“铁及其化合物”单元教学实践与追踪评价

朱成东 徐泓 吴宣东

摘要：以人教版教材“铁及其化合物”相关内容为基础，开展“走近‘补铁剂”单元教学设计和实践活动，并在此基础上通过访谈、调查问卷和测试等方式对单元教学效果进行实证性追踪评价，发现单元教学在提高学生课堂学习的专注度、发展学生学科核心素养、改变教师教学行为和学生学习方式等方面，较传统的碎片化知识解析的教学方式具有较明显的优势。

关键词：单元教学;设计;实践;追踪评价

文章编号：1008-0546（2022）09-0020-06中图分类号：G632.41文献标识码：B

《普通高中化学课程标准（2017年版）》倡导：教师在化学教学与评价中应紧紧围绕“发展学生化学学科核心素养”这一主旨，优化教学过程，有效提高教学质量，发展素质教育，落实立德树人根本任务。[1]这就要求：教学设计的单位应从具体的知识点走向相对完整的学习单元，[2]即以明确的学科核心素养目标为导向，依据教材内容、学生生活和学习经验重新组织一系列学习活动。教学实施的重点从关注知识点的解析走向关注学科核心素养的塑造。为增进省域内高中化学教师对单元教学的理解和认同，安徽省教育科学研究院以教育部安徽省化学学科教研基地为依托，确立了分布于全省各地市的21所实验校，结合高中化学新教材的使用，有计划地在省域内系统开展“普通高中化学基于素养导向的单元教学研讨活动”。我们选择人教版必修第一册“铁及其化合物”为主题，通过组织教师对该单元教学课例的系列集体备课、研讨和面向全省的公开展示活动，以及对学生学习效果的追踪评价，积极探索素养导向下高中化学单元教学和素养表现评价方式。教学实践和追踪评价既加深了教师对素养导向下单元教学的直观感受和体验，为有效实施新课标和新教材，转变教师教学观念和教学行为进行了有益的尝试;也丰富了区域内教研活动的内容和组织形式，为积极开展基于教研基地的深度教研，提升教師专业水平探索了新的路径。现围绕该单元教学课例开发过程中的教学实践、教研方式，以及实施效果的追踪评价进行回顾和总结，以期引发同行对单元教学的深入研究和探讨。

一、单元整体设计

随着新课标和新教材的实施，实现由传统的“知识解析的碎片式”教学向新课程要求的“素养导向的整体化”教学的课堂转型已经迫在眉睫。为真正触动并引起广大教师对如何落实核心素养的课堂教学改革的关注，我们从已被学界普遍形成共识并被很多先行者践行的单元教学入手，通过组织部分骨干教师形成团队开发出具有典型性和示范性的课例，影响并带动更多教师参与到这一轮的课程改革中，让核心素养真正“落地”。为此，团队成员在大量研读有关单元教学理论文献、学习课程标准和教材、观摩优秀单元教学课例的基础上，通过线上和线下、团队教师的研磨，形成了融入我们自身理解、符合教学实际的单元教学课例，并在公开展示活动中得到相关专家和观摩教师的认可。

1.单元学习主题的确定和单元教学设计思路

单元的确定应该依据课程标准、教材和学情，一个单元就是一个学习事件、一个完整的学习故事。[3]为此，我们的思路是：首先，确定课程标准中必修课程主题2“常见的无机物及其应用”中的“铁及其化合物”为单元主题，明确单元的学科大概念：元素观、分类观和转化观，并具化相关的内容要求、学业要求（见表1）。

其次，研究该主题在教材（人民教育出版社2019年版高中化学第一册）中的具体内容及呈现方式，并建立知识点与学科大概念间的联系，厘清本单元的知识层级关系（见图1）。第三，调研教学对象的认知基础和始能状态，通过问卷和访谈发现学生对元素化合物的学习单纯依赖于记忆，导致知识的碎片化;同时传统教学中本内容的学习往往存在“重知识轻能力的被动学习容易走入单纯的记忆误区、重动手轻思维的实验容易形式化、重细节轻整合的教学容易导致学时紧张”[4]等问题。最后，综合考虑上述因素，结合选择的情境素材对相关内容进行重新整合，规划课时安排并进行单元和课时教学设计。

