基于“文化化學”教學主張的單元教學設計

楊東升 趙丹丹

[摘要]“文化化學”教學主張，以培養具有化學學科素養的文化人為目標，以探索出具有廣泛適用價值的“四層四環”育人模式為基礎，依據課標、教材、學情等，確定學習單元。這樣的學習單元重視化學學科知識的內部聯系和邏輯層次，從整體上形成“學科大概念”-“核心概念”-“基本概念”梯度性結構。在單元設計策略下，筆者深入分析課程標準、學情等重要要素，融合大單元的教學理念進行初中化學《燃料及其利用》單元教學的實踐探索。

[關鍵詞]文化化學;“四層四環”育人模式;化學與社會發展

在義務教育階段，化學教育不僅要激發學生學習化學的好奇心;也要引導學生認識物質世界的變化規律，體驗科學探究的歷程，認識化學與生活、生產、社會、環境的關系，以發展學生化學觀念的形成、科學本質的理解，進而提升科學思維能力，提高科學素養。該如何挖掘初中化學所承載的教學意義，實現化學育人價值？如何實現知識向素養的轉變，建構素養為本的化學教學？

素養為本的教學需要實操性的理論指導和實踐探索，劉英琦倡導的“文化化學”教學主張，以培養具有化學學科素養的文化人為目標，探索并實踐了具有廣泛適用價值的“‘四層四環育人模式”，將教學模式的建構上升到課程與教學的文化層面。[1]該模式以深度理解的“四個層次”作為實現知識學習向素養轉化的基本途徑，以循環發展、螺旋上升的“四個教學環節”作為實現學生深度理解、素養發展的教學過程，將“教師-內容-學生”“教-學-研”“教-學-評”“課前備課-課堂實施-課后反思”深度整合，能夠指導教學模式探尋以及教學實踐應用（如圖1所示）。

現以人教版九年級上冊《燃料及其利用》單元為例闡述“四層四環”育人模式指導下的單元教學的素養實施。

“四層四環”育人模式中“學科理解與單元規劃”是教師在學科大概念統領下以學科知識的內部聯系為基礎，依據課標、教材、學情等，確定學習單元。這樣的學習單元重視化學學科知識的內部聯系和邏輯層次，從整體上形成“學科大概念”-“核心概念”-“基本概念”梯度性結構。在單元設計策略下，筆者深入分析課程標準、學情等重要要素，將大單元主題確定為化學與社會發展，具體知識結構見下圖2所示。

一、“‘四層四環育人模式”單元教學規劃

（一）單元教學內容分析

依據義務教育“課程標準”，本單元屬于第五部分“化學與社會發展”一級主題。[2]本單元位于人教版九年級上冊最后一章，將化學學科知識與社會問題緊密聯系，其內容涉及能源、環境等社會問題。教材從燃燒利用的歷史引入，通過常見的燃燒現象介紹燃燒的條件、滅火的原理及一些易燃易爆的安全知識。然后再從化學反應中的能量變化入手，介紹燃料的合理利用與開發，讓學生認識到“自然資源不是取之不盡用之不竭的”“人類是可以合理開發利用資源，實現可持續發展的”。同時，“燃燒條件的探究”又作為學生實驗出現在課標第一部分的“科學與探究”一級主題下，這就要求我們在本單元教學中還要注重培養學生的創新精神和實踐能力。關于本單元內容的具體梳理見表1。

本單元內容呈現了“本質-現象-應用”的內在邏輯結構：從燃燒的條件和滅火的原理兩方面詮釋“燃燒的現象”，再通過化學反應中的能量變化揭示“燃料燃燒這一化學反應”，最后從化石燃料的開發與利用、使用燃料對環境的影響、新能源的開發與利用三個遞進式方面告訴我們燃燒需要被合理開發與利用。

