化學(xué)大單元設(shè)計(jì)的實(shí)踐與思考
作者:戴明元
發(fā)布時(shí)間:2022-03-08 09:33:56 來(lái)源:陜西教育報(bào)刊社
2021年以來(lái),我?;瘜W(xué)組的教師依據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017版)(下面簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”),使用2019年人教版教材(下面簡(jiǎn)稱“新教材”),對(duì)大單元教學(xué)的設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)進(jìn)行了積極探索實(shí)踐。在此過(guò)程中,我們對(duì)大單元課堂設(shè)計(jì)的原則及教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題有了清晰的認(rèn)識(shí)。下面整理成文,與大家交流探討。
一、大單元設(shè)計(jì)的基本原則
1.三種方式確定單元主題
“新課標(biāo)”在實(shí)施建議中明確指出:“化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的組織,應(yīng)有利于促進(jìn)學(xué)生從化學(xué)學(xué)科知識(shí)向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化,而內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化則是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化主要有以下三種形式:①基于知識(shí)關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化。②基于認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化。③基于核心觀念的結(jié)構(gòu)化?!痹诖髥卧虒W(xué)中,為提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),我們主要以上述三種結(jié)構(gòu)化來(lái)組織單元教學(xué)的內(nèi)容。
如,基于知識(shí)關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化,我們把“新教材”必修2第六章與選擇性必修1的第一章、第二章的內(nèi)容組織起來(lái),確定了“化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律”的大單元。在教師的引導(dǎo)下,讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí),并把知識(shí)結(jié)構(gòu)化如下:
如此,可以幫助學(xué)生分清熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的范疇,避免在解決問(wèn)題的過(guò)程中將二者混淆使用。
基于由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)知、由宏觀到微觀、由定性到定量的認(rèn)識(shí)思路,我們將“新教材”必修2第六章與選擇性必修1的第一章、第二章整合成三個(gè)小單元,即“化學(xué)反應(yīng)與能量”“化學(xué)反應(yīng)速率”“化學(xué)平衡”。這樣,在這三個(gè)單元的學(xué)習(xí)中,學(xué)生的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)就得到了逐步提升。
如,“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”一章,教材內(nèi)容是基于“微粒觀”“平衡觀”“變化觀”等核心觀念展開(kāi)的。我們就基于核心觀念的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)了“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”一章的大單元,具體分為兩個(gè)子單元,“子單元一‘外界因素對(duì)平衡的影響’——基于微粒觀和變化觀,研究外界因素對(duì)電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的影響”“子單元二‘四大平衡常數(shù)’—— 基于化學(xué)平衡常數(shù)的‘平衡觀’,研究弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)(Ka、Kb)、水的離子積常數(shù)(Kw)、鹽類的水解平衡常數(shù)(Kh)、難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)(Ksp)” 。
這樣的大單元設(shè)計(jì),不但能讓學(xué)生用基于“化學(xué)平衡”一章建立起來(lái)的核心觀念學(xué)習(xí)“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”,而且能使以上的核心觀念更加穩(wěn)固,使學(xué)生“變化觀念與平衡思想”的化學(xué)核心素養(yǎng)進(jìn)一步提升。
2.創(chuàng)設(shè)情景,促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變
“新課標(biāo)”在實(shí)施建議中指出:“學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展是一個(gè)自我建構(gòu)、不斷提升的過(guò)程,教師要緊緊圍繞化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生積極開(kāi)展建構(gòu)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決學(xué)習(xí),促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變?!币蚨?,單元活動(dòng)的設(shè)計(jì)要積極地創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情景,設(shè)計(jì)建構(gòu)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決學(xué)習(xí)等活動(dòng)。
如,建構(gòu)學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)方面,在學(xué)生完成了“新教材”必修2“化學(xué)反應(yīng)的限度”的內(nèi)容之后,就要自主學(xué)習(xí)選擇性必修1的化學(xué)平衡的內(nèi)容,為了建構(gòu)新知識(shí)與舊知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系,教師設(shè)計(jì)了如下四個(gè)問(wèn)題情景。
(1)以合成氨為例,談?wù)劵瘜W(xué)平衡是怎樣建立起來(lái)的?請(qǐng)用v-t圖像表示該反應(yīng)化學(xué)平衡的建立過(guò)程。
(2)化學(xué)平衡的特點(diǎn)有哪些?其中的“等”與“定”有什么關(guān)系?試用c-t圖像表示化學(xué)平衡的建立。
(3)可逆反應(yīng)為什么有限度?如何描述可逆反應(yīng)限度的大小?影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素有哪些?有什么應(yīng)用?
(4)化學(xué)平衡的特點(diǎn)中“動(dòng)”和“變”的含義是什么?二者有什么聯(lián)系?改變哪些條件會(huì)使平衡移動(dòng)?
