基于核心素養的大單元教學設計初探
——以“氮及其化合物”為例

吳麗麗

(合肥市第九中學 安徽合肥 230041)

一、問題的提出

縱觀中國近20年教學目標的變化，從“雙基”到“三維目標”再到“核心素養”，既體現了“教”“學”“評”“反思”后的認知迭代升級，也體現了時代對高素質人才的要求。新時代以人為本的思想，如同醫生開醫囑，寫的都是患者需要干什么，從來不寫醫生需要干什么，醫生基本上都是以患者為本位，而教學也從教師本位逐漸過渡到以學生為本位。

大單元教學設計以實施高質量育人為宗旨，以大概念、大情境、大觀念等為中心，對學習內容進行分析、整合、開發，形成明確主題，基于學情分析，從目標定位、情境創建、任務設計、活動規劃、評價策略等課堂教學要素進行統籌安排，大單元教學把離散的知識和技能通過大概念、大情境聚合起來，因而大單元具有很強的遷移價值，能更好地運用到真實生活中解決實際問題。大單元教學設計對老師提出更高的要求，老師需要梳理單元教學內容、單元知識、教學方法、教學評價，經過梳理，形成邏輯關系，明晰單元知識體系、方法策略，再來統籌安排實施教學。對于學生而言，有利于幫助學生從整體感知，到分布學習，再到結構化呈現，形成較為系統的認知體系。

核心素養下的大單元教學師生活動如表1所示。

表1 核心素養下的大單元教學師生活動

二、素養為本的“氮及其化合物”大單元教學設計案例

(一)教學設計思路

本節課要學習的“氮及其化合物”內容位于高中人教版新教材必修二“化工生產中的重要非金屬元素”的第二節。在實際教學中，如果按照傳統的教學方式，將氮及其化合物的物理性質、化學性質、用途進行教學，學生雖能掌握氮及其化合物的性質用途，但獲取的知識往往是碎片化的，很難將所學習的內容知識遷移應用到陌生的情境中解決實際問題。因此，要讓學生完成新課標的要求，需要創設真實的情境，引導學生建立“價類”二維圖，以及兩個轉化視角及物質類別間和元素價態變化。結合實驗探究，來落實科學態度和社會責任、科學探究和創新意識、宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知的核心素養。

通過自然界的氮循環建立價類二維圖如圖1所示。

圖1 氮及其重要化合物價類二維圖

本單元主要以氮肥為大情境，首先從自然氮肥到雷雨氮肥，再到工業氮肥，包括早期液態氮肥和后期固態氮肥的氨態氮肥和硝態氮肥。基于氮肥大情境不僅系統地學習了氮及其重要化合物的重要性質和用途，還培養學生體會氮肥的發展史也是科技發展史，也是科學家們的奮斗史。落實科技興農，用知識發展農業的態度。除了農業氮肥背景，筆者還結合實際硝酸工業，選擇制備硝酸和硝酸鹽路線，來學習硝酸的性質和用途，通過設計路線，不僅學習了硝酸的性質，還復習鞏固了氮的其他化合物的性質，形成了物質轉化主線，更鍛煉了學生解決實際問題的能力，發展學生的高階思維。同時發展體驗化學為生命、生活、安全所做出的突出貢獻，落實保家衛國、科技強國的人生價值觀。

(二)教學目標

本單元通過設計由簡到繁、由易到難的任務，驅動學生對已學的氮元素及其化合物的知識進行遷移應用，在層層遞進、螺旋上升的任務中，形成知識體系的建構與深加工。本單元的教學目標如表2所示。

表2 教學目標

本單元教學流程如下：

大情境：雷雨氮肥→工業液態氮肥→工業硝態氮肥→硝酸工業

教學流程：建立模型→設計思路→實驗探究→形成結論

本單元教學內容分為3個課時，總體思路是依據創設的情境—刺激學生發現問題—根據價類二維圖預測物質的性質和相互轉化—小組討論設計諸多實驗方案—相互評價并篩選優質方案—小組合作進行實驗探究—基于證據推理，得出合理的結論。從而獲得體驗，提高認知，培養學科素養。整體教學設計為了使學生在真實情境中帶著核心問題、帶著任務持續進行深度的思考，把對模擬人工氮肥—雷雨氮肥、工業氮肥—氨水和銨鹽、硝酸鹽以及硝酸工業的探究作為一個單元，主要內容包括NO與NO相互轉化，氨氣、銨鹽、硝酸的化學性質及對生態的影響，酸雨及其防治、說明轉化路徑、設計實驗、評價并探究、分析與抽象、控制變量思想等方法的運用。具體教學過程如表3、表4、表5所示。

第1課時 氮氣與氮的固定

表3 第1課時教學過程

第2課時 氨和銨鹽

表4 第2課時教學過程

第3課時 硝酸

表5 第3課時教學過程

(三)單元目標任務在分課時中的具體實施

第1課時——初步建構模型階段，形成探究思路，提升認知能力。

圍繞著自然氮肥、模擬雷雨，探究氮肥在人類早期農業中的作用，及氮氧化物對生態的影響。筆者創設了3個情境，提出了3個問題來貫穿整個課堂。(1)氮元素在自然界中是如何循環的？(2)N、NO、NO是如何相互轉化的？(3)如何預防酸雨？如何利用物質轉化，變廢為寶？層層遞進推動教學的發展。問題(1)主要任務是了解氮循環，建立“價類”二維圖，培養建構模型能力和樹立物質轉化觀。

