核心素養視角下的高中化學單元整體教學設計

［摘 要］文章以“從化石燃料中獲取有機化合物”的單元教學為例，將“單元”視為一個整體，在化學學科核心素養的引領下進行教學設計。具體做法為：依據核心素養目標，重新選取、整合、劃分課程內容，構建完整的單元教學設計，并深入探討如何有效落實化學學科核心素養。

［關鍵詞］核心素養；高中化學；單元整體教學

［中圖分類號］" " G633.8" " " " " " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " " " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）32-0066-05

在《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標”）中，提出了五大化學學科核心素養——“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”。這些核心素養不僅明確了學生學習該學科課程后應形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，還是對“教、學、評”一體化理念的總體概括。《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》指出，要重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實［1］。因此，以學科核心素養為導向的單元整體教學設計，應以大觀念、大主題、大過程為核心，既要聚焦于模塊知識的價值與功能，又要以全局視野統整化學知識、觀念與過程，從而實現課堂教學與核心素養的對接[2]。

“從化石燃料中獲取有機化合物”單元的內容對應課標中的主題4——“簡單的有機化合物及其應用”。課標要求主要從“有機化合物的結構特點”“典型有機化合物的性質”“有機化學的研究價值”三個方面來進行教學。本單元作為必修課程中的重要內容，是高中學生系統學習有機化學知識的初始課程。從學生當前發展需求和未來適應社會、處理復雜問題所需要的關鍵能力和必備品格來看，本單元課程內容包含豐富的核心素養元素。那么，如何落實本單元課程的育人價值與素養目標？教師可以依據核心素養的內涵來進行單元整體教學設計，確保最終能達到課標所要求的教學目標[3]。

一、核心素養視角下的單元整體教學設計

基于核心素養的單元整體教學設計，首先要明確兩個核心概念——核心素養與單元整體教學。學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。高中化學學科核心素養是高中學生發展核心素養的重要組成部分，具體體現了學生的綜合素質，全面展現了化學課程學習對學生未來發展的重要價值[4]。單元整體教學突出知識的系統性以及注重學生在學習中的知識建構過程。它是一種對某一教學模塊或單元進行整體性設計的教學策略。在單元整體教學中，各課時之間緊密聯系，以單元整體為統領制定單元教學目標，而各課時的教學目標與內容則是由單元教學目標和內容拆解而成。這些課時并非孤立存在，而是相互補充、相互聯系。所謂的“單元”也不同于教材中的教學單元，而是將學科中性質相同、相近或具有聯系的內容組成一個整體，從而形成一個完整的教學主題。基于核心素養的單元整體教學則是以一定的主題開展相應的教學活動，并將學科核心素養融入其中，最終達到設定的教學目標。因此，為了更好地發展學生的學科核心素養，教師應掌握單元整體教學設計的方法。單元整體教學設計對教師具有挑戰性，需要他們梳理單元教學內容、單元知識、教學方法以及教學評價，在經過梳理形成邏輯關系、明晰單元知識體系和方法策略后，再來統籌實施教學[5]。單元整體教學能讓學生從整體的角度看待問題，在完整的知識基礎上形成核心觀念，關注知識之間的聯系，構建系統的知識體系，拓展思維。在單元學習中，學生能夠由淺入深地掌握科學方法，形成關鍵的學科思維品質與能力。因此，單元整體教學更有利于學生深度學習的實現和學習進階的發展。

二、單元整體教學設計案例——“從化石燃料中獲取有機化合物”

（一）教學設計思路

傳統的教學模式下，學生可能會感覺本單元的知識點零散、繁雜。因此，教師需從整個單元的知識邏輯結構和核心素養目標出發，進行整體性設計，以確保單元教學的完整性[6]。為實現這一目標，需要構建單元知識體系，該體系需符合學生的認知結構。具體地，以課標為依據，將本單元涉及的知識進行重組，重新進行課時分配，并將各教學環節與核心素養相對應；通過創設真實情境，引導學生建立分類觀，構建系統知識網絡；同時，結合實驗探究來落實科學態度與社會責任、科學探究與創新意識、宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知等核心素養。

本單元的教學內容主要分為以下兩個部分：1.烴類物質的重要性質。本單元的烴類物質主要包括甲烷（飽和烴的代表物）、乙烯（不飽和烴的代表物）和苯（芳香烴的代表物）。這三種物質的教學內容主要涉及分子的組成、結構和性質。在“甲烷與乙烯的性質”的教學中，應貫穿對有機反應的基本類型——取代反應與加成反應的認識。此外，有機高分子材料的內容可通過加聚反應與乙烯的內容進行關聯，因此將其安排在乙烯內容之后進行銜接。本部分首先以聚乙烯為例介紹有機高分子化合物，并介紹常見的高分子材料（如塑料、橡膠、纖維）中具有代表性的物質，引導學生了解有機高分子化合物的結構與基本性質。2.化石燃料的綜合利用。本單元介紹的化石燃料有天然氣、石油與煤。它們不僅是重要的能源，還是諸多化工產品的原料（尤其是石油與煤）。石油的教學重點是其成分及分餾、裂化、裂解的基本原理；煤的教學則側重煤干餾的原理、主要產物及其用途。

