X-Y 。 X（ 1～4）代表水平，Y（1～4）代表條目序號。“對應學科核心素養”是課標附錄1化學學科核心素養的水平劃分。

Z1001：航天員的飲食

2024年1月17日，我國文昌航天基地發射“天舟七號”，運送春節大禮包給航天員。禮包包含蘋果、葡萄、甘蔗汁、桂花糕、芹菜、麥芽糖果等，年味十足！

（1）上述食物富含不同種類的“糖”，分析具體成分，并將食物名稱填寫在中，并在（）內填寫轉化過程。

（2）甘蔗榨汁后產生大量甘蔗渣。甘蔗渣的綜合利用，不僅可以提升經濟效益，還能防止環境污染。其部分轉化流程如下：

甘蔗汁[主要成分：C2HO1] I檸檬酸處理加熱物質a甘蔗【主要成分：CH或酶甘蔗渣 Ⅱ水 [主要成分： C₆H₁₂O₆] 物質a的名稱，寫出I的反應方程式。

本題以“航天員的飲食”為情境載體。題（1）要求從物質的宏觀特征入手對單糖、二糖和多糖進行分類和表征，強化“糖類”概念理解；題（2）通過榨甘蔗汁的簡單問題情境，考查學生相關方程式的書寫，以及從宏觀和微觀兩個視角分析問題的能力。兩個小題都只涉及單一“糖類”知識，考查學生“宏觀-微觀-符號”表征能力的同時，拓展認識物質及其轉化關系的視角和路徑，為后續更復雜問題的解決打下基礎。

2.2類型二“綜合型”，加強知識同化和應用

綜合型題考查學生知識遷移和應用能力。該版塊作業特點：考慮學生思維發展的邏輯順序，以連線、判斷、表格等形式呈現，需要學生調用至少兩個或以上知識點去完成指向能力和素養進階的任務，情境載體也從日常的、簡單的經驗情境轉變為較復雜的敘事情境。以第2課時“氨基酸與蛋白質\"Z2002題為例，作業屬性如表4。

表4Z2002題作業屬性表

Z2002：航天員的食品保健

研究發現，航天員體內可降解活性氧的谷氨酸一半胱氨酸連接酶（GCL）在飛行中會有所增加，從而補償太空飛行引起的氧化應激。失重過程中，航天員會出現肌肉萎縮，因此他們的食品中要富含充足的優質蛋白質。

（1）谷氨酸（Glu）和半胱氨酸（Cys）的結構簡式如下圖所示：

NH NHHOOCCHCHCHCOOH HSCH2CHCOOH谷氨酸半胱氨酸

谷氨酸和半胱氨酸在GCL催化作用下會生成γ-谷氨酰半胱氨酸（結構簡式如下圖）。

NH2 CH2SH HOOCCHCHCHCONHCHCOOH

將材料中的物質與其所屬類別連線，并在箭頭上選填“脫水縮合”或“水解”。

（2）判斷下列谷氨酸和半胱氨酸的描述是否正確，對的打“√”，錯的打“×”。若正確，無需說明；若錯誤，在描述錯誤之處畫線并說明理由。

（3）已知：氨基酸發生反應時， ∝ 碳上的羧基參與反應。有一段氨基酸序列如下圖，請在方框中補充完整結構簡式。

學變化的內因和本質，進一步發展“宏、微、符”三重表征學科思維方式。

2.3類型三\"實踐型”，實現知行合一

作業突破“紙”的限制，讓知識用起來，學生通過“做中學\"“學中做\"經歷知識“輸入-內化-輸出”的完整學習過程。該版塊作業的特點：利用生活中常見材料完成一些微項目學習探究（見表5），培養學生問題意識，提升實驗設計、實驗探究、收集證據、邏輯推理等科學素養。

表5課時實踐型作業任務說明

以第4課時“聚合物的結構、性質與合成\"Z4003題為例，作業屬性見表6。

“一境到底\"的主題情境下單元作業，知識、問題和任務如同一個故事的要素，不斷激發學生主動建構和遷移。本題以“航天員的食品保健”為情境載體，通過分析谷氨酸、半胱氨酸、相關多肽等物質的組成、結構和性質，體會氨基、羧基等有機官能團的典型性質，考查學生是否能從原子和分子水平分析、判斷和描述化

表6Z4003題作業屬性表

Z4003（部分）：航天食品的包裝材料

宇航員的食品包裝袋多為可降解塑料，聚乳酸就是常見的可降解塑料。

（2）選用身邊常見的材料（如乒乓球、橡皮泥、牙簽），根據原子的比例大小以及成鍵特點，搭建聚乳酸的分子模型。

（3）通過實驗探究水溶液的酸堿性對聚乳酸降解速率的影響，完成實驗方案的設計與操作，并通過拍攝等方式完成實驗報告的記錄。

題（2）要求學生以生活中常見材料搭建聚乳酸分子模型，提升學生有機物結構表征能力。題（3）探究水溶液酸堿性對PLA吸管降解速率的影響。該題與其他課時的實踐題有一定的相關性和延續性，在開放性和創新性上進一步加強，不僅需要記錄現象得出結論，而且要求學生自行分析實驗原理、應用控制變量法設計實驗，并闡述證據得出結論。整個過程，學生的觀察能力、思維能力、表達能力和問題意識都得到提高。同時，每份實踐型作業，團隊都提供了清晰的評價量表（如表7），與知識、問題、能力和素養水平相關聯，對學生自主、合作和探究等學習方式進行很好的引導和評價。這類題“有個性、有過程、有分享、有創意”，給學生以豐富的情感體驗。

表7實踐型作業“搭建聚乳酸分子模型”評價表

2.4類型四“創新型”，確保素養的形成和發展

創新型題主要培養學生在解決復雜問題中的質疑、批判、創新等高階思維。作業的情境載體從簡單的日常生活情境，逐步到較復雜的敘事情境，再到綜合、創新的學術情境，解決問題的視角也從學科本位逐步拓展到多學科融合。該版塊作業的特點：通過調研報告、社會議題、科學小論文等形式將知識“說”出來，彌補傳統作業空白的同時幫助學生開展多學科間對話，加強結構化思維、邏輯性表達。以單元復習作業FX005題為例，作業屬性見表8。

表8FX005題作業屬性表