問題(2)的主要任務是結合元素周期律和原子結構，預測N的性質和反應條件，再通過“價類”圖，預測NO、NO的性質及轉化，提出假設，小組討論設計驗證方案，相互評價實驗方案，再篩選優質方案，進行實驗探究，目的是掌握物質的性質，體驗氮的固定對人類生存的重要意義，培養學生分析問題、解決問題、宏觀辨識與微觀探析的學科素養。問題(3)主要任務是讓學生參與社會問題的討論，撰寫小論文，目的是培養學以致用的能力，為建設和諧美好的中國而貢獻自己的力量。

第2課時——思維拓展階段，深化認知模型，建立價態和類別間相互轉化模型，理解氮及其化合物的重要性質。

圍繞著工業氮肥的發展史，沿用第1課時的學習方法，創設了3個真實的情境，依據情境，學生會發現不同的問題，抽離出4個密切相關的問題。(1)氨水為什么可以直接做氮肥？(2)現在為何不用氨水做氮肥？(3)氮肥袋上的標識說明什么？(4)如何得到硝態氮肥？層層遞進，推動新課的進展。問題(1)的主要任務是通過完成噴泉實驗的探究以及分析氨水成分這樣的探究和抽象概括的任務，學習氨氣與水反應。通過實驗探究，培養學生探究能力，通過早期氨水做氮肥的事實，認識到化學對農業所做出的突出貢獻。培養學生的科學精神與社會責任。

問題(2)的主要任務是引起學生認知沖突，激發學生思考液態氮肥被取代的原因，深化氨水的性質，結合價類圖推測可替代的氮肥，提出假設，設計合理的方案，進行實驗探究，來學習氨氣與酸反應生成銨鹽，體會銨鹽對于農業以及生命的重要保障。培養學生分析問題、解決問題的能力。問題(3)是情境中的情境，緊接銨鹽情境，主要任務是通過氮肥銨鹽的農用化肥袋的施用圖標，指導學生討論學習銨鹽的性質，培養學生抽象概括的能力，培養思維的敏捷性。問題(4)的主要任務是學生根據情境和問題，沿用學習物質性質的一般思路和方法，根據價類圖來預測性質，提出假設，交流設計方案，進行探究，得出結論，來學習氨氣的還原性。學習氨氣的催化氧化。體會通過氧化還原反應原理，實現含有不同價態的同種元素的物質轉化。體驗反應受到條件的影響的科學精神和創新意識。結合時代背景通過氮肥的發展史體會科技發展，奮斗強國的重要意義。

第3課時——綜合能力整體提升，深化物質轉化觀、元素守恒觀以及可持續發展觀。

第3課時利用前兩課時建立的兩個模型，來設計制備硝酸和硝酸鹽的路線，設計物質轉化路徑，選擇優化方案，在解決問題中來學習硝酸的化學性質。筆者創設了2個真實情境，抽離出4個問題。(1)根據價類圖如何實現硝酸的轉化？(2)物質轉化路線有哪些？(3)如何給濃硝酸“祛黃”？(4)總結硝酸與金屬反應的特點規律。由此可以看出，問題是相輔相成的，問題(3)是在解決問題(2)中衍生的問題，利用情境中的情境，在銅和濃硝酸的實驗探究中，發現濃硝酸有顏色，培養仔細觀察，善于思考的好習慣，落實宏觀辨識與微觀探析的核心素養。

三、教學反思

(一)真實有效的課堂問題，增強批判性思考

真實的情境素材能夠激發學生學習的積極性。情境素材越樸實，越貼近學生生活實際，越能承載有效的課堂問題，越能使得學生積極參與，在解決實際問題的過程中進行批判性思考以及完成知識的構建與反思。

(二)轉變設計理念，服務育人目標

日常教學目標，往往聚焦本節課的知識，以及教學目標突出，難點突破，很少關注到學生學的過程。不知道學生是怎么學習的，以及學得怎么樣，既忽視了學生學習過程中所采用的學習方法，也忽視了學生在陌生情境中的知識遷移運用能力、解決實際問題的能力。因此，教師在教書育人上，也要有大格局，樹新觀念，不斷學習，充實自己，提高自己的人文素養和社會擔當，以便更好地整合資源，駕馭課堂，落實核心素養。

(三)整體設計教學單元，實現深度學習

本案例基于課時教學目標的素養發展要求,對單元教學進行整體設計,交叉融合N、NO、NO、NH、HNO的性質探究活動和以通過氮肥的發展史相關的實際問題為主線的活動。學生在學科活動中總結歸納氮及其化合物的性質，整理清楚物質的性質及其相互轉化關系；在實際應用活動中解決實際問題，遷移學科知識，認識學習化學的一般思路和方法,從而實現深度學習。