為將上述兩部分內容進行有效銜接，本單元設計采用真實情境素材作為導入部分，而第二部分內容正好能與情境素材對接。因此，在設計課時教學內容時，首先講授第二部分內容，再逐步過渡至第一部分內容。例如，在講授石油的裂解與乙烯的內容時，先介紹石油裂解的原理與產物（包括乙烯），再自然引入乙烯的相關內容。整個教學過程遵循“結構—性質—用途”的思路，逐步實現教學目標。

（二）單元教學目標與課時教學目標

基于課標要求與教材內容，對本單元課時及教學內容進行重新編排與整合，使學生能夠更加系統地進行學習。與傳統課時教學目標相比，單元教學目標的綜合性要求更高。在確定高中化學單元教學目標時，教師要緊密聯系高中化學的學業要求和素養要求，明確學生通過學習活動應達成的認知水平和行為表現，從而使單元學習目標更加完善[7]。單元教學目標的設定還應遵循由易到難、深度遞增的原則。本單元教學目標與課時教學目標具體如表1所示。

（三）教學過程

每個課時的教學過程大致包括情境導入（激發學生思考問題）、新課講授（完成相應任務）、鞏固提升（對所學知識加以應用）、歸納小結（回顧整理所學知識）。教學過程中，教師多采用任務驅動式教學法，設置多樣化的任務，讓學生置身于具體情境當中探討問題，同時輔以教師引導。特別是在每個任務或每節課的總結環節，教師歸納總結，幫助學生構建知識框架，達成課標的學業要求，培養化學學科核心素養。各課時的具體教學內容如表2、表3、表4、表5所示。

第1課時：從天然氣與石油中獲取燃料

本課時作為本單元的第一課，首要任務是介紹本單元的主題并引出問題：如何從化石燃料中提取有機化合物？以此引領后續的教學。

在本課時中創設了兩個情境，并各提出了一個核心問題，通過這兩個問題將整堂課的內容串聯起來。第一個情境為可燃冰的開采，它可以讓學生了解可燃冰的主要成分、其作為燃料的優點以及當前的開采前景，感受化學對世界發展的影響，從而引出第一個核心問題，通過問題探討可知可燃冰的主要成分為甲烷。在教師的引導下，學生對甲烷的物理性質進行梳理總結。而甲烷的化學性質主要包括可燃性與能發生取代反應兩個方面，主要通過實驗視頻來呈現。學生通過觀看實驗視頻，能夠清晰地觀察到實驗現象，并深入了解反應產物。如甲烷與氯氣反應實驗視頻，它可以讓學生初步了解有機化學的基本反應類型——取代反應的基本特征。教師引導學生從微粒結構的角度對反應進行解釋和說明，以此培養學生的微觀分析能力。在課程過渡環節，教師引導學生從甲烷的燃燒反應入手，思考是否所有的烷烴都能燃燒，它們的燃燒產物是否相同，從而進入第二個情境的核心議題：探討石油化工中的分餾與裂化原理，引導學生從物理變化和化學變化的角度進行分類，樹立分類觀，并總結出烷烴燃燒的規律。

第2課時：石油的裂解

本課時以石油的裂解為主要教學情境，通過回顧第1課時的石油裂化內容作為兩個課時的銜接。在此基礎上，進一步探討在石油化工中除了裂化還有哪些方式可以提取有機化合物，從而導入本節課的內容，并引出問題（1）。問題（1）聚焦于石油裂解的原理。教師首先講解裂解的基本原理，使學生明白裂解與裂化的區別。隨后，組織學生通過主要任務——“石蠟的分解”實驗探究活動模擬石油的裂解過程，培養學生的探究意識，并使其對裂解產物——乙烯及其性質有初步的了解。在學生對乙烯作為石油裂解產物有了一定的認識后，進行問題（2）的探討，即通過實驗探究來深入探討乙烯的性質。首先，引導學生共同歸納乙烯的物理性質，并進一步鞏固乙烯的結構特點。接著，從碳原子的成鍵方式出發，引導學生思考乙烯可能具有的化學性質，再進行乙烯化學性質的實驗探究，并根據實驗現象歸納總結乙烯的化學性質，初步了解有機化學的基本反應類型——加成反應的基本特征，進一步提升學生歸納總結與分析問題的能力。