以上四個(gè)問(wèn)題情景,可以幫助學(xué)生通過(guò)新、舊知識(shí)經(jīng)驗(yàn)之間的反復(fù)、雙向的相互作用,形成和調(diào)整自己的經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu),建構(gòu)新的知識(shí)體系。
化學(xué)學(xué)科的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)以探究實(shí)驗(yàn)為主。因此,我們?cè)谠O(shè)計(jì)“化學(xué)平衡”的子單元“影響化學(xué)平衡的因素”時(shí),精心準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。
這樣的設(shè)計(jì),是讓學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、討論優(yōu)化方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、得到結(jié)論。這樣的設(shè)計(jì),不但能增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的理解,發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力,而且能提升學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
如,“化學(xué)平衡”的子單元“化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控”一節(jié),我們采用的是問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)方式,即給出情景和必要的素材,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己已有的知識(shí)來(lái)優(yōu)化合成氨的反應(yīng)條件。具體如下:
情景:
十九世紀(jì),合成氨工業(yè)解決了人類面臨的糧食短缺問(wèn)題,為工業(yè)生產(chǎn)提供了基本工業(yè)原料——氨。其實(shí),自1784年確定氨的成分以后,人們一直在研究如何利用氮?dú)夂蜌錃夂铣砂?,但?913年才實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)研究人員的努力,幾十年后建造了日產(chǎn)氨1000噸的大型裝置。
素材:
(1)合成氨的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng),N2(g) + 3H2(g)[]2NH3(g)。已知298K時(shí):△H=-92.2KJ/mol , △S=-109.2J/K?mol。
(2)實(shí)驗(yàn)研究表明,在特定條件下,合成氨反應(yīng)的速率與參與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系式為:v=kc(N2)c1.5(H2)c-1(NH3)。
(3)工業(yè)合成氨以鐵觸媒為催化劑,鐵觸媒在500℃時(shí)的活性最大。
(4)從化學(xué)平衡的角度分析,在氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量之比為1∶3時(shí),平衡轉(zhuǎn)化率最高,從化學(xué)反應(yīng)速率角度分析,氮?dú)庠诖呋瘎┥衔綖榭偡磻?yīng)中最難發(fā)生的步驟,即影響反應(yīng)速率的關(guān)鍵步驟。
(5)工業(yè)生產(chǎn)中,壓強(qiáng)增高,對(duì)設(shè)備材料和結(jié)構(gòu)的要求也提高了,動(dòng)力消耗增大,綜合經(jīng)濟(jì)效益會(huì)下降。
問(wèn)題:
請(qǐng)結(jié)合以上素材,選擇合成氨工業(yè)的最優(yōu)條件。
反思總結(jié):
由工業(yè)合成氨條件的優(yōu)化看,工業(yè)生產(chǎn)條件的優(yōu)化主要考慮哪些因素?當(dāng)出現(xiàn)矛盾時(shí),如何解決?
3.重視化學(xué)認(rèn)識(shí)視角和化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的培養(yǎng)
“所謂化學(xué)認(rèn)識(shí)視角,是指對(duì)物質(zhì)及其變化的特征及規(guī)律進(jìn)行認(rèn)識(shí)的側(cè)面、角度或切入點(diǎn)。它回答的是‘從哪兒想’的問(wèn)題。所謂化學(xué)認(rèn)識(shí)思路,是指對(duì)物質(zhì)及其變化的特征及規(guī)律進(jìn)行認(rèn)識(shí)的程序、路徑或框架。它要解決的是‘怎么想’的問(wèn)題。”大單元教學(xué),更有利于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科認(rèn)識(shí)視角及認(rèn)識(shí)思路。
如,元素化學(xué)的教學(xué),我們把認(rèn)識(shí)視角聚焦在“從物質(zhì)類別的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系”“從元素價(jià)態(tài)的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系”,即引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)價(jià)類二維圖。教學(xué)中,常見(jiàn)的認(rèn)識(shí)思路還有“宏觀—微觀—符號(hào)”“預(yù)測(cè)—實(shí)驗(yàn)—證據(jù)—推理—結(jié)論”“認(rèn)識(shí)模型”“思維模型”“定性—定量”等。有機(jī)化合物的教學(xué)中,我們引導(dǎo)學(xué)生的認(rèn)識(shí)思路為“有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)→官能團(tuán)→有機(jī)化學(xué)反應(yīng)→有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化→有機(jī)合成”。
教學(xué)中,當(dāng)遇到陌生復(fù)雜的問(wèn)題時(shí),教師可以啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生“從哪想”“怎么想”,并且在得到結(jié)果后,為學(xué)生總結(jié)認(rèn)識(shí)的出發(fā)點(diǎn)、思維的模型,以不斷拓寬學(xué)生的認(rèn)識(shí)視角,不斷構(gòu)建學(xué)生分析問(wèn)題的框架和思維模型,提高他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
二、大單元教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題
1.緊密圍繞核心觀念確定教學(xué)策略
