基于核心素養培養的化學教學單元設計研究

張素紅

[摘 要] 核心素養是在教學活動中感悟和提升的，是以知識、技能、方法、能力為載體，通過解決問題的活動形成的。基于核心素養的教學單元設計，是基于一定目標與主題而開展探究活動，整體把握教學內容和教學目標，創造優質的教學。

[關鍵詞] 初中化學；化學核心素養；教學單元設計；活動元

目前，基礎教育課程改革已經進入了向“內涵發展”的階段，核心素養是對素質教育內涵的解讀與具體化，是全面深化教育改革的一個關鍵方面。是學生在接受相應學段的教育過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格與關鍵能力。基于核心素養的教學單元設計，是培養和發展學生的學科核心素養的要求。

教學單元是基于一定的教學目標與主題內容構成的教學單位。它的教學內容結構化，包含若干個教學內容點，這些教學內容從屬于同一個主題，各教學內容點依據知識的邏輯結構分層遞進，組成一個完整的知識鏈。

教學單元的教學設計就是從一章或者一單元的角度出發，根據章節或單元中不同知識點的需要，綜合利用各種教學形式和教學策略，通過一個階段的學習，讓學習者完成對一個相對完整的知識單元的學習。

一、基于核心素養培養的教學單元整體內容與教學目標分析

教學單元建構方式有多種，基于化學核心素養的教學單元設計，是根據《化學課程標準》的要求，根據教材的單元知識內容編排結構，針對化學核心素養的培養目標，整合知識，使知識系統化，實驗功能化，培養目標素養化。

《第二單元我們周圍的空氣》是人教版九年級化學義務教育課程標準教科書上冊內容，《我們周圍的空氣》屬于《義務教育化學課程標準》課程內容：“身邊的化學物質”。教材編排內容如下：課題1空氣；課題2氧氣；課題3制取氧氣。“空氣里氧氣含量的測定”是“課題1空氣—空氣的組成”的主題內容。

二、基于核心素養培養的教學單元主題內容分析

主題內容承載著發展學生化學核心素養的任務，對主題內容進行分析，是理解理清各主題單元的內在邏輯結構，整體把握發展和培育核心素養的具體要素；同時，對學生關于主題內容認知的基礎分析，以及對后續學習該主題內容的情況進行預估分析，可大大提高教學的效率。

（一）“空氣里氧氣含量的測定”知識分析

從教材前后聯系來看，本課題是人教版九年級化學（上冊）第二單元課題1《空氣》的第一部分內容“空氣是由什么組成的”，它是初中學生學習化學、走進物質世界的起始點，“空氣里氧氣含量的測定實驗”是本課題的核心內容，它的教學核心是“空氣里氧氣含量的測定”的實驗原理，該實驗安排在這里，既符合“從學生熟悉的事物入手，進行科學教育”的原則，又為后面研究氧氣、二氧化碳的實驗室制法原理分析奠定重要基礎，起到承上啟下的作用。

從教材內容來看，空氣是化學啟蒙學習階段必不可少的重要化學物質體系；空氣組成實驗的研究，可以充分體現化學學科的特點，通過實驗探究，培養學生的思維能力和創新精神；同時，學會通過定量研究的方法來認識物質，這種方法在初中化學的學習中十分重要。

（二）學生學習基礎與困難

（1）學生已有知識

空氣是我們熟悉的身邊物質，小學科學課中《我們周圍的空氣》就有如下內容：空氣的性質、熱空氣和冷空氣、空氣中有什么、空氣也是生命之源等。

（2）學生將要學習的新知識

①空氣是一種混合物，氧氣的體積約占空氣總體積的1/5；②定性研究和定量研究方法；③測定空氣中氧氣含量的實驗原理；④純凈物和混合物的概念及典型物質的判斷。

（3）學習障礙點：氣壓差原理、等量代換的理解和應用。

（4）學習難點：“測定空氣里氧氣含量”的實驗原理分析及運用。

三、基于核心素養培養的教學單元活動元教學設計

活動元是指在教學中為完成某一學習任務中的一個或幾個子任務而進行的相對獨立的學習活動。

學習活動是學科核心素養賴以形成的主渠道，化學活動元就是以化學核心素養培養的要求為主旨，選擇化學核心知識和化學技能作為學習內容，設計能形成提高化學核心素養的一組活動。

