牛彩霞 白光耀

摘要：?以“二氧化碳性質(zhì)”單元教學(xué)為例，從選定項目、確立學(xué)習(xí)目標(biāo)、挖掘?qū)嶋H問題及發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)、制定課時計劃等方面實施單元教學(xué)實踐。在分析海洋酸化的化學(xué)本質(zhì)、海洋酸化帶來的危害、提供解決辦法等任務(wù)完成過程中，學(xué)生從資料中提取和整合有效信息，分析和解釋實際問題的能力得以提升，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)獲得一定的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：?化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);?單元教學(xué);?二氧化碳

文章編號：?10056629（2021）07003306

中圖分類號：?G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?B

單元教學(xué)設(shè)計起源于20世紀(jì)初，它是指形成單元主題并籌劃教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程的設(shè)計。單元教學(xué)需要教師基于學(xué)科核心素養(yǎng)，確定建立知識點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，選用合適的主題，并設(shè)計若干課時完成進(jìn)階式的教學(xué)任務(wù)[1]。

目前，指向?qū)W生化學(xué)核心素養(yǎng)的單元教學(xué)設(shè)計仍處于發(fā)展時期，尤其是在初中化學(xué)教學(xué)中實施單元教學(xué)設(shè)計仍需要更多的探索和實踐。因此，筆者從自身教學(xué)實踐出發(fā)，以“二氧化碳性質(zhì)”的教學(xué)為例，實施單元教學(xué)設(shè)計實踐，闡明在初中階段實施促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的單元教學(xué)實踐路徑。

1?“二氧化碳性質(zhì)”單元教學(xué)設(shè)計思路

1.1?確定項目，構(gòu)建單元教學(xué)內(nèi)容

發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)，展開學(xué)習(xí)活動，都離不開單元教學(xué)內(nèi)容。構(gòu)建單元教學(xué)內(nèi)容要從三方面出發(fā)：?一是關(guān)注化學(xué)問題，形成具備邏輯的知識結(jié)構(gòu);二是關(guān)注化學(xué)問題的認(rèn)識思路和方法;三是明確單元教學(xué)中需要滲透的學(xué)科核心素養(yǎng)。

單元教學(xué)設(shè)計的整體性、系統(tǒng)性和進(jìn)階性能促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。在以往的教學(xué)中，“二氧化碳性質(zhì)”以幾個獨(dú)立的實驗進(jìn)行展開，學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象總結(jié)出二氧化碳的性質(zhì)。學(xué)生往往只關(guān)注學(xué)科知識本身，而不能順利地進(jìn)行實際問題的分析和解決。因此，選定合適的項目進(jìn)行單元教學(xué)，能夠幫助學(xué)生在形成知識的同時，也形成分析和解決實際問題的思路和方法，使核心素養(yǎng)得到落實。

“拯救酸化的海洋”這一案例具有豐富的教學(xué)價值（見圖1）。海洋酸化是CO2帶來的一個社會問題，造成這一現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)與CO2化學(xué)性質(zhì)息息相關(guān)。當(dāng)大氣中CO2含量升高時，CO2被海水吸收并與H2O反應(yīng)生H2CO3，引起海水酸性增強(qiáng)。海水酸化帶來的危害之一是珊瑚礁的消失，珊瑚礁的主要成分是CaCO3，在酸化的海洋中，CO2參與反應(yīng)，使CaCO3轉(zhuǎn)化成可溶于水的Ca（HCO3）2，引起珊瑚外殼溶解。為拯救酸化的海洋，主要從CO2減排和CO2利用兩個角度考慮，在CO2的實際應(yīng)用中又涉及CO2的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。在探索海洋酸化和珊瑚礁消失的化學(xué)本質(zhì)的過程中，學(xué)生結(jié)合閱讀材料，提取整合信息，設(shè)計探究實驗，分析和解決實際問題的能力得到提高。在合理利用CO2的環(huán)節(jié)，學(xué)生逐漸建立物質(zhì)的性質(zhì)、用途或現(xiàn)象之間的關(guān)系，形成物質(zhì)觀和合理利用物質(zhì)性質(zhì)的觀念。通過該項目的學(xué)習(xí)，學(xué)生的元素守恒、控制變量等化學(xué)思想得到應(yīng)用和發(fā)展，變化觀念、證據(jù)推理、科學(xué)探究、社會責(zé)任等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到充分落實。

1.2?確立單元教學(xué)目標(biāo)