2.单元教学情境的选择和单元学习内容分析

指向素养的学习是有真实情境与任务介入的真实学习，只有在真实情境下运用某种或多种知识完成特定的任务，才能评估关键能力、必备品格和价值观念。[5]我们在准备本次单元教学活动的一开始，就把重点放在：选择什么样的素材创设一个真实而完整的教学情境将整个单元的教学串联起来？如何确定各课时的教学主题和教学目标？如何设计多样化、进阶式的学习任务？最后，基于对学习内容及其承载的学科价值的整体考虑，我们选择了较为熟悉的“补铁剂”为贯穿整个单元的大情境，确定了“走近‘补铁剂”的单元主题名称，具体以燕麦中的铁、第一代补铁剂（硫酸亚铁）、第二代补铁剂（如乳酸亚铁等）等创设课时情境。具体涵盖的核心化学知识、化学观念及其化学学科思想方法、化学学科价值见表2。

3.单元教学目标的设计及单元整体规划

（1）单元和课时教学目标

基于上述分析，设计本单元和课时的教学目标见表3。

（2）单元整体规划

为更好地整合教学内容，将教材第二节“金属材料”中的第一部分内容“铁合金”与第一节中导入部分的“铁的存在和我国古代冶铁史”以微课的形式融入本单元的教学中。微课设计从考古工作者的视角，以中国古代冶铁史为主要线索，通过我国古代不同时期铁制品及性质的介绍，引导学生在学习有关铁合金的知识的过程中，渗透“结构决定性质、功能决定应用”的学科观念;了解铁器的冶炼与应用对人类社会的发展起到重大作用，同时在有关“铁制品”的介绍中感受化学学科的社会价值和璀璨的中华文化，增强学生文化自信，同时也为引入本单元第一课时的教学奠定基础。其他内容规划到3课时的教学中，即针对不同“补铁剂”，分别围绕其成分认识铁的各类化合物，并初步构建铁的价类二维图;围绕其性质的探究认识铁的物质之间的转化，并掌握变价元素的学习方法;围绕其检验和制备运用已有知识和方法解决简单实际问题，具体见图2。

二、单元教学效果追踪评价

在进行单元整体设计的基础上，来自实验校的孙永妹、俞陈丽和盛俭发老师采取借班（下文称为“实验班”）上课的方式进行了教学实践。为准确了解单元教学实施的效果，我们通过课后对部分学生的访谈、设计问卷开展调查和期末测试中设计相关内容的试题测评等多种方式进行了追踪评价。

1.课后对部分学生的访谈

为及时了解学生在教学实施过程中的感受和意见，课后我们随机选取了几位同学进行了访谈。

（1）访谈目的与内容

访谈目的：初步评估3课时单元整体教学的效果;对学生参与学习的情意因素、自我效能感进行质性评估;搜集进一步改进教学设计的信息。

访谈内容：主要提供以下几个话题，从这一个单元3课时的课堂教学中学到了哪些？教师的哪些方式或方法给你留下深刻印象？与日常化学课相比，自我感受（如从投入程度、学习态度或效率等）有什么不同？学习过程中还有哪些困惑？

（2）学生反馈

参与访谈的同学几乎一致表达了对整个3节课的内容和形式“非常感兴趣”“与以前相比在课堂上精力更集中了”，不仅学习了铁单质以及不同价态铁的化合物的性质，还普遍感受3位老师都在利用价类二维图引导他们“使学习更加有系统”。在谈到“留下深刻印象”的话题时，同学们一方面都谈到利用含铁的燕麦、药片（硫酸亚铁片）和菠菜做实验很有趣;另一方面也都一致提到“价类二维图”，谈到从类别和价态角度学习铁元素及其化合物知识给他们带来的不一样感受和积极体验。学生在交流上也由最初的拘谨、沉闷变得主动、兴奋和乐于表达，反映了引导学生“丰富认识物质的思路和方法”单元教学目标的初步达成。如同学甲表示“感觉这样图示很新鲜，每节课都在围绕它，让我对各类含铁物质学习变得有条理。”也有同学提到一些学习细节，如同学乙谈到第一课时学习铁与水蒸气反应的体会时，说道“要是以前，自己肯定只是背一下反应的方程式就完了，但课堂上老师先是让他们对铁与水的反应产物进行猜测，把以前学过的钠与水的反应，还有金属活动性都联系起来了，并通过实验的方法证明产物是氢气不是氧气，是四氧化三铁不是氢氧化铁或氧化亚铁等，再让我们来写方程式，印象更深了。”这些都反映了单元教学给学生带来了积极的情感体验，提高了学生参与课堂学习的投入度和专注度，为“让学习真正发生”提供了基础。同时也体现了模型认知、证据推理等学科素养在教学中的有效渗透。在谈到“学习困惑”时，有同学提到“茶水中加硫酸亚铁药片颜色为什么会变深”等知识性问题。这也提醒我们在后续教学中应进一步围绕核心知识优化设计，避免超出学生认知基础和单元核心内容以外知识的出现。

