化學學科核心素養(yǎng)為本的單元教學設計

朱鵬飛 陳敏

摘要：以蘇教版化學1“研究物質的實驗方法”為例，從單元主題的確定、教學內容分析、教學策略、教學設計思路、教學過程等方面闡述了開展單元教學的實踐及思考。實踐表明相比于課時教學設計，單元教學設計能夠更好地發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)。

關鍵詞：實驗方法;青蒿素;溶液的配制;化學學科核心素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2020）01-0006-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.002

一、對單元教學內容的思考及其與化學學科核心素養(yǎng)的關聯(lián)

課堂教學是發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的主陣地，開展相應的教學設計研究及實踐是落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求的重要途徑。基于學科核心素養(yǎng)的教學設計需要教師由“課時主義”轉向“單元教學”，因為化學學科核心素養(yǎng)的內涵豐富，教師很難在一節(jié)課中完成相應的教學目標。“單元教學”是指教師在對課程標準、教材等教學指導性資源進行深入地解讀和剖析后，根據(jù)自己對教學內容的理解，以及學生的情況和特點，對教學內容進行分析、整合、重組，形成相對完整的教學主題，并以一個完整的教學主題作為一個教學單元的教學。教師可以選擇一個教材單元來作為單元教學設計，因為教材單元是教材編制者依據(jù)相關理論和學科本質編制的教學單元;同時教學單元也可以是教師根據(jù)學情，結合自己對教學內容的理解，對教學內容進行分析和重組形成較為完整的教學主題。學科核心素養(yǎng)視域下的單元教學需要教師以“學科大概念”為引導，分析知識內容與素養(yǎng)的關聯(lián)，以相關主題為單元教學的串聯(lián)引線。

實驗是化學學科的重要特征，也是發(fā)展“科學探究與創(chuàng)新意識”等化學學科核心素養(yǎng)最佳的教學載體。2017年版高中化學課程標準在“必修課程主題1：1.3化學實驗”指出，學生需要認識化學實驗是研究和學習物質及其變化的基本方法，是科學探究的一種重要途徑;初步學會物質檢驗、分離、提純和溶液配制等化學實驗基礎知識和基礎技能;學習研究物質性質，探究反應規(guī)律，進行物質分離、檢驗和制備等不同類型化學實驗及探究活動的核心思路與基本方法。而蘇教版必修1第二單元“研究物質的實驗方法”主要內容包括物質的分離與提純、常見物質的檢驗、溶液的配制及分析三個部分。可以發(fā)現(xiàn)盡管蘇教版的教材是根據(jù)03年版高中化學課程標準制定的，但同樣與2017版課標實驗部分的內容比較吻合。筆者以教科書該部分內容為主體并進行優(yōu)化進而開展單元教學設計研究。

科學家如何利用實驗的方法研究物質，其首先需要開展物質的分離與提純工作，從混合物中獲得純凈物或相應的目標物質，然后需要測定物質的組成，確定它是哪種物質，進行物質的檢驗，在物質分離、提純、檢驗過程中都需要進行溶液的配制工作。可見蘇教版在這一部分內容的編排體現(xiàn)了科學家利用實驗方法研究物質經(jīng)歷的過程。《普通高中化學課程標準（解讀）》指出科學探究能力培養(yǎng)的內涵包括基本認識、基本技能、基本經(jīng)驗，而該部分內容的基本認識是要求引導學生認識化學實驗是研究物質的基本方法，基本技能要求學生初步學會化學實驗基礎知識和技能，基本經(jīng)驗要求學生學習研究不同類型化學實驗探究活動的核心思路和探究方法，可見其具有豐富的“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)發(fā)展價值。同時，無論是物質的分離與提純、物質的檢驗還是溶液的配制，都要求學生從微粒的角度看待水溶液中發(fā)生的反應或變化，因此該部分內容也具有較強的“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)發(fā)展價值。此外實驗過程中使用的四氯化碳、苯為有毒的試劑，教師對它們的正確使用、回收處理也能夠引導學生樹立安全意識和環(huán)保意識，形成良好的實驗工作習慣，逐步發(fā)展“科學態(tài)度與社會責任”素養(yǎng)。

該單元教學內容需要充分發(fā)揮實驗的探究教學功能，培養(yǎng)其動手實踐能力，幫助學生深度學習和理解核心知識，促進科學探究活動與科學概念理解的相互融合統(tǒng)一。同時需要指出的是，由于實驗室條件、課時的限制，不可能所有的實驗都設計為學生實驗，教師的演示實驗也能夠發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)，這就需要設計具有驅動性、有價值的問題和學習任務，幫助學生建構核心觀念。

二、單元教學策略和整體設計思路

筆者在日常教學中發(fā)現(xiàn)該部分內容在教學實踐中存在以下突出問題：（1）缺乏整體規(guī)劃，教學過程中并未將三個環(huán)節(jié)的內容打通進行教學，這一點也可以從各大期刊發(fā)表的相關文章看出，研究者大多僅就其中的一部分展開研究，目前還未有該部分單元教學設計的成果發(fā)表;（2）典型實驗及探究活動開展的不充分，教材中開設的實驗做得較少，或將實驗探究看成簡單動手做實驗;（3）教師教學過程比較關注實驗操作過程，對于不同化學實驗任務所用的核心方法強調不夠，例如教師在物質分離、提純、檢驗這部分內容講授時，比較強調蒸餾、萃取、分液等實驗儀器及操作實驗事項，而較少強調選擇物質分離的實驗方法是根據(jù)物質性質的差異，進行物質檢驗選擇檢驗試劑的依據(jù)是物質的特征反應和干擾因素，而這恰是2017年版課標該部分內容學業(yè)要求所重點強調的;（4）教師對于學生微粒觀的培養(yǎng)重視不夠，通常認為微粒觀應在后續(xù)“電解質、離子反應”教學中重點培養(yǎng)，事實上“物質的分離與提純、常見物質的檢驗、溶液的配制”也具有豐富的發(fā)展學生微粒觀價值。針對上述問題，2017年版課標提出了相應的教學策略：整體規(guī)劃實驗及探究教學，發(fā)揮典型實驗探究活動的作用;選取真實的、有意義的、引發(fā)學生興趣的探究問題;改變在實驗中注重動手但缺少思考的現(xiàn)狀，強調高級思維過程。課標提出的教學策略是較上位的指導意見，如何將上述教學策略具體化落實到教學中，筆者進行了初步探索。

首先，在“選取真實的、有意義的、引發(fā)學生興趣的探究問題”方面，筆者選擇“青蒿素的發(fā)現(xiàn)、研究之旅”和“粗鹽的提純”兩個主題貫穿單元教學的全過程。中國科學家對青蒿素的研究歷程蘊含了“研究物質的實驗方法”要素，如屠呦呦使用乙醚來提取青蒿中的有關物質，科學家利用多種技術研究青蒿素的結構。這些素材的使用既突出時代性又具有中國特色，增強學生文化自信。而“粗鹽的提純”是學生較為熟悉的學習主題，以往教學大多將該主題僅用在“物質分離與提純”教學過程中，筆者嘗試進一步拓展延伸該素材的教學價值，設計問題“如何檢驗提純后的食鹽中含有雜質SO4^2-、如何檢驗其中的Na⁺、CI^-、如何檢驗加入的鹽酸是否過量、如何配制一定物質的量濃度的NaCI溶液、配制的NaCI溶液在科學研究中有哪些應用”。這樣的拓展使得該素材的使用能夠貫穿整個單元教學過程。除了上述兩個主問題外，還設計了“高度白酒如何釀制得到”等多個生活化、引發(fā)學生興趣的問題。