二氧化碳是“身邊的化學(xué)物質(zhì)”主題下的典型代表物之一，在初中化學(xué)知識體系中占有重要位置?！读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》指出“身邊的化學(xué)物質(zhì)主題的教學(xué)要注重從日常生活和生產(chǎn)中選取學(xué)生熟悉的素材，注重引導(dǎo)學(xué)生通過觀察和實驗探究活動，認(rèn)識物質(zhì)及其變化，體驗化學(xué)之美，認(rèn)識學(xué)習(xí)化學(xué)的重要意義”。基于課標(biāo)及核心素養(yǎng)，形成單元教學(xué)目標(biāo)如下[2]：

（1）?能閱讀材料，提取核心問題，選定并拆解研究項目，形成“是什么（化學(xué)實質(zhì)）、為什么（形成原理）、帶來什么影響（正面、負(fù)面）、如何解決（結(jié)合原理及影響確定方案）”的系統(tǒng)解決問題的思路。

（2）?能依據(jù)探究實驗的一般過程對海洋酸化的本質(zhì)進(jìn)行探究，利用資料信息設(shè)計方案，分析實驗結(jié)果并得出結(jié)論，掌握CO2相關(guān)性質(zhì)。

（3）?能依據(jù)實驗現(xiàn)象、資料信息及元素守恒等化學(xué)思想推測完成陌生方程式的書寫，進(jìn)一步利用CO2性質(zhì)解釋生活現(xiàn)象。

（4）?能結(jié)合閱讀材料，體會CO2在實際生活中的應(yīng)用，并根據(jù)應(yīng)用推測體會CO2的性質(zhì)，建立物質(zhì)的性質(zhì)、用途或現(xiàn)象之間的關(guān)系，形成物質(zhì)觀和合理利用物質(zhì)性質(zhì)的觀念。

（5）?學(xué)會辯證地看待問題，分析和解決化學(xué)問題的能力得到提高，變化觀念、證據(jù)推理、科學(xué)探究、社會責(zé)任等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到充分落實[3]。

1.3?分析學(xué)習(xí)起點(diǎn)

在本單元教學(xué)之前，學(xué)生已具備一些零散的知識，如知道檢驗二氧化碳用澄清石灰水、二氧化碳不可燃且不支持燃燒、二氧化碳是光合作用的原料等。在氧氣的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已初步了解研究物質(zhì)的角度，如來源、性質(zhì)、應(yīng)用等。在以往的學(xué)習(xí)實踐中，學(xué)生已初步具備了基于實驗研究物質(zhì)性質(zhì)的能力，能夠?qū)l件探究型實驗進(jìn)行簡單設(shè)計，并根據(jù)實驗證據(jù)推得實驗結(jié)論。但是，對于較復(fù)雜實驗的探究仍然缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕谧兞靠刂频脑O(shè)計方案進(jìn)行研究的能力[4]。

1.4?確立學(xué)習(xí)認(rèn)識思路

基于此，設(shè)計了如圖2所示的單元教學(xué)流程，讓學(xué)生選定項目、拆分項目并解決問題，在此過程中，學(xué)生逐漸形成解決問題的一般方法和思路。通過對二氧化碳的學(xué)習(xí)，確立系統(tǒng)研究物質(zhì)的角度，獲得解決環(huán)境問題的基本思路，形成保護(hù)環(huán)境的觀念和意識。同時，提高基于控制變量的設(shè)計實驗進(jìn)行研究的能力。

2?單元教學(xué)設(shè)計案例實施過程

2.1?海洋酸化探秘（課時1）

[教師]教師播放海洋圖片，介紹我們的地球表面有2/3被海洋覆蓋，海洋對于我們的生活有很多貢獻(xiàn)。但是，面臨著很多問題，如海洋酸化，如何解決？

[學(xué)生]依據(jù)驅(qū)動性問題，選定研究項目為拯救酸化的海洋，并將研究項目進(jìn)行拆解，確定子項目：?（1）海洋酸化探秘;（2）海洋酸化帶來的危害;（3）海洋酸化的解決措施。

[學(xué)生]閱讀資料，提取與海洋酸化相關(guān)信息：?海洋酸化是指由于海洋吸收大氣中過量的CO2，導(dǎo)致海水逐漸變酸。

[學(xué)生]提出問題：?什么是酸？

[教師]提供資料：

（1）?酸是一類化合物，常見的酸有硫酸、硝酸、醋酸等，它們能使紫色石蕊溶液變色。

（2）?實驗室中可用pH衡量酸的多與少。溶液中酸的量越多，溶液的pH越小。

[教師]發(fā)布任務(wù)：?設(shè)計實驗探究海水酸化的化學(xué)本質(zhì)。

[學(xué)生]提出猜想：?海水酸化的化學(xué)本質(zhì)是H2O和CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了一種新物質(zhì)——酸。