2.一周后对平行班的问卷调查

由于接受访谈的同学有限，个别的访谈不能全面反映学生的学习状况，我们又设计了一份问卷，选择与实验班日常由同一化学教师执教、中考成绩和男女比例基本相同的平行班為对照班。设置变量为：该单元内容的教学方式，即对照班仍由原授课教师按传统方式组织教学;而实验班由3位教师采取上述单元教学设计组织授课，一周后利用书面问卷对两个班级同时进行调查，试图通过实证的方式了解单元教学与传统教学方式相比，会给学生带来哪些变化。

（1）调查目的

定量比较两种不同教学方式，评价学生掌握有关铁及其化合物核心知识的差异程度;了解两种不同教学方式对学生学习铁及其化合物的学习方法的影响。

（2）调查内容

问卷由1道选择题、3道填空题和2道简答题组成，前5题均为以核心知识和学科素养为考查目标，每题赋分为5分，多为开放性或半开放性问题。如第1题为“写出不少于10种含铁物质的化学式”;第3题为“写出Fe→FeSO4、Fe→Fe3O4的化学方程式”。1-4题主要评价学生有关基础核心知识的掌握和理解情况。其中第4题直接引用人教版教材第一册72页第5题，主要考查Fe2+的还原性、Fe3+的氧化性、设计简单实验方案和用化学方程式表征熟悉反应的水平。第5题以铁盐制备高铁酸盐为情境，从提供的几种试剂中作出选择并说明理由，以此评价学生迁移和应用能力。第6题以“在‘铁及其化合物这节内容的课堂教学中，哪些教学内容或学习方法给你留下的印象最深刻？请依次至少写出3点”开放式设问，主要测评学生在学习方法上的感悟情况。

（3）调查结果分析

由2位教师对调查前5题进行独立评分，取平均分后统计两个班的成绩见表4。1～4题所考查的基础核心知识掌握程度，两个班均分无明显差异，分差最大的是第4题仅相差0.22分;第3题对照班的均分甚至高于实验班。第5题对应用能力的考查分差则达到0.44分，实验班优于对照班。但从学生的具体回答看，明显存在差异，如第1题虽然两个班化学式书写的正确率相当，但从书写含铁物质化学式的规律看，实验班更体现了分类意识;又如第3题要求写出Fe→Fe3O4的化学方程式，同样两个班的正确率相差不大，对照班写得更多的是铁与氧气反应的方程式，而实验班写得更多的是铁与水蒸气反应的方程式，说明实验班同学对新知识的接受更快。但通过对前5题的t检验，P=0.432>0.05，说明从知识的掌握程度和知识应用能力看，单元教学与传统方法差异不大。

依据第6题的学生回答内容统计，两个班同学表现了较明显的差异（图3和图4分别是对照班和实验班学生的典型回答）。对照班学生认为教学中印象深刻的内容或学习方式排前三位的依次是：课堂实验、记忆方程式、对比方法（如不同的氧化物放在一起对比），分别占比为56.8%、36.4%、15.9%。实验班则依次是：学习内容与生活相联系、实验活动、价类二维图（或如图3所示红框内类似的表述），分别占比为52.4%、45.2%、42.9%。学生的表述可能有不同，但基本反映了单元教学给学生在学习铁及化合物的方法上带来的积极影响。从该问题的回答统计中也不难得出：前面1、3等题中，学生对相关化学方程式的表述正确率虽然相差不大，但对照班获取成绩的途径主要是靠记忆和背诵等低阶思维活动，而实验班则主要是借助理解和迁移等高阶思维活动的方式达成。

3.期末时对平行班的测试评价

为测试较长时间后学生对铁及其化合物单元的学习效果，我们在期末调研测试中围绕本单元的内容设计了3道试题，对学生的知识掌握和能力水平进行追踪评价，试图通过与对照班的成绩比较，进一步了解单元教学的实施效果。

