指向發展化學學科核心素養的單元整體教學設計

李明

摘要：以人教版化學必修一“原子結構與元素周期表”為例進行單元整體教學設計，讓教師對整個單元知識的結構有清楚的認識，更好地解讀教材及把握知識結構，也能讓學生在學習的過程中對整個單元的知識有系統的認識和理解，引導學生尋找知識點間的關系，建立系統的知識體系，發展學生的化學學科核心素養。

關鍵詞：化學學科核心素養;單元教學;原子結構與元素周期表;教學設計

文章編號：1008-0546（2021）06-0059-06 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.06.016

教學設計是教學中非常重要的環節，教學設計的成功與否決定了教學效果的好壞，直接影響學生對知識的掌握與建構。老師們的教學設計往往會拘泥于單課時內容的就課論課，缺少了對單元知識點整體上的把握及對各種教學要素的選擇和應用。單元整體教學設計是在充分的學情分析的基礎上對單元教學內容進行的整體設計，它需要對單元教學內容的地位和作用、各知識點之間的結構、體現的思想方法、完成學習任務需要的從屬知識技能、與本單元相關的知識和思想方法等進行綜合分析[1]。因此，“單元整體教學設計”跟傳統的單課時教學設計的一個明顯的區別在于，前者是系統教學設計，后者是先分散后總結式的教學設計。

《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出，學生化學學科核心素養的發展是一個持續進步的過程，因此，教師應該依據化學學科核心素養的內涵及其發展水平、高中化學課程目標、高中化學課程內容及學業質量要求（包括學業要求和學業質量水平），結合學生已有的基礎，對學段、模塊或主題、單元和課時教學目標進行整體規劃和設計[2]。做好單元教學設計，不僅能使教師對整個單元或整章知識的結構都有著很清楚的認識，更好地解讀教材及把握知識結構，而且能讓學生在學習的過程中對整個單元的知識有系統的認識和理解，引導學生尋找知識點間的關系，建立系統的知識體系。下面是筆者對人教版化學必修一“原子結構與元素周期表”為主題的單元整體教學設計。

一、教學單元分析

本節內容選自普通高中新人教版化學必修第一冊第四章物質結構元素周期律中第一節原子結構與元素周期表[3]。教材的知識特點是圍繞原子結構討論其對元素在周期表中的位置和元素性質的決定性作用，教材體系框架如圖1。

二、教學思想與創新點

基于新教材對于發展學生化學學科核心素養的要求，本教學設計主要考慮了以下幾個方面的設計思想。

1.突出宏觀、微觀、符號三重表征：本單元內容是“宏一微一符”三重表征的典型模型。影響元素化學性質的本質原因在于原子的微觀結構，而原子結構示意圖能形象地表征原子的微觀結構，充分地體現了宏觀辨識與微觀探析的核心素養。

2.形成證據推理與模型認知的觀念。通過重走原子結構發展之路，構建“實驗現象一提出假設一得出結論一構建新模型一進一步驗證”的認知模型;發展學生證據推理和模型認知的觀念和以實驗事實為依據，形成大膽猜測、小心求證的實驗探究的科學精神。

3.突出科學實踐在物質研究中的重要作用。在探究堿金屬、鹵素性質與原子結構的關系的教學中，強調預測、動手實驗、記錄實驗現象、得出結論并從微觀的原子結構角度進行解釋，深化預測及實驗探究的科學精神。

4.教學中運用發現原子結構和元素周期表的歷史，培養學生的科學精神和社會責任意識。深化科學探索歷程的艱辛，體驗成功的喜悅，激發學生學習化學的興趣。

由此，對于本單元知識的整體構思如圖2：

三、制定教學目標

基于化學課程標準要求及對本單元教材內容的分析，確定其教學目標如下：

1.結合原子模型演變歷程體驗科學家發現原子結構模型的艱辛，學習通過實驗探究結合宏觀證據推理形成模型的科學理論研究方法;結合Na、Cl原子的電子層結構認識原子結構，理解質量數概念;根據稀有氣體和核外電子排布歸納總結原子核外電子排布規律，能用原子結構示意圖描述1-20號元素的原子結構。并以此診斷學生證據推理和模型認知水平，發展原子結構的認識水平。

2.觀察歷史上曾出現的元素周期表，認識各時期元素周期表研制的背景、方法、成果及局限性。在觀察中理解原子結構和元素周期表中位置的關系，初步形成結構決定位置，位置反映結構的模型認知;理解核電荷數、原子序數概念;知道核素、同位素概念;體會同位素在科學研究中的意義，并了解科技考古行業，感受化學在生產生活中的重要應用，拓寬職業認識，為學業生涯規劃做鋪墊。診斷并發展學生對于理論模型的認知、歸納能力和運用所學的化學知識和方法解決生產、生活中簡單的化學問題的科學精神與社會責任核心素養。

3.從學生熟悉的金屬鈉的性質為切入點，分析推測金屬鉀的化學性質，通過觀察演示實驗，總結堿金屬性質的相似性和遞變性，并以此為模型預測驗證鹵族元素的遞變性。理解主族元素原子結構的變化帶來的元素性質的周期性變化規律，初步構建結構決定性質的化學思想。診斷并發展學生的宏觀辨識和微觀探析水平，以及實驗探究與創新意識、證據推理與模型認知的核心素養。

四、教學過程設計

【學習任務1】重走原子結構發展之路——認識原子結構

【活動設計】

（1）追溯歷史，理解原子結構

閱讀原子結構發現史，回答問題（圖3-4）。

【設計意圖】通過閱讀原子結構模型演變的歷史，認識實驗、假說、模型等科學方法在科學研究中的作用。初步搭建宏觀實驗現象與微觀結構的聯系，并形成“實驗現象——提出假設——得出結論——構建新模型——進一步驗證”的模型認識過程。

（2）由稀有氣體元素電子層排布，歸納原子核外電子排布規律活動設計見圖5.

