化學學科主題單元教學設計與實施
——以“初中化學實驗氣體的制備、檢驗和凈化”為例

■牛改艷

一、教學背景

為了落實立德樹人的根本任務，實現從“學科教學”轉向“學科育人”的目標，教師需要以學科知識為載體，以學科育人為目標，挖掘學科的德育內涵和人格養成價值，培養學生的學科核心素養。化學是研究物質的組成、結構、性質、轉化及應用的一門基礎學科，九年級是學生學習化學的啟蒙階段，這就要求教師設計課程時不能只注重學科性、專業性。為了更好地培養學生化學學科核心素養，初中化學教師要不斷更新自己的教學方式，精選教學內容，重視以學科主題單元為核心，以主題為引領，使課程內容結構化、情境化，將學科育人和化學教學融合統一。

主題單元教學本質上是一種整體性教學，是以教學目標和教學內容為依據，以主題為整個教學活動的靈魂，使教學系統中各個環節在教學實施時相互聯系、彼此支持，從而有序而和諧地實現教學目標。主題單元教學可以使多個零碎的知識點形成多條知識線，進而連成一個知識網絡，實現知識的具體化、整體化，有利于提高學生分析問題、解決問題的能力。下面，筆者以“初中化學實驗氣體的制備、檢驗和凈化”為例，簡述主題單元教學的設計與實施。

二、教學過程

1.氣體的檢驗

師：實驗臺上，我準備的三瓶無色氣體（氧氣、二氧化碳、氨氣），你能利用學過的知識和提供的試劑，鑒別出這三瓶里裝的分別是什么氣體嗎？請小組討論，確定實驗方案，并動手實驗，分享實驗結果。

（學生討論，觀察所提供的儀器和試劑，設計實驗方案，動手實驗。）

生1：三瓶氣體中，有刺激性氣味的是氨氣，能使帶火星的木條復燃的是氧氣，能使燃著的木條熄滅的是二氧化碳。

生2：二氧化碳還能使澄清石灰水變渾濁。

師：既然同學們能夠順利地將氣體檢驗出來，那么我們再結合這些氣體的性質，回憶這些氣體的制備和收集方法。

［設計意圖］學生通過親自設計實驗，動手實驗，來驗證自己設計的實驗方案的可行性，并得出結論，既復習了常見的幾種氣體的性質，又為接下來氣體的制備和收集做了鋪墊。

2.氣體的制備

師：每個實驗臺的電腦上老師都準備了多套氣體的制備和收集裝置，你能組裝出實驗室制取氧氣、二氧化碳和氫氣的裝置嗎？根據要求制取氣體，小組之間討論，組裝好的舉手示意。

（教師在電腦總機上關注學生組裝的過程，選出具有代表性錯誤的一組或幾組放在投影上評講，并展示正確的組裝方案。）

師：請同學們總結這樣組裝儀器的依據是什么？

生3：我根據反應物的狀態和反應條件，或者根據氣體和空氣的密度的比較情況等來選擇氣體的發生裝置。

［設計意圖］在化學學科教室中，教師利用先進的硬件、軟件設備為學生提供了多種發生裝置和收集裝置。每個學生都可以根據需要進行多次嘗試，同時教師可以在總機上觀察每一組學生的操作情況，這些在傳統的實驗室中是無法實現的。教師依托化學學科教室能夠解決實驗過程的記錄、分享、監控以及實驗數據的儲存、實驗技能的評價等問題，從而提高學生的化學實驗能力，有助于培養學生化學學科素養。

3.氣體的凈化

師：利用氣體的制備和收集裝置得到的氣體是純凈的嗎？可能會含有什么雜質？我們應該怎樣除去雜質得到純凈的氣體？這里有三個問題：①要除去H2中的H2O應如何操作？②要除去CO2中的HCl 應如何操作？③要除去CO 中的CO2，并收集CO應如何操作？

（學生設計實驗方案，在電腦上組裝實驗儀器。教師在教室內巡視，關注學生設計實驗過程；在前臺檢查學生組裝儀器的情況。）

學生完成實驗，分組展示各自的方案（略）。教師合理評價每組學生提供的方案。

［設計意圖］學生在掌握氣體制備和收集方法的基礎上，能夠理解目標氣體中雜質氣體產生的原因，通過自主設計實驗方案，根據方案搭建實驗裝置，并驗證自己的設計是否可行。設計實驗方案、動手實驗、驗證實驗的可行性，是個完整的實驗過程。在這個過程中體現了學生的自主性，激發了學生的探究興趣，鍛煉了學生的動手能力。在驗證實驗的過程中，學生能夠發現自己實驗方案的不足并進行修正和完善，對“發現問題—進行改進”的科學發展過程有了更好的體會。

三、教學反思

本節課依托化學學科教室中的多種媒體設備，完成以氣體的檢驗、制備、凈化為主題的單元教學，既鍛煉了學生設計實驗的能力，又完成了制備純凈氣體的模型構建，使證據推理與模型認知、科學探究與創新意識得到落實，促進學生化學學科核心素養的養成。

本節課還反映出學生處理陌生問題的能力需要加強，比如設計實驗方案時總是顧此失彼，不能全面、系統地考慮問題；很少有學生能夠獨立地完成一個完整的實驗操作；實驗方案設計思路不夠清晰，實驗創新意識薄弱，也缺乏實驗改進與創新意識的知識儲備。因此，教師要加強學生的動手操作能力，培養學生創新精神，突出化學學科的學習特色。同時，實驗過程中的安全問題也需要加強。教師利用電腦軟件操作常常會使學生忽視實驗的安全問題，所以在實驗方案設計前、實驗操作中、實驗結束后，教師要時刻強調實驗安全的重要性，在學生心中種下一粒安全實驗的種子，培養學生進入實驗室“安全第一位”的意識。