高中化學大單元教學中“情境創設 + 問題驅動策略研究

一、高中化學大單元教學之基石

（一）大單元教學深度剖析

大單元教學是一種站在整體視角，對教學內容進行系統規劃與整合的教學理念與方法。它打破了傳統教學中以教材章節為界限的碎片化知識呈現方式，將具有內在邏輯關聯的化學知識進行重新組織與編排，以大主題、大概念或大任務為核心，構建起一個有機的知識整體。大單元教學具有以下顯著特點：一是整體性，強調從整體上把握知識體系，讓學生理解各個知識點之間的內在聯系，形成完整的認知結構，而不是孤立地學習單個知識點；二是關聯性，注重知識與知識、知識與生活、知識與學科前沿的關聯，使學生能夠將所學化學知識融會貫通，并應用于解決實際問題；三是進階性，根據學生的認知發展規律，設計層層遞進的學習任務和活動，逐步引導學生從淺層次的知識理解向深層次的知識應用和創新能力發展[1]。

（二）情境創設的關鍵作用

情境創設在高中化學大單元教學中具有舉足輕重的作用。一個好的情境能夠像磁石一樣吸引學生的注意力，激發他們的學習興趣和好奇心，使學生主動參與到化學學習中來。例如，在“化學反應與能量”大單元教學中，可以創設“新能源汽車的研發與應用”這一情境。隨著全球對環境保護和可持續發展的關注度不斷提高，新能源汽車成為汽車行業發展的重要方向。在這個情境中，學生可以了解到新能源汽車所使用的電池涉及的化學反應原理，如鋰離子電池的充放電過程中發生的氧化還原反應，以及電池能量轉化效率等問題。通過對這些實際問題的探究，學生不僅能夠深刻理解化學反應與能量之間的關系，還能體會到化學知識在解決現實能源問題中的重要應用價值，增強學生對化學學科的認同感和學習動力。

（三）問題驅動的核心價值

問題驅動是大單元教學中引導學生主動學習、深入探究的重要策略，具有不可替代的核心價值。通過巧妙設計問題鏈，可以激發學生的好奇心和求知欲，促使學生主動思考，積極探索化學知識的奧秘[2]。例如，在“元素周期表與元素周期律”大單元教學中，可以設計這樣的問題鏈：“元素周期表是如何編排的？為什么要這樣編排？元素在周期表中的位置與它的原子結構有什么關系？元素的性質又如何隨著原子結構和在周期表中的位置變化而變化？”這些問題層層遞進，引導學生從元素周期表的表象深入其本質，逐步探究元素周期律的內在規律。在解決問題的過程中，學生需要對所學知識進行分析、歸納、推理，這有助于培養學生的批判性思維能力[3]。

二、高中化學大單元教學中“情境創設 + 問題驅動”策略的實施

（一）基于生活真實情境的具象化建構策略

1.生活情境的生態化選取

教師應建立起“生活一化學一社會”的三維素材庫，有意識地優先篩選契合學生認知經驗，且具備跨課時延展性的生活議題。以“化學與健康”大單元教學為例，“家庭廚房中的化學”是一個極具統攝性的情境。在廚房這一學生熟悉的場景中，蘊含著豐富的化學知識，可以串聯起多個子情境。

從食品添加劑安全性分析角度，學生可以探究常見食品添加劑的種類、作用及安全性。例如，在面包制作過程中添加的膨松劑，它如何讓面包變得松軟多孔，其成分是否對人體健康有潛在影響？通過對這些問題的探討，學生能夠了解化學物質在食品加工中的應用原理。

在營養素轉化規律方面，廚房中食物的烹飪過程就是一個很好的研究素材。如雞蛋從生到熟蛋白質發生了怎樣的變性？米飯在人體消化系統中，淀粉是如何一步步轉化為葡萄糖并被吸收的？這些情境緊密聯系生活，能引發學生的濃厚興趣。

“廚房清潔科學”也是一個重要的子情境。廚房中的油污難以清潔，而不同清潔劑針對不同污漬有著獨特的清潔原理。通過對這一情境的探究，學生可以深入理解化學物質與生活實際的緊密聯系。

在具體實施過程中，對于食品保鮮情境，可以進行層次化設計。基礎情境聚焦于常見的真空包裝原理，教師引導學生思考為什么真空環境能夠延長食品保質期，從氧氣與食品氧化反應的角度理解其化學本質。進階情境可設定為天然防腐劑提取，鼓勵學生探索如何從天然植物如迷迭香、茶多酚中提取有效成分用于食品保鮮，這不僅涉及有機化學中的物質提取方法，還能培養學生對天然產物的關注。拓展情境則可以是智能保鮮材料研發，讓學生暢想未來如何利用新型材料如納米復合材料，根據食品的種類和保存環境智能調節保鮮條件，激發學生的創新思維。