四、基于核心素養培養的教學單元學習情境創設

建構主義認為，學生的學習需要一定的情境，有效的教學也需要創設一種良好的教學情境。學習情境主要指在學習獲知過程中通過想象，手工，口述，圖形等手段使獲知達到高效，學習情境是問題的一個背景素材，可促進學生智力活動的展開，吸引學生的注意力，關鍵是要提供學生感興趣的問題。學習情境的創設要參照教材的學習內容，融合化學學科知識和日常生活素材。

（一）創設化學問題的現實生活情境

根據具體教學內容，從學生的日常生活中選取學習情境，設置真實的問題。只有在真實的學習情境中，學生才能切實弄明白知識的價值。

[活動1]回顧舊知識（空氣的存在、空氣中有什么？）

[問題1.1]你能用什么方法證明空氣的存在？空氣中有什么物質？

[學生]從已有生活經驗和知識入手，用實驗的方法證明空氣的存在。如：用塑料袋兜空氣，用注射器抽氣后注入水中等。

[問題1.2]從物質的分類方面進行比較，空氣和氧氣有何不同？

（設計意圖：以學生在小學階段學過的知識素材為背景、以熟悉的生活素材為背景，復習空氣的有關知識，引入新課的教學，讓學生在熟悉的真實的生活知識回憶中進行新知識的學習，在原有知識的基礎上，再上一個臺階。問題1.1是學生已有的知識，問題1.2是本節課的新知識，從復習空氣的組成，比較空氣和氧氣的物質分類，引入混合物和純凈物概念的教學。溫故知新，自然提升。）

（二）創設化學實驗的真實研究情境

1.創設化學史料的經典研究情境

化學發展史是社會進步的歷史，著名的發現事例和典型的實驗研究都是優質的教學情境素材。通過對化學史料的了解和學習，培養學生對科學的探索精神、嚴格細致的分析精神、鍥而不舍的研究精神，在學習知識的同時又得到科學素養的培養。

[活動2]化學史學習——拉瓦錫的經典實驗

[視頻播放]拉瓦錫空氣組成實驗

[問題2.1]分組討論：拉瓦錫定量測定空氣成分的實驗原理

[問題2.2]化學實驗中定性實驗和定量實驗有何不同？

（設計意圖：拉瓦錫測定空氣組成的實驗是化學史上一個著名的經典實驗，是學生定量研究物質的開端，它不僅包含實驗設計思路和方案，而且體現了化學實驗的嚴謹性。是一個具有典型意義的科學實驗。問題2.1是本節課的教學核心，也是學生學習的難點；問題2.2是新知識的學習——定量研究。）

2.創設化學實驗的探究實踐情境

美國著名教育心理學家布魯納認為，在教學過程中，學生是一個積極的探究者。教師的作用是要形成一種學生能夠獨立探究的情境，而不是提供現成的知識。教一門學科，不是要建造一個活著的小型藏書室，而是要讓學生自己去思考，參與知識獲得的過程。認識是一個過程，而不是一種產品。

探究實驗能充分發揮學生的主體作用，通過動手和動腦，發展思維能力，培養科學探究和創新意識。

[活動3]實驗探究：空氣中氧氣含量的測定

[任務3]實驗探究：測定空氣中氧氣的含量

[問題3]能觀察到什么實驗現象？（集氣瓶中水位上升的體積）

（本活動設計意圖：讓學生用簡易裝置動手做實驗，親身經歷整個實驗的過程，培養和發展學生的觀察能力、實驗能力，訓練學生的科學方法。）

[活動4]證據推理：實驗原理分析、實驗證據推理

[問題4.1]這個實驗的原理是什么？

[問題4.2]進入集氣瓶中的水為何會小于或大于1/5？（實驗誤差分析）

（本活動設計意圖：從學生實驗中的宏觀現象入手，分析實驗原理及產生誤差的原因，將實驗事實資料進行邏輯推理，培養學生的科學思維。懂得基本原理使得學科更容易理解，理解更基本的原理，把事物作為更普遍的事情的特例去理解，不僅學習特定的事物，還學習適合于理解可能遇見的其他類似事物的模式。）