【深度思考】鉀原子的原子結構示意圖？書寫原子結構示意圖要注意什么？

【設計意圖】由稀有氣體元素原子核外電子排布數據，歸納各電子層排布的規律，書寫原子結構示意圖，構建原子結構模型。滲透證據推理與模型認識的化學核心素養。

（3）原子結構中的等量關系

活動設計見圖6。

【設計意圖】科學是站在歷史的肩膀上不斷發展、進步的。展望原子結構的發展，旨在傳遞相信科學，但不迷信權威的科學思想。

【學習任務2】重走元素周期表發展之路——認識元素周期表

【活動設計】

（1）認識整體——觀歷史上的元素周期表，認識元素周期表

介紹歷史上出現的元素周期表（三元素組、六元素組、八音律等）。并請同學們根據原子結構示意圖，繪制元素周期表（圖7），并闡述編排理由（圖8）。

【深度思考】如何推斷陌生元素在元素周期表中的位置及可能存在的化學性質？

【設計意圖】通過問題鏈，結合元素周期表發現史，引導學生通過閱讀課本和結合教師所給的信息，全面認識元素周期表，為后續元素周期律的學習莫定基礎。強化結構決定位置，位置反映結構的觀念。

（2）理解局部——深入認識元素周期表

活動設計見圖9。

【設計意圖】由整體到局部全面認識元素周期表，引導學生區別元素和核素的概念，并會判斷同位素，并為后續元素周期律的學習奠定基礎。介紹同位素在生產生活中的用途學習并拓展科技考古，拓展職業教育，初步滲透科學態度和社會責任的化學核心素養。

【學習任務3】元素周期表再審視——建構原子結構和元素性質的關系

【活動設計】

（1）由鈉的性質預測類比鉀、鋰，歸納堿金屬性質的遞變性

活動設計見圖10。

元素周期表中第ⅠA族（除了H）叫做堿金屬元素，回憶金屬鈉的性質，分析鈉的性質和原子結構，并填寫堿金屬結構信息表（表1），熟悉堿金屬元素原子結構異同。

【設計意圖】在教學中運用POE策略[4]，從分析堿金屬原子結構示意圖、最外層電子數、電子層數、原子半徑開始，明確堿金屬原子結構特點。進而通過猜測，實驗論證，探索出鈉、鉀元素化學性質相似和遞變性。從原子結構的角度建立解釋，形成“位置——結構——性質”的思想，并掌握預測的方法。

表1 堿金屬結構信息表（2）預測并驗證鹵族元素性質的相似性和遞變性結合鹵素原子的原子結構特征及物理性質（表2），預測鹵素的化學性質（圖11）。

【設計意圖】從堿金屬的結構和性質的學習方式，遷移到鹵素性質的學習方式。進一步診斷和評價“位置—結構—性質”的認知模型和“預測—觀察—解釋實驗”的探究模式。

五、單元整體教學設計的反思

1.有助于學生構建知識。單元教學的著眼點是“單元”。從教學內容看，單元教學以一個“單元”為相對獨立的教學單位，強調從單元這個整體出發設計教學，突出內容和過程的聯系性和整體性。從教學目標看，單元教學是一個相對完整的過程，在這個過程中，化學學科核心素養的有機融合和有效落實問題逐步得以實現。從教學方法看，單元教學不是對單元內各課題平均使用力量，而是依據學生的認知特點和某個單元的教學內容，設計合理的、有一定思維梯度的科學學習過程，注重學習的階段性和層次性，避免了傳統課時教學的隨意性與盲目性。

2.有助于教師不斷完善自身的智能結構。對化學教師而言，顯然單元教學設計比傳統的單課時教學設計更具有挑戰性，通過單元教學，教師的教學設計視野從單課時的微觀范疇轉向更為寬闊的單元宏觀范疇，能夠從單元整體上把握教學目標、內容和方法，有利于使宏觀層面的課程目標落到實處，同時又能使單元內的課時教學變得更加富有彈性，有利于優化教學效果。

化學單元整體教學設計是從整體角度把握課程，突出內容和過程的聯系性和整體性。化學內容的整體性包括內容的整體結構（概念及其相互關系）以及內容反映的化學學科核心素養。把握好整體性，對內容的系統結構了如指掌，心中有一張“聯絡圖”，才能把握教學的大方向，才能使教學有的放矢，才能使學生學到結構化的、聯系緊密的、遷移能力強的知識，才能更好地發展化學學科核心素養。

參考文獻

[1]劉煥亮.基于學科核心素養的單元整體教學設計[J].中學化學教學參考，2019（10）：37

[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：69

[3]王晶，畢華林.普通高中教科書：化學必修第一冊[M].北京：人民教育出版社，2019：86-98

[4]人民教育出版社課程教材研究所化學課程教材研究開發中心.化學必修第一冊教師教學用書[M].北京：人民教育出版社，2019：131-137