第3課時：從石油提取物中制備有機高分子材料

本課時的主要教學情境為生活中的有機高分子材料，共設有三個核心問題。首先，從生活中常見的有機高分子材料入手，引導學生思考這些材料的結構組成是什么，從而引出問題（1），讓學生思考高分子化合物的特點。其次，引導學生根據第2課時所學的乙烯的性質，結合高分子化合物的結構特點，思考如何以乙烯為原料制備高分子化合物，進而引出加聚反應的相關內容。在解決了問題（1）后，引導學生分析并猜想高分子化合物可能具有的性質，以此過渡到問題（2）。在解答問題（2）時，學生可通過分析高分子化合物的結構特點以及生活中所接觸到的有機高分子材料來推測高分子化合物可能具有的性質。最后，學生在教師的帶領下進行歸納總結。問題（3）再次回歸本節課的情境。在學生對高分子化合物有了初步了解的情況下，介紹生活中常見的有機高分子材料，并讓學生熟知這些材料的主要成分，以加強化學知識與日常生活的聯系，讓學生感受到化學的趣味性和實用性。

第4課時：煤的干餾

本課時的主要教學情境為火電廠中煙囪排放的黑煙。首先，從熟悉的生活情境出發，引導學生分析黑煙的形成原因，即由煤的燃燒產生。煤是一種生產生活中常用的燃料，它是由有機化合物和無機化合物組成的復雜混合物。煤在燃燒供能的同時也帶來了諸多問題，特別是燃燒產物中含有氮、硫等元素，會導致大氣污染。通過這樣的分析，使學生形成綠色化學理念，并落實“科學態度與社會責任”核心素養。接著，基于上述情境引導學生思考如何從煤中提取更優的燃料，從而引出問題（1）。問題（1）的主要任務是了解煤的氣化、液化和干餾的原理，以及通過這些過程能夠提取哪些產物，再基于產物之一——苯，順勢引出問題（2）。問題（2）的主要任務是對苯的結構特點及其主要性質進行初步的了解，并根據性質推測其用途。問題（3）及其主要任務具有綜合性，同時也是對本單元教學的一個小結。在這一環節中，教師引導學生基于甲烷、乙烯、苯三種不同烴類物質的性質，設計鑒別實驗方案，進而落實“科學探究與創新意識”核心素養。

（四）教學反思

本單元教學設計在課時劃分上進行了調整，將原本位于第一節的甲烷與氯氣反應實驗以及取代反應的相關概念移至本單元中，這一變動使得“甲烷的性質”的教學更加具有統整性。而對于第二節的內容，將“有機高分子化合物與有機高分子材料”與“煤的干餾”這個兩課時進行了對調。這樣調整主要基于以下考慮：學生在學完乙烯的相關性質后，如果直接學習“煤的干餾”，可能會因為知識跳躍性過大而感到困難。而“有機高分子化合物與有機高分子材料”中的加聚反應相關內容則是對乙烯性質的進一步探討，因此具有良好的銜接作用。

然而，以單元為整體進行教學設計，可能會因為內容的復雜化、抽象化與結構化，給學生的認知帶來一定困難。為了減輕這種困難，筆者在教學中適當地引入了真實情境，且情境素材多取自學生的日常生活，這不僅加深了學生對知識的理解，還加強了化學與生活的聯系，有助于學生樹立情感態度與價值觀，培養社會責任感。

盡管本單元教學經過精心設計，但仍存在一些問題。例如，在第4課時中，基于問題（3）開展的主要任務綜合性較強。而本單元的教學對象主要是高一學生，他們在實驗方案設計方面的能力可能還有所欠缺。因此，在今后的教學實踐中，筆者將針對這一方面進行改進與完善。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

[1]" 中華人民共和國教育部.普通高中課程方案：2017年版2020年修訂[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]" 江合佩，王春，潘紅.核心素養下的化學單元整體教學設計[M].福州：福建教育出版社，2021.

[3]" 吳海霞，王祖浩.學科核心素養視域下的單元教學設計研究：以“簡單的有機化合物及其應用”為例[J].化學教學，2020（10）：45-49.

[4]" 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準：2017年版2020年修訂[M].北京：人民教育出版社，2020.

[5]" 吳麗麗.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[J].安徽教育科研，2022（27）：52-55.

[6]" 王愛富.基于發展學生核心素養的單元教學設計實踐探索[J].化學教學，2017（9）：55-59.

[7]" 齊麗玲.以大概念為引領的高中化學大單元教學設計：以“物質的量”為例[J].中學課程輔導，2022（32）：63-65.