2.問題系統的螺旋式設計

基于生活情境，構建“現象觀察一原理探究一實踐應用”的問題梯度。以“衣物洗滌”情境為例，在現象層，提出“為什么洗衣液能去除油漬而清水不能？”這樣的問題，引導學生從宏觀現象入手，初步觀察和比較不同洗滌方式的效果差異，培養學生的宏觀辨識能力。

深入原理層，“表面活性劑分子結構如何影響去污效果？硬水為何降低洗滌效率？”這些問題促使學生從微觀角度探究表面活性劑的分子結構與去污能力的關系，以及硬水中鈣、鎂離子對洗滌過程的干擾機制，提升學生的微觀探析和證據推理能力。學生需要查閱資料、分析實驗數據，構建起表面活性劑分子結構模型，理解其在水中的膠束形成過程以及對油污的乳化作用。

在應用層，“針對羊毛衫和羽絨服的不同污漬，如何設計個性化洗滌方案？”這要求學生將所學的洗滌原理知識應用到實際生活中，根據不同材質衣物和污漬類型，綜合考慮洗滌劑的選擇、洗滌溫度和方式等因素，設計出合理的洗滌方案，培養學生的科學探究與創新意識。

社會責任層的問題，如“含磷洗滌劑禁用的科學依據是什么？如何選擇環境友好型洗滌產品？”引導學生關注化學產品對環境的影響，了解含磷洗滌劑導致水體富營養化的危害，培養學生的科學態度與社會責任。通過此類問題系統，學生逐步深入理解表面活性劑的雙親結構等核心知識，形成“化學產品設計需兼顧功能性與環保性”的學科價值觀。

（二）基于實驗探究情境的認知進階策略

1.實驗情境的立體化創設

構建“演示實驗激趣一分組實驗探究一數字化實驗拓展”的三級實驗情境體系。在“氧化還原反應”單元，利用“大象牙膏”“魔棒點燈”等趣味演示實驗創設沖突性情境。“大象牙膏”實驗中，過氧化氫在碘化鉀催化下迅速分解，產生大量泡沫，如同牙膏從容器中噴涌而出，這一神奇現象極大地激發了學生的好奇心。此時，教師適時提出“為何不同條件下反應產物不同？如何定量表征反應進行程度？”等驅動性問題，引導學生思考氧化還原反應中物質的氧化性、還原性以及反應條件對產物的影響，為后續深入學習氧化還原反應原理奠定基礎。

在“金屬鈉的性質\"教學中，采用“實驗任務卡”形式開展分組實驗情境。任務1要求學生仔細觀察鈉與水反應現象，準確記錄“浮、熔、游、響、紅”這些關鍵特征。學生通過親眼觀察鈉塊在水面上快速游動、熔化成閃亮小球、發出嘶嘶響聲以及溶液變紅等現象，對鈉的物理性質和化學性質有了直觀的感受。任務2對比鈉與乙醇反應，引導學生思考“為何反應劇烈程度存在差異？”這促使學生從物質結構的角度分析鈉與不同羥基化合物反應的本質區別，深化對化學反應原理的理解。任務3則要求學生設計實驗驗證鈉與水反應產物，構建“現象觀察一提出假設一實驗驗證”的探究模型。學生需要運用所學知識，設計合理的實驗方案，如通過收集反應產生的氣體并進行檢驗，確定產物為氫氣，培養學生的實驗設計與操作能力。

借助pH傳感器、溫度傳感器等設備，創設數字化實驗情境。在“酸堿中和反應”單元，實時采集反應過程中的pH值和溫度變化數據。學生通過觀察電腦屏幕上呈現的曲線變化，思考“如何通過曲線變化理解反應本質？滴定終點如何精準判定？”等問題。例如，pH值曲線的突躍點對應著酸堿恰好完全中和的時刻，通過對這一數據的分析，學生能夠更加精準地理解酸堿中和反應的過程，培養定量研究能力。

2.問題鏈的邏輯性構建

按照“宏觀現象→微觀本質 $$ 符號表征 $$ 模型應用”的化學思維路徑設計問題鏈。以“銅與硝酸反應”實驗為例，首先，學生觀察到實驗現象：溶液變藍、氣體顏色變化。基于此，提出問題1：“為何濃／稀硝酸反應產物不同？”引導學生從宏觀現象入手，思考不同濃度硝酸的氧化性差異。

