基于化学学科核心素养的单元教学设计的研究

王东 朱韶红

摘要：立足单元的教学设计能帮助教师摆脱一课一时的限制，从更高、更整体、更系统的角度思考教学内容，促使教师从关注知识到关注素养。作者以“碳和碳的氧化物”单元为例，基于化学学科核心素养进行单元整体教学的实践研究，提出要以核心素养统领单元教学设计，重构教学目标，并紧扣教学目标和素养需求选择教学策略，进而设计教学流程。在设计教学流程时，以“问题链”“活动链”“素养链”为框架，使夯实双基和发展素养有机整合。

关键词：化学学科核心素养;单元教学设计;碳和碳的氧化物

文章编号：1008-0546（2020）11-0030-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.11.008

一、研究背景

化学学科核心素养的提出，要求化学教学摆脱知识和技能本位，在原有三维目标理论的基础上，更加重视学科观念、学科思维、科学探究、责任意识的培养。与课时教学设计相比，立足单元的教学设计能帮助教师摆脱一课一时的限制，从更高、更整体、更系统的角度思考教学内容，促使教师从关注知识到关注素养。在设计单元教学时，大到教学目标、教学策略的确定，小到教学流程的处理，如何摆脱知识本位？如何体现素养需求？如何使夯实双基和发展素养有机整合？笔者作了些研究。

二、基于学科核心素养的单元教学设计方法

在教学实践研究的基础上，笔者架构了如图1的基于学科核心素养的单元教学设计流程图。以高中新课标中化学学科核心素养的五个维度统领单元教学设计，重构单元教学目标，并紧扣教学目标和素养需求选择教学策略，进而设计教学流程。在设计教学流程时，以“问题链”“活动链”“素养链”为框架，通过问题链使思维可视化，引导学生的学习活动;通过活动链帮助学生建构知识的意义理解，发展学生的学科核心素养。所谓问题链由若干启发性或探索性的问题组成，其指向教学重难点的突破，是教学流程设计的重中之重，问题链应具有一定的思维容量、适宜的难度以及合理的梯度。

三、基于学科核心素养的单元教学设计实例

（人教版九年级化学第六单元“碳和碳的氧化物”的教学设计）

1.教材分析

“碳和碳的氧化物”单元是初中学生学习化学后接触的第一个元素及其化合物知识的单元，主要研究碳单质及其化合物的有关性质和用途，其内容特点有“四多”：物质种类多、物质性质用途多、化学实验多、化学方程式多，且各物质的性质有诸多异同点，物质问的关系较复杂。本单元将引导学生从单一物质的学习向一类物质的学习迈进，关键在于打通物质之间的联系，将知识结构化。从内容来看，本单元即是体验宏观辨识、微观探析、证据推理、科学探究的良好平台，又是培育创新意识和社会责任的优质载体。

2.学情分析

（1）学生通过氧气性质的学习，对化学学科研究某一具体物质的一般思路已有了初步认识。

（2）学生通过氧气制取的学习，已了解实验室制取某气体所要研究的内容。

（3）学生通过第三单元、第四单元的学习，已初步形成元素观、微粒观、分类观。

3.教学目标

本着发展学生的化学学科核心素养，为使单元教学目标紧扣这一目的，故以核心素养五个维度为框架，在此框架下重新思考单元教学内容与核心素养的关系，进而重构单元教学目标（见表1）。

4.教学策略

（1）以“科学探究”为基础，提高知识建构的有效性。

基于学科核心素养的教学强调学习的过程性，要求学生经历科学探究的过程，在过程中获取知识、发展能力、提高素养。不同于教师的灌输，这样的知识是学生主动建构的，是学生在真实复杂的实验情境中不断解决问题形成的，是灵活有意义的。本单元中可供学生科学探究的资源教多，如“碳的还原性”探究、“二氧化碳和水反应”探究、“实验室制二氧化碳反应原理”探究、“二氧化碳制取装置变形”探究等等。在教学设计时，教师不可拘泥于教材的实验安排，要本着发展学生思维、提高知识建构有效性的目的，根据科学探究的一般流程重构实验，设置真实的情境，利用层进性的问题启发诱思，使学生在探究中达成对知识的深度理解。例如，书本中“二氧化碳和水反应”的实验就能进行如图2的科学探究设计。

（2）以“对照比较”为框架，体验物质的多样性和统一性。

本单元中，碳元素可以形成金刚石、石墨、C60等不同单质，碳、氧元素可以形成一氧化碳和二氧化碳，这是丰富学生物质多样性认识的绝佳素材。物质的多样性表现为组成相同而结构和性质不同，是一种对立统一的辩证关系。因此，对于物质多样性的教学，宜采用“对照比较”的方法，用表格（见表2）引导学生梳理物质的异同点，帮助学生形成正确的认知。另外，氧气和二氧化碳的实验室制法的比较，有助于学生建构“实验室制取某气体”的研究模型。碳、氢气和一氧化碳虽是不同物质，但却都有可燃性和还原性。这些内容（见表3）都可用“对照比较”的方法进行整理，建立多角度多层次的联系，优化学生的知识结构。

（3）以“结构、性质、用途”为主线，感悟“宏微结合”的学科思维。

本单元为元素及其化合物知识单元，主要学习碳单质、一氧化碳、二氧化碳的性质及用途。在教学中，教师可以从实验探究入手，了解物质的性质，根据性质推测用途，根据性质反溯结构，形成“结构决定性质，性质决定用途”的教学主线（见图3）。如石墨性质的教学，可让学生拿出一支6B铅笔，在白纸上写字，用小刀削芯粉，用手捻芯粉，将铅笔芯接入电路。在“写”“削”过程中体验石墨的质软，在“捻”的过程中体验石墨的滑腻感，通过“灯亮”感知石墨的导电性。性质是桥梁，连接着结构和用途，串联起宏观和微观。后续围绕石墨的物理性质进行应用和溯因，则可顺利完成石墨用途和结构的教学。这样的教学浑然一体，既符合学生的认知规律，又蕴含着学科思维。

（4）以“物质转化”为抓手，打通物质间的联系，将知识结构化。

本单元的物质种类较多，物质的转化关系较复杂，这些转化关系不仅体现了物质各自的化学性质，还为物质的制备提供了理论支持。在教学中，教师可经常发现学生单一课题的化学方程式掌握得不错，但一到单元综合就出现“张冠李戴”、混淆不清的现象，这是学生的记忆缺少联结通道、知识碎片化的结果。因此单元整体教学就必须打通物质间的联系，使学生的知识得以结构化，那么最有效的方法就是用思维导图（见图4）帮助学生梳理物质间的转化关系。在教学中，我们可让学生从物质类别的角度回忆本单元学过的含碳元素的物质，如单质、氧化物、酸、盐，之后思考它们之间的转化关系并用箭头表示，接着要求学生以物质为中心联系各自的化学性质反思转化关系是否完整、转化方法有哪些，最后用化学方程式进行例证说明。

单元整体教学能使原本分散的知识系统化、结构化，教师要从化学学科核心素养培养的视角，从科学认知、化学实验和科学探究、科学与人文教育三个维度分析、梳理、把握教學内容，设计有思维容量的问题链，采用多样的教学策略，促成深度学习的发生。