基于學科核心素養的化學單元教學設計

沈偉藝

摘要：單元設計是在整體觀下對學習主題、學習目標、學習活動、持續性評價等要素的系統性設計。以“酸和堿”主題為例，闡述基于學科核心素養的單元教學設計流程，發揮化學核心概念的統攝作用，對化學知識的素養功能價值及其學科觀念進行梳理和概括，使化學學習由“散點”變成結構化，實現化學知識的功能化和素養化。

關鍵詞：核心素養;單元教學;教學設計

文章編號：1008-0546（2020）11-0042-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.11.011

化學學科核心素養是指化學教學給予學生未來發展所需要的關鍵能力、必備品格與價值觀念。課堂教學是達成素養目標的重要途徑，“素養為本”的教學倡導單元設計。單元設計是在整體觀下對學習主題、學習目標、學習活動、持續性評價等要素的系統性、發展性設計，通過對化學知識的素養功能價值及其學科觀念的梳理和概括，形成從基本概念到核心概念的知識建構，使化學學習由“散點”變成結構化，從而實現化學知識的功能化和素養化。

一、主題的解讀

“單元學習主題”是指依據課程標準和學生經驗，圍繞化學核心知識組織起來的，體現學生核心素養發展的主題。“酸和堿”是《義務教育化學課程標準（2011年版）》身邊的化學物質（一級主題）下的生活中常見的化合物（二級主題）的重點內容，包括溶液的酸堿性、常見的酸和堿及其反應等內容。整體而言，“酸和堿”承接金屬內容，關聯后續鹽單元的學習，關注課程標準中的物質構成的奧秘、物質的化學變化、科學探究、化學與社會發展等內容專題，可構建形成學習主題。

從化學學科價值看，酸和堿是常見的兩類物質。它的功能與價值體現在：第一，從定性到定量。定性認識酸具有酸性、堿具有堿性;然后通過用pH試紙測酸堿度，初步從定量角度認識酸堿性的強弱。第二，從宏觀到微觀。從具體酸和堿的性質入手，歸納共性，然后從微觀角度進行解釋，體現了物質組成、結構與性質之間的關系。第三，從性質到用途。在重點介紹酸和堿性質基礎上，強調其性質與用途的關系，體現知識運用。因此，通過“酸和堿”單元的學習，有利于學生開展以實驗為主的多種探究活動，從宏微結合、變化守恒的視角，運用證據推理與模型認知的思維方式解決實際問題，培養科學態度與社會責任，促進化學學科核心素養的全面發展。

二、單元素養目標分析

在學科知識層面，學生關于酸堿的已有認識：家庭調味品食醋中的醋酸;稀酸與鎂、鋅、鐵、銅等金屬反應的異同;澄清石灰水中的溶質氫氧化鈣等等，但對酸堿性質、反應化學方程式和類型等方面認識存在不完整性和錯誤。

在學科能力層面，學生具備一定的預測一現象一結論的能力。但是，由于很多酸堿反應看不到明顯現象，怎么證明反應發生了呢？多數同學缺乏實驗方案的設計角度和思路。尤其當面對復雜的實際問題時，不能運用其中涉及的酸堿性質，更無法充分考慮各種因素，進行有層次的分析和論證。

在學科思維層面，通過前面學習，學生初步從微觀層面認識“物質具有不同性質的原因是什么”“物質之間為什么會發生各種變化”等問題，也認識到金屬等類物質的學習方法。然而，從類別的角度系統認識一類物質性質的意識有待加強，對化學變化的認識角度和思路有待豐富，根據物質的類別說明或預測物質的性質能力有待提升。

基于以上分析，酸和堿的學習重點是發展學生“宏微結合”“證據推理與模型認知”的化學學科核心素養，同時使學生的“科學探究與創新意識”“變化觀念”“科學態度與社會責任”等素養也都得到相應發展。本單元的學習目標如表1所示。

三、單元主題教學規劃

“酸和堿”以學生認識能力發展為整體目標。引導學生按“酸堿是什么一酸堿有什么性質一酸堿反應有什么用”的思路，通過多課時教學逐漸建立對酸和堿從定性到定量、從宏觀到微觀、從孤立到系統的認識水平，形成運用類別觀認識物質性質的方法。