（二）學習理解層次

通過對教學內容及課標的分析，本文將學習的理解層次呈現如下（表2）：

（三）單元教學目標

基于課程標準、理解層次、單元教學內容分析和學情，將該單元教學目標確定為：①通過燃燒條件的探究逐漸建立燃燒模型。并能根據燃燒條件推理出滅火的原理。②能運用燃燒的條件和滅火的原理及方法解決實際問題。③通過教材經典紅磷白磷燃燒對比實驗，逐漸形成批判、辯證思維，提高社會責任感及意識。④通過生活事例，感受化學反應中的能量轉化，形成化學與能源和資源的有效可持續利用意識，增強社會責任感。

（四）單元課時任務及目標

基于上述教學目標，我們將該單元教學計劃分為4課時，具體每課時的教學任務和達成的目標見表3。

（五）拓展與作業

“雙減”提出減輕過重的作業負擔，教師要研究作業的設計。上海市教委教研室副主任王月芬指出“單元是作業設計的基本單位”。教師在設計單元作業時要注重作業的選擇性不能簡單地做分層。[3]再根據劉英琦老師提供的“整體設計課后拓展和多元作業”的單元作業設計[4]，本單元的作業設計如下。

【基礎作業】

1. 應用燃燒的原理解釋下列成語，其中不合理的是（? ? ）

A. 鉆木取火——使溫度達到可燃物的著火的

B. 火上澆油——隔絕空氣

C. 風助火威——為燃燒提供充足的氧氣

D. 釜底抽薪——燃燒需要可燃物

2. 下列關于滅火的原理和方法錯誤的是（? ? ）

A.用滅火毯迅速蓋滅油鍋起火，是隔絕氧氣

B.住宅失火時，消防隊員用水滅火，是降低了可燃物的著火點

C.森林失火時，首先設置隔離帶，是清除和隔離可燃物

D.用燈帽熄滅酒精燈火焰，是隔絕氧氣

3.如圖是探究燃燒條件的實驗，有關該實驗的說法錯誤的是（? ?）

A. 實驗中a、c處的現象說明燃燒需要氧氣參與

B. 實驗中a、b處的現象說明燃燒需要達到可燃物的著火點

C. a處白磷燃著后很快熄滅，原因是管內產生了二氧化碳氣體

D. 管口小氣球的使用體現實驗綠色化

4. 下列有關說法正確的是（? ?）

A.煤、石油、天然氣屬于化石燃燒，屬于純凈物

B.由煤加工成焦炭發生的是物理變化

C.家用“液化石油氣”就是隔絕空氣加強熱得到的產品

D.煤燃燒排放的SO2、NO2是形成酸雨的主要物質

【拓展作業】

1.金屬鈉（Na）能在氯氣（Cl2）中燃燒生成氯化鈉（NaCl），下列說法正確的是（? ? ?）

A.燃燒一定要有O2參與

B.燃燒一定有新物質生成

C.該反應的化學方程式為：2Na+ Cl2 == 2NaCl

D.該反應是吸熱反應

2.閱讀下面的科普短文，并回答問題。[5]

滅火彈是一種常見的滅火器材，主要分為沙石滅火彈和干粉滅火彈。目前市場上的滅火彈主要以干粉滅火彈為主。超細千粉滅火劑是目前國內外已查明的滅火劑中，滅火濃度最低、滅火效能最高、滅火速度最快的一種。超細干粉滅火劑單位容積滅火效率是哈龍滅火劑的2～3倍，是普通千粉滅火劑的6～10倍，是七氟丙烷滅火劑的10倍以上，是二氧化碳的15倍。超細干粉滅火劑對大氣臭氧層耗減潛能值（ODP）為零，溫室效應潛能值（GWP）為零，對人體皮膚無刺激，對保護物無腐蝕，無毒無害。超細干粉滅火劑滅火后的殘留物易清理，不會造成火場中人員中毒或窒息死亡。同時，超細干粉滅火劑的儲存期限可達10年，不需頻繁更換及維護。