中學(xué)化學(xué)的核心觀念主要有變化觀、微粒觀和微粒作用觀、平衡觀、守恒觀、組成和結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)觀、價(jià)類二維觀、綠色的可持續(xù)發(fā)展觀、科學(xué)的探究觀等。觀念決定思想,思維決定行為,因而大單元教學(xué)設(shè)計(jì)中我們往往緊密圍繞核心觀念來(lái)確定教學(xué)策略。
在烴、烴的衍生物的大單元教學(xué)中,我們教學(xué)策略的設(shè)計(jì)圍繞“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的核心觀念。如,對(duì)于“苯酚”一節(jié),我們?cè)诮虒W(xué)設(shè)計(jì)中,采用的教學(xué)策略為“結(jié)構(gòu)分析→性質(zhì)預(yù)測(cè)→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→歸納總結(jié)→遷移應(yīng)用”。
2.教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)要注重高階思維的開(kāi)展
陌生情景下復(fù)雜問(wèn)題的解決,需要學(xué)生具有較強(qiáng)的化學(xué)科學(xué)思維能力,尤其是高階思維能力。因此,在大單元教學(xué)的設(shè)計(jì)中,我們要非常重視高階思維的培養(yǎng)。
如,探究“影響化學(xué)平衡的因素”一節(jié)實(shí)驗(yàn)課中,為了培養(yǎng)學(xué)生的高階思維,我們的教學(xué)策略是讓學(xué)生根據(jù)提供的試劑及實(shí)驗(yàn)用品先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),再優(yōu)化方案、實(shí)驗(yàn)探究、觀察現(xiàn)象、解釋現(xiàn)象、概括濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)平衡的影響規(guī)律。這其中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要用“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)造性思維”的高階思維,優(yōu)化方案要用“分析評(píng)價(jià)”的高階思維,觀察現(xiàn)象及解釋現(xiàn)象要用“預(yù)測(cè)、觀察和解釋能力”的高階思維,概括濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)平衡的影響規(guī)律要用到“概括關(guān)聯(lián)”的高階思維。
3.注重引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型
在教學(xué)中建構(gòu)模型,有利于學(xué)生在陌生復(fù)雜的情景下分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。因而,大單元教學(xué)中,我們也要注重引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型。
如,“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”一章的教學(xué)中,我們引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型“溶液中有什么溶質(zhì)(包括單一溶液和反應(yīng)后的溶液)→它們是什么比例→會(huì)建立哪些平衡→分析離子濃度的大小、列守恒關(guān)系式、判斷酸堿性等”。學(xué)生一旦建立起這一模型,即使遇到陌生復(fù)雜的問(wèn)題情景,也能順利地解決問(wèn)題。
4.注重化學(xué)日常學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)
“新課標(biāo)”明確指出:“化學(xué)日常學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是化學(xué)教學(xué)不可或缺的有機(jī)組成部分,是化學(xué)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的一種重要表現(xiàn)形式,是實(shí)施‘教、學(xué)、評(píng)’一體化教學(xué)的重要鏈條?!蔽覀?cè)趯?shí)施大單元教學(xué)的過(guò)程中,非常注重化學(xué)日常學(xué)習(xí)評(píng)價(jià),及時(shí)診斷學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平、核心知識(shí)和核心觀念的結(jié)構(gòu)化水平等,以便及時(shí)地給予指導(dǎo)或進(jìn)行針對(duì)性的發(fā)展、提高。當(dāng)然,也能為后面的教學(xué)提供設(shè)計(jì)的依據(jù)。
“新課標(biāo)”明確指出:“提問(wèn)與點(diǎn)評(píng),練習(xí)與作業(yè),復(fù)習(xí)與考試是有效開(kāi)展化學(xué)日常學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的基本途徑與方法?!睘槭挂陨先N途徑與方法有診斷功能,課堂上我們拋出的問(wèn)題要具有素養(yǎng)診斷功能,點(diǎn)評(píng)要有指導(dǎo)性,要能引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)、結(jié)構(gòu)化核心概念和核心觀念。對(duì)于練習(xí)、作業(yè)及考試,我們應(yīng)精心設(shè)計(jì)有素養(yǎng)診斷功能的題目。批閱時(shí),我們不能只看對(duì)錯(cuò),一定要深入分析錯(cuò)因,是什么素養(yǎng)沒(méi)有達(dá)標(biāo),還是核心知識(shí)或核心觀念結(jié)構(gòu)化程度太低。然后及時(shí)反饋,調(diào)整教學(xué)節(jié)奏或重心,真正地讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)的發(fā)展。章節(jié)的復(fù)習(xí)課,我們要指導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)體系,以診斷學(xué)生的核心概念和核心觀念的結(jié)構(gòu)化水平,及時(shí)給予指導(dǎo)或進(jìn)行針對(duì)性的發(fā)展、提高。
關(guān)于大單元教學(xué),我們從實(shí)踐中取得了以上認(rèn)知。但還有一些問(wèn)題值得思考,“如何處理好大課堂與知識(shí)鞏固、技能練習(xí)的關(guān)系?”“大課堂中,課堂容量較大,而學(xué)生的基礎(chǔ)、素養(yǎng)不一,容易導(dǎo)致學(xué)困生跟不上教學(xué)進(jìn)度,如何能兼顧學(xué)困生?”等。這些問(wèn)題,值得我們一線化學(xué)教師進(jìn)行更加深入的思考和探究!
作者單位 陜西省渭南市大荔縣城郊中學(xué)