（1）测试目的

单元教学目标的达成度如何？与教师传统采用的“偏重记忆和训练的知识点解析”方式相比，采取单元教学方式是否会影响学生的考试成绩？单元教学如何更有效地对学生核心素养水平进行测试等。

（2）測试内容设计

围绕本单元的知识和素养要求编制了2道选择题和1道综合题，分值占比分别为6%和11%。其中第12题和13题为选择题，主要是以钠和氯及其化合物的价类二维图创设问题情境。第12题要求学生从类别和价态两个不同视角对熟悉、常见钠和氯元素的化合物进行辨识和关联，着重考查物质分类、符号表征等学科素养，达到课标中学业质量水平“2-2能从不同角度对典型物质及其主要变化进行分类”要求。第13题以选择二维图中学生相对陌生的ClO2为研究对象，要求学生建立Cl2向ClO2的转化关系，并结合氧化还原反应知识和题给信息“Cl2氧化NaClO2生成ClO2”，分析和预测反应的另一产物，考查运用氧化还原反应的理论模型推测物质变化的学科素养，处于学业质量水平“2-3根据已有经验和资料作出预测”要求。第22题以黑木耳中铁元素检测的实验流程图为情境，选择铁元素的检验、物质的分离、物质的量计算等知识为载体，从定性和定量两个方面考查学生利用物质性质、概念、实验等核心知识，经过多角度分析、系统推理解决相对陌生和较复杂问题的能力，具有较强的综合性，达到学业质量水平“3-3能基于现象和数据进行分析推理得出合理结论”要求。

（3）测试结果分析

选择上文2.2提到的两个平行班统测统改后的成绩进行分析见表5。总成绩对照班高于实验班1.68分，实验班在12题和13题上的均分与对照班基本相当，22题虽然实验班均分低于对照班0.56分，通过t检验p值均小于0.95，说明单元教学虽然在记忆用训练的时间上比传统方式要少，但成绩并无显著性差异。第12题和13题的数据还说明单元教学方式对学生的学习理解和实践应用能力略优于传统方式，单元教学对在发展学生宏观辨识和模型认知等素养具有一定的积极作用。通过对两个平行班在第22题得分上的进一步分析发现，二者在该题的高分段比例几乎一致，只是在低分段上实验班多于对照班，且实验班学生丢分主要在综合物质的量计算这一内容的小题，说明该题得分的差异并非由本单元教学导致，而是由于有关“物质的量”内容的教学所致。

三、结语

通过本单元的教学实践以及访谈、调查、测试等形式的实证性追踪评价，可以发现单元教学在提高学生课堂学习的专注度、发展学生学科核心素养、改变教师教学行为和学生学习方式等方面均具有较明显的优势。具体表现在本单元教学中：丰富、真实的情境素材，大大改善了多数学生原有对元素学习“枯燥繁杂、机械记忆”的不良体验，使学生能更主动、积极地参与到课堂学习中，为培育学生核心素养奠定了基础;整体化、进阶性的任务设计，不断提升了学生的思维品质，使学生从低水平的识记和辨识转向高水平的应用和迁移，为发展学生核心素养创造了机会;多样化的活动实施和多层次的问题设置，有效提高了学生的学习效果，使学生无论是在核心知识的理解、学科能力的发展，还是在学习态度和方式的转变上，都取得了较好的成效，为评价学生学科核心素养水平提供了可能。

当然，由于本单元教学只是一次针对铁及其化合物的相对独立的实践性活动，教学范围也具有一定的局限性，其实施效果还有待于更全面地实施单元教学后的检验。此外，在单元整体设计、问卷内容和方式、测试试题编制的科学性，以及实验变量控制等方面还需要在今后的教学实践和研究中进一步改进和完善。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]卢明，崔允漷.指向学科核心素养进阶校长课程领导力[N].中国教育报，2020-6-10（5）.

[3]崔允漷.如何开展指向学科核心素养的大单元设计[J].北京教育，2019（2）：11-15.

[4]侯丽丽，等.基于学生核心素养培养的元素化合物教学研究[J].化学教学，2019（07）：44-46.

[5]崔允漷.学科核心素养呼唤大单元教学设计[J].上海教育科研，2019（4）：1.