本主題需要5課時完成（見表2）。第1課時通過指示劑和pH試紙檢驗溶液的酸堿性，基于實驗事實為證據對酸堿性的論證。論證鏈條如：石蕊變紅一溶液呈酸性→酸→H⁺（導電性實驗），pH試紙測pH→酸堿性→酸堿性強弱等。第2、3課時分別通過對常見酸和堿的性質和變化進行描述和多重表征，從微觀層面說明同類物質的共性和不同類物質性質差異的原因。第4課時通過如何證明“看不見”的氫氧化鈉溶液和鹽酸發生反應的問題解決，通過提出假設，設計實驗方案并進行操作，收集實驗證據，基于實驗事實得出結論，從微觀角度建立中和反應的認識模型（H⁺+OH^-=H2O），形成對特定化學問題分析的思維過程。第5課時通過運用所學的酸堿反應的知識和方法，對人體健康、社會可持續發展可能帶來的影響問題，提出處理或解決問題的方案。

四、單元教學設計反思

1.發揮核心概念的統攝作用

在教學中，應發揮酸和堿、中和反應等核心概念的統攝作用，引導學生形成基于類別、反應等角度認識酸堿性質的關鍵能力。比如，從溶液導電性認識酸、堿→借助工具（指示劑、pH試紙）區分酸堿→借助溶解性表認識酸堿的組成特點等。在學習酸的性質時，有序建構酸的性質框架，即酸能和哪些類別的物質反應一依法寫出化學方程式（置換反應“單換單”，復分解反應“相互交換、價態不變”）一從共性到個性（相同的H→⁺，不同的酸根離子）。再如，HCI和H2SO4在水溶液中都存在H+，溶液都呈酸性。NaOH和ca（OH）2的水溶液中都存在OH^-，都呈堿性。酸是一類“有個性”的物質（含有H+），堿也是一類“有個性”的物質（含有OH^-），二者混合后，酸中的H⁺和堿中的OH-發生中和反應，生成穩定的水，所以中和反應的動力是有水生成。

2.開展實驗活動，提升探究能力水平

組織和開展學生實驗活動，引導學生進行性質預測、方案設計、概括解釋等活動，不斷提升探究水平。酸和堿之間的反應是酸堿化學性質的核心，當氫氧化鈉和鹽酸混合無現象時，學生產生認知沖突，氫氧化鈉與鹽酸是否反應？怎么證明？→它們能發生什么反應？有何依據？→中和反應在實際中有何應用？充分發揮學生的主體性和主動性，提升探究水平。學習堿的性質可按以下實驗對比認識：分別取NaOH和ca（OH）2兩種固體放在表面皿上觀察，一段時間后再觀察→分別取250 mL的兩個燒杯，大量水溶解少量ca（OH）2，少量水溶解大量NaOH，并觸摸燒杯外壁一取三個充滿CO2的塑料瓶，分別加入等量的澄清石灰水、NaOH溶液、水，觀察→向吸收CO2后的NaOH溶液滴加稀鹽酸，另取氫氧化鈉溶液加稀鹽酸對→向表面皿上久置的NaOH固體加稀鹽酸，向新取的NaOH固體中加稀鹽酸對比。

3.創設真實情境，增強問題解決能力

創設源于生產和生活實際的真實問題情境，幫助學生體驗物質性質及其變化的應用。比如，酸的性質教學時，可創設以下問題情景：將一粒vc泡騰片放進水中，產生氣泡，其水溶液有酸味口感一猜想、設計實驗檢驗產生的氣體一猜想、設計實驗檢驗vc泡騰片的水溶液是否呈酸性→從分類角度小結（指示劑法或pH試紙、金屬法、金屬氧化物法、堿法、碳酸鈉溶液即鹽法）→歸納出酸的5個通性。再如，解決酸堿性強弱與pH大小之間的關系問題：取10%的稀鹽酸5mL，命名為A溶液一取1滴A溶液滴人5mL水中，得B溶液一取1滴B溶液滴入5mL水中，得c溶液，3種溶液酸性強弱順序為A>B>C→分別測出A、B、c三種溶液的pH→得出“溶液酸性越強，pH越小”的結論。同理，也可得出“溶液堿性越強，pH越大”的結論。通過真實情境問題的解決，把知識的獲得、方法的習得、觀念的悟得等寓于過程之中，提升解決問題的綜合能力，切實把培養學生化學核心素養落到實處。