[學(xué)生]小組活動，設(shè)計方案證實猜想。

[教師]組織學(xué)生匯報設(shè)計成果，并優(yōu)化確定實驗內(nèi)容，如表1所示。

[教師]點(diǎn)評幾種實驗方案的優(yōu)缺點(diǎn)。方案1和方案2將表1中的四項實驗內(nèi)容分別進(jìn)行了驗證，方案3和方案4，將四項實驗內(nèi)容適當(dāng)進(jìn)行合并，節(jié)省實驗用品，減少實驗步驟，更易于操作。

[教師]肯定學(xué)生的實驗結(jié)論。進(jìn)一步指出，經(jīng)科學(xué)證實，H2O和CO2生成的酸為H2CO3。

[學(xué)生]完成化學(xué)方程式：

[教師]補(bǔ)充實驗：?用吹風(fēng)機(jī)將變紅的石蕊試紙吹干，試紙又恢復(fù)為紫色。

[學(xué)生]再次體會H2CO3的存在及H2CO3的不穩(wěn)定性，寫出化學(xué)方程式：

[教師]總結(jié)上述研究過程，確定是CO2與H2O生成的H2CO3導(dǎo)致海水變酸，這是從定性角度進(jìn)行研究。提問：?如何定量地描述海水變酸的程度呢？

[學(xué)生]閱讀資料，找出定量地描述海水變酸程度的方法：?測海水pH，其值越小，酸性越強(qiáng)。

[教師]演示實驗：?模擬海水酸化實驗（見圖3）。

[學(xué)生]匯報現(xiàn)象，無CO2通入時，水的pH不變，隨CO2的通入，體系的pH在下降。結(jié)合資料，得出結(jié)論：?CO2與H2O反應(yīng)生成H2CO3，體系pH下降，這是海水酸化的化學(xué)本質(zhì)。

[教師]提問：?溶于水的CO2是否都與H2O反應(yīng)生成了H2CO3？

[學(xué)生]閱讀資料，分析數(shù)據(jù)，確定溶于水的CO2只有一部分參與反應(yīng)，因為圖中顯示，海水中存在CO2。海水中CO2的濃度隨大氣中CO2的濃度增加而增加，也說明CO2在水中的溶解有一定限度。

[學(xué)生]在教師輔助下，畫出CO2被海水吸收后的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖（見圖4），體會海水中存在的粒子有CO2、?H2CO3、?H2O等。

[教師]引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)探究實驗的一般方法：?提出猜想（結(jié)合陌生信息、關(guān)注物質(zhì)環(huán)境、利用元素守恒）→設(shè)計實驗內(nèi)容（全面考慮物質(zhì)、設(shè)計對照實驗、明確設(shè)計意圖）→實施實驗方案（可依據(jù)節(jié)約便捷等原則優(yōu)化）→觀察實驗現(xiàn)象（事實證據(jù)）→得出結(jié)論。

設(shè)計意圖：?通過對閱讀材料中信息的提取整合以及探究過程，了解海洋酸化的化學(xué)本質(zhì);充分利用對比思想和證偽原則對海洋酸化的化學(xué)本質(zhì)進(jìn)行定性描述;再借助信息和模擬實驗，對海洋酸化的化學(xué)本質(zhì)進(jìn)行定量描述。讓學(xué)生充分體會由定性到定量的化學(xué)思想方法在實際問題解決中的應(yīng)用。變化觀念、證據(jù)推理、科學(xué)探究的化學(xué)核心素養(yǎng)得到進(jìn)一步發(fā)展。

2.2?海洋酸化帶來的危害及解決措施（課時2）

2.2.1?海洋酸化帶來的危害

[學(xué)生]閱讀資料，提取海洋酸化帶來的影響：?珊瑚和軟體動物等長有堅硬外殼（主要成分是碳酸鈣）的生物，因為外殼溶解而難以生存。

[教師]演示實驗：?模擬珊瑚外殼溶解實驗（見圖5）。

[學(xué)生]觀察到：?隨著CO2的不斷通入，澄清石灰水先變渾濁，后又變澄清，深刻體會在海洋酸化情況下，珊瑚外殼會溶解。同時提出問題：?溶解后生成了什么物質(zhì)？