滅火彈具有兩種引爆方式供使用者選擇。一種是拉發式（又稱主動式），用力拉出拉索后延時七秒鐘即爆炸;另一種是引燃式（又稱被動式），使用時只需撕開封皮，拘出超導熱敏線，用力投入火場即可。在撲滅森林大火時，由于撲救人員多，因而應該選用引燃式超細干粉滅火彈，這種滅火彈只要投入火場，成功率幾乎是百分之百，能顯著減少撲救人員的傷亡。而應用于其他方面的滅火，則可根據現場情況選用，比如一些狹小場所或投擲不準的失火點、火災場所會導致滅火彈滾動而不易被火苗點燃的情況，適宜于使用拉發式滅火彈。

（1）常見滅火彈主要分為沙石滅火彈和_________________。

（2）下列關于超細干粉滅火劑的說法中正確的是__________________（填標號）。

A.滅火效能最高的一種滅火劑

B.對大氣臭氧層耗減潛能值為零

C.滅火后殘留物易清理

D.會造成火場中人員中毒或室息死亡

（3）某種干粉滅火劑的主要成分是NaHCO3，遇熱時NaHCO3會分解生成Na2CO3并

放出CO2氣體，寫出該反應的化學方程式：____________________。

（4）狹小場所或投擲不準的失火點滅火時，適用于使用___________________（填“拉發式”或“引燃式”）滅火彈。

（5）“森林防火，人人有責?！闭埬銓︻A防森林火災提一條建設性意見：

3. 2021年10月20日上午，冬奧會火種歡迎儀式在北京奧林匹克塔舉行。

（1）從希臘采集的冬奧火種，通過火種燈來到北京，火種可點燃火炬內的燃料，火種為燃料燃燒提供的條件是_____________;

（2）設計者在火種燈內外燈罩之間設計了一個導流通道，能夠讓燃料在燃燒時不至于產生黑煙和異味，保持火種燈外觀清潔、透亮。從促進燃料充分燃燒角度看，導流通道的作用是______________;

（3）火種燈內的燃料是丙烷（C3H8）氣體，完全燃燒生成二氧化碳和水，丙烷燃燒用化學方程式表示為__________________。

（4）搜集有關“綠色冬奧會”的資料，并談談你對清潔能源的認識。

二、教學反思與總結

以大概念為統領的單元教學更注重知識的整體性，“四層四環”育人模式將單元教學納入教學的四個環節，這對教師明晰從“基本概念”-“核心概念”-“學科大概念”的層級知識結構有重大幫助，能更準確地把握單元整體教學。同時，清晰的知識層級結構也有利于學生知識的結構化，對促進學生從“經驗性理解”-“本質性理解”-“結構化理解”-“文化性理解”四個理解層次的轉化也起到重要作用。為幫助教師更好地運用“四層四環”育人模式進行教學，劉英琦老師還開發了“九步單元課時本科要求”。[6]在進行單元設計時，筆者有時沒有考慮到學生的多元差異，這需要在以后的教學中邊研究邊實踐，在當下的大班教學中盡最大范圍地實現學生的高效學習。同時，單元教學也要預留一定的調整時間，作為課程的“減速帶”。

（感謝課題和項目主持人劉英琦老師對本研究的熱心指導）

本文系廣東省教育科學“十三五”規劃課題（課題編號：2020YQJK117）;“‘四層四環綜合教學模式”提升學生化學學科核心素養的實踐研究”階段成果;廣東教育學會教師繼續教育專業委員會 2020年度課題“‘四層四環綜合教學模式在初中化學教學的實踐研究”（課題編號：2020gh017）階段成果。

參考文獻

[1]劉英琦.“文化化學”的教學主張與實踐研究[J].中學化學教學參考，2022（1）：1-5.

[2]劉英琦.“‘四層四環綜合教學模式”與教師專業高端發展[J].中學化學教學參考，2020（6）：17-21.

[3]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

[4]王月芬.單元作業設計：價值，特征與基本要求[J].上海教育，2019（13）：3.

[5]劉英琦.“四層四環”育人模式的實施與評價策略研究[J].現代中小學教育，2021，37（11）：7.

[6]王鋒.核心素養視野下初中化學教學策略研究[M].福州：福建教育出版社，2020：224.