[活動5]模型認知：實驗方案的設計思路

[問題5.1]根據實驗原理，反應物的選擇應滿足什么條件？

[追問5.2]如果實驗室只有硫，要完成該實驗，應如何改進？

（本活動設計意圖：根據實驗原理，從反應物、生成物、反應條件、裝置等進行分析推理，對問題進行辨認、界定、整合，抽取同一類問題的本質特征，形成對該類問題的結構化認識和解決方法，即形成解決該類問題的模型。培養學生的思維能力。）

五、基于核心素養培養的教學單元評價設計

教學評價是依據教學目標對教學過程及結果進行價值判斷并為教學決策服務的活動。教學評價是研究教師的教和學生的學的價值的過程。教學評價是教學的重要組成部分，對于課程的實施具有導向和質量監控作用。

面對新課程提出的有關探究能力、方法技能、情感態度與價值觀等方面發展的目標，新課程標準也建議通過活動表現對學生做出評價，即通過觀察、記錄和分析學生在各項學習活動中的表現，對學生的參與意識、合作精神、實驗操作技能、探究能力、分析問題的思路、知識的理解和認知以及表達交流技能等進行全方位的評價。與其指示學生如何做，不如讓學生自己試著做，邊做邊想。

[活動6]實驗探究與創新意識：設計實驗方案，分析實驗設計的意圖

[任務6]設計一個測定空氣中氧氣含量的實驗方案（裝置、藥品）

[學生展示]自己設計實驗，討論分析實驗設計的創新點。

（本活動設計意圖：讓學生自己設計實驗，展示實驗設計，讓學生用自己的思維方法與同學、老師進行比較，老師要仔細點評、及時糾正，讓學生學會反思，越過思維障礙，達到舉一反三的學習效果。培養學生的科學探究精神和創新意識。）

六、結語

1.知識素養化與Tell me—Show me-Involve me：核心素養是解決現實問題表現出來的品格和能力，是三維目標的整合。

Tell me—Show me-Involve me（告訴我——展示給我——讓我參與）。告訴我，我會忘記；展示給我，也許我會記得；讓我參與，我就理解和接受。

從模型認知→模型建構。首先，通過對拉瓦錫經典實驗的賞析，教會學生觀察該實驗的關鍵現象（水位上升約1/5）；接著對實驗現象進行解釋和證據推理、分析實驗原理；對實驗設計原理有一定的分析能力，形成認知，建立設計實驗方案的思維模型。并能運用這個模型為后續氧氣、二氧化碳等物質的學習奠定基礎，掌握選擇化學體系的規律。

通過學生動手設計實驗，討論分析實驗設計的創新點，培養學生的實驗探究與創新意識。培養解決現實問題的品格和能力。

2.知識系統化與KWL教學法：教學應基于學生已有認知和認知需求，將碎片化的知識進行整合形成系統化，在各個教學環節的設計學習中，每個知識點的引入都是水到渠成。

K是Know的字頭，亦即“你知道什么？”（What do I know）；W是What的字頭，亦即“你想學什么？”（What I want to learn），也有人說是Will的字頭，亦即“你將學會什么？”（What do I think I will learn）；L是Learned的字頭，亦即“你已經學會了什么？”

從舊知識復習→新知識學習。從小學科學課學到的有關空氣的知識，回憶復習空氣的知識，在已有的定性研究的基礎上進行定量研究（空氣中氧氣含量測定）的初步學習，通過定性分析和定量計算推出合理的結論。從空氣的復習回顧學習→氧氣含量測定，自然引入混合物、純凈物的概念教學。

空氣的成分知識點教學滲透到測定氧氣含量的實驗中，學會用定量研究的方法測定空氣的成分，氧氣含量1/5這個知識點經過實驗探究后，記憶深刻。

[參 考 文 獻]

[1]林崇德.21世紀學生發展核心素養研究[M].北京：北京師范大學出版社，2016.

[2]王云生.課堂轉型與學科核心素養培養[M].上海：上海教育出版社，2016.

[3]王磊，支瑤.化學學科能力及其表現研究[N].教育學報，2016-8-12（4）.

（責任編輯：張華偉）