[教師]提供資料：

珊瑚外殼溶解時發(fā)生了化合反應(yīng)。

[學(xué)生]結(jié)合資料，利用元素守恒思想及已有基礎(chǔ)知識，完成化學(xué)方程式：

設(shè)計意圖：?根據(jù)閱讀資料獲取海洋酸化帶來危害的信息，結(jié)合模擬實驗和已有知識基礎(chǔ)，探尋珊瑚消失的化學(xué)本質(zhì)。學(xué)生根據(jù)元素守恒思想及相關(guān)信息，能夠正確寫出化學(xué)方程式，用正確的化學(xué)術(shù)語解釋化學(xué)問題的能力得到提升。

2.2.2?海洋酸化的解決措施

[學(xué)生]小組討論，提出海洋酸化的解決措施有兩個方向：?一是源頭上減少碳排放;二是增加對二氧化碳的吸收。

[教師]發(fā)布任務(wù)1：?如何從源頭上減少碳排放？

[學(xué)生]含碳元素的燃料燃燒可產(chǎn)生CO2，因此使用清潔能源、出行多使用公共交通工具、減少私家車使用、減少含碳燃料的使用、減少一次性塑料袋的使用等均可減少CO2的排放。

[教師]發(fā)布任務(wù)2：?如何增加對二氧化碳的吸收？

[學(xué)生]利用二氧化碳不同性質(zhì)（如與水反應(yīng)、與堿反應(yīng)等）進(jìn)行吸收，吸收后還可以“變廢為寶”，加以利用。

[教師]發(fā)布任務(wù)3：?閱讀CO2在實際生活中的應(yīng)用或影響，指出分別體現(xiàn)了CO2的哪些性質(zhì)并提出相應(yīng)的吸收方式。

[學(xué)生]小組討論，閱讀材料，體會CO2性質(zhì)與應(yīng)用之間的聯(lián)系，尋找相應(yīng)的吸收方式。

[教師]組織學(xué)生匯報交流（見圖6）。

設(shè)計意圖：?學(xué)生通過閱讀CO2在實際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用或影響，提煉CO2的相關(guān)性質(zhì)，提出合理的揚(yáng)長避短方法，逐漸形成“應(yīng)用體現(xiàn)性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的物質(zhì)觀念。在化學(xué)性質(zhì)③和化學(xué)性質(zhì)②中，利用同一性質(zhì)，既可以產(chǎn)生不利影響，也可以服務(wù)于人類的生產(chǎn)生活。學(xué)生通過這樣的總結(jié)和對比，學(xué)會辯證地認(rèn)識物質(zhì)，形成揚(yáng)長避短、合理利用物質(zhì)的觀念。

3?單元教學(xué)設(shè)計案例反思

基于課程標(biāo)準(zhǔn)，整合閱讀資料，選取“拯救酸化的海洋”為項目進(jìn)行初三化學(xué)CO2的性質(zhì)探究。在探究海洋酸化本質(zhì)過程中，學(xué)生興趣濃厚，參與度極高。通過方案設(shè)計、討論、修正、實施，最終分析實驗現(xiàn)象認(rèn)識海洋酸化的本質(zhì)，并能用化學(xué)用語（化學(xué)方程式）進(jìn)行精準(zhǔn)表達(dá)。學(xué)生結(jié)合資料獲取CO2在實際生活中的應(yīng)用，準(zhǔn)確建立應(yīng)用（影響）、性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)，充分體會到事物的兩面性。整個任務(wù)完成過程中，學(xué)生獲取信息、解決實際問題的能力得到提高，系統(tǒng)研究問題的思路和方法得以形成。課后以“我為二氧化碳作代言”進(jìn)行單元教學(xué)效果的檢驗，85%的學(xué)生能夠從二氧化碳的來源、應(yīng)用（影響）等方面進(jìn)行介紹，并關(guān)注到二氧化碳性質(zhì)和應(yīng)用（影響）之間的關(guān)系，并從正反兩方面認(rèn)識二氧化碳，單元教學(xué)目標(biāo)基本完成。

參考文獻(xiàn)：

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[2][3]楊玉琴，?倪娟.?學(xué)科核心素養(yǎng)視域下的教學(xué)目標(biāo)：?科學(xué)研制與準(zhǔn)確表達(dá)[J].?化學(xué)教學(xué)，?2019，?（3）：?3～7.

[4]楊玉琴.?核心素養(yǎng)視域下的單元教學(xué)設(shè)計：?內(nèi)涵解析及基本框架[J].?化學(xué)教學(xué)，?2020，?（5）：?3～8，?15.