接著，問題2深入微觀本質層面：“從電子轉移角度分析反應中N元素價態變化”。學生需要運用氧化還原反應的基本概念，分析銅與濃硝酸、稀硝酸反應過程中電子的得失情況，以及氮元素化合價的變化，理解反應的微觀本質。

問題3聚焦于符號表征：“如何用離子方程式表征反應本質？”學生將化學反應過程用離子方程式的形式準確表達出來，如銅與濃硝酸反應的離子方程式為 Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O ，通過這種符號化的表達方式，加深對反應本質的理解。

最后，問題4拓展到模型應用：“工業上如何利用該反應原理制備硝酸銅并減少污染？”學生需要將實驗室中的化學反應模型應用到工業生產實際中，考慮如何提高原料利用率、減少污染物排放等問題，培養學生將化學知識應用于實際生產的能力。該問題鏈貫穿“現象描述一原理分析一符號表征一工業應用”四個認知層級，既符合“宏觀辨識與微觀探析”“科學態度與社會責任”等核心素養要求，又體現大單元教學的結構化特征。

（三）基于化學史情境的科學思維培育策略

1.化學史情境的深度挖掘

選取具有方法論價值的化學史事件，進行“歷史背景一探究過程一現代啟示”的三維解構。在元素周期表發現史中，呈現門捷列夫原始手稿、當時已知元素數據卡片，創設“假如你是19世紀化學家，如何分類28種已知元素？”的角色扮演情境。學生在歷史情境中，如同穿越時空成為當時的科學家，從觀察已知元素的原子量、物理性質和化學性質等數據入手，嘗試進行元素分類。通過不斷的嘗試、調整，他們能夠親身體驗門捷列夫“觀察數據一發現規律一修正模型—預測未知”的科學探究之路，深刻理解元素周期律的發現過程和科學研究的方法。

在苯分子結構探究史中，對比凱庫勒的“夢的啟示”與現代光譜分析技術。凱庫勒在夢中靈感閃現，提出了苯的環狀結構，但這一假設在當時缺少足夠的實驗證據。隨著科學技術的發展，現代光譜分析技術能夠精確測定分子的結構。教師在此處提出“為何科學假設需要實驗驗證？不同時代的研究手段如何影響科學認知？”等問題，引導學生思考科學研究中假設與驗證的關系，以及技術進步對科學發展的推動作用，滲透“證據意識”“科學本質觀”的培養。

2.問題的遷移性拓展

建立“歷史問題一現代問題一開放問題”的遷移鏈條。以拉瓦錫空氣成分測定實驗為例，歷史關聯問題如“為何拉瓦錫選擇汞作為反應物？如何理解‘定量實驗’對化學發展的里程碑意義？”學生通過探究這些問題，了解到汞在加熱條件下能與空氣中的氧氣反應，且生成的氧化汞在高溫下又能分解，便于準確測定氧氣的含量。同時，認識到定量實驗使化學研究從定性走向定量，為化學學科的精確發展奠定了基礎。

現代應用問題“參照拉瓦錫實驗原理，設計實驗測定教室空氣中氧氣含量，需要解決哪些技術難點？”要求學生將拉瓦錫的實驗原理應用到現代實際問題中，考慮如何選擇合適的實驗裝置，確保實驗的準確性和安全性等技術難點，培養學生解決實際問題的能力。

開放創新問題，提問學生“若在火星探測任務中測定大氣成分，現有實驗方案需做哪些改進？體現了化學研究的哪些核心方法？”引導學生突破常規思維，思考在不同環境（如火星低氣壓、特殊大氣成分等）下實驗方案的改進方向，進一步體會化學研究中實驗設計、數據分析、方法創新等核心方法，讓學生理解科學研究服務于人類發展的責任意識。

結束語

展望未來，高中化學大單元教學中“情境創設 + 問題驅動”策略有著廣闊的發展空間。通過不斷的實踐和反思，教師能夠不斷優化教學過程，提高教學質量，為學生的成長和發展提供更好的支持和引導，培養出更多具有創新精神和實踐能力的高素質人才。

參考文獻

[1]唐耀剛.高中化學大單元教學融合核心素養與專業素養的實證研究[].中文科技期刊數據庫（文摘版）教育，2025（1）：13-16.

[2]張偉選，薛松，鄧文杰.基于化學前沿知識的高中化學教學策略研究].浙江師范大學學報（自然科學版），2025，48（1）：111-120.

[3]李娜.促進知識結構化的高中化學大單元教學策略[J].新校園，2025（1）：78-79.