蔡輝舞 洪茲田 王鋒

摘要：單元教學是激發(fā)課堂教學方式轉(zhuǎn)型的一個支點。素養(yǎng)為本的單元備課，從課程標準到素養(yǎng)目標的定位，從核心素養(yǎng)達成的起點、注意點和延伸點的分析，從單元教學策略的研究到單元課時具體活動設(shè)計的構(gòu)想與呈現(xiàn)，不僅促進了單元核心知識的建構(gòu)，而且有效落實了化學核心素養(yǎng)的培育和發(fā)展。以“碳和碳的氧化物”單元為例，例析核心素養(yǎng)視域下的初中化學教材單元整體備課的實施流程。

關(guān)鍵詞：教材單元;單元整體備課;核心素養(yǎng);碳和碳的氧化物

文章編號：1008-0546（2022）06-0022-06

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.06.005

學科教育的本質(zhì)是讓學生通過學科知識的學習培育學生未來發(fā)展所需的素養(yǎng)。學科核心素養(yǎng)是每名學生獲得成功生活、適應個人終生發(fā)展和社會發(fā)展所不可或缺的共同素養(yǎng)[1]。指向核心素養(yǎng)的教學備課以宏觀層面的大觀念統(tǒng)領(lǐng)化學知識、觀念與素養(yǎng)，以中觀層面規(guī)劃設(shè)計單元教學內(nèi)容的整體實施，以微觀層面聚焦課時教學內(nèi)容的教育功能與價值，精淮對接課堂教學轉(zhuǎn)型與學科素養(yǎng)提升[2]。實施單元教學是落實學科育人和素養(yǎng)落地的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是激發(fā)課堂教學方式轉(zhuǎn)型的一個支點。單元整體備課是以學科核心素養(yǎng)為導向，從單元整體內(nèi)容出發(fā)，厘清教學素養(yǎng)目標，摸清學生素養(yǎng)提升點和延伸點，設(shè)計有利于學生深度體驗的若干學習活動，探討突破重難點內(nèi)容的教學策略和方式，綜合構(gòu)想教學設(shè)計各要素并進行整體規(guī)劃的備課過程。化學學科中的“單元”通常分為教材單元（即教材章節(jié)中的單元）和主題單元（比如參考課標主題、基于特定化學問題、基于專項能力等構(gòu)建的單元）兩大類。基于教材單元的整體備課是當前新課教學中落實學科核心素養(yǎng)常用的備課方式。通過把單元內(nèi)部各階段、各課時的教學置于整個教材單元系統(tǒng)中，揭示并幫助學生體會各部分教學內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，理解學科內(nèi)容和學習過程中承載的核心素養(yǎng)目標。

一、“教材單元”整體備課的實施范式（圖1）[3]

二、“教材單元”整體備課的實施過程——以“碳和碳的氧化物”單元為例

1.單元內(nèi)容梳理

在課程標準中，關(guān)于碳和碳的氧化物是分散提出的，但出于全書體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計，對于碳及碳的氧化物的學習，人教版九年級教材采取了集中編排和處理的方式。從教材內(nèi)容的時代性、反映學科發(fā)展科技前沿的角度，集中介紹了豐富多彩的各種碳單質(zhì)，進而認識物質(zhì)存在的多樣性和用途的廣泛性。碳的氧化物（CO和CO2）是重要的元素化合物內(nèi)容，與學生日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)。以實驗探究作為學習的重要方式，引導學生進一步從化學視角掌握研究物質(zhì)的方法。制取氣體的實驗技能是初中化學實驗的重點和難點，在實驗室制取O2的基礎(chǔ)上，探究CO2的實驗室制取的反應原理和實驗裝置的問題，建模制取氣體的研究思路。通過學習倡導“低碳行動”，增強對自然和社會的責任感。

（1）課程標準及實施建議（表1）

①本單元可供選擇的學習情境素材

溫室效應;金剛石、石墨和C60;石灰?guī)r溶洞和鐘乳石;用石灰石或貝殼燒制生石灰;吸煙者的肺部病理照片、錄像或圖片……

②單元知識內(nèi)容結(jié)構(gòu)（圖2）

（2）單元教學核心素養(yǎng)目標解讀

①教學目標梳理（表2）

②單元學習目標

本單元大多采用演示實驗，通過觀察、記錄、歸納、比較等活動，幫助學生生動形象地認識物質(zhì)及其變化的宏觀事實性知識。通過引導學生對事實性知識背后的化學學科方法和觀念的思考、分析、討論、綜合等活動，體會事實性知識背后的化學學科觀念，如“物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”等，把握物質(zhì)變化及其相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律，形成學習研究物質(zhì)的相關(guān)知識（比如組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制法、存在及用途等）及其相互聯(lián)系的方法。學生實驗以碳單質(zhì)、CO、CO2性質(zhì)探究和CO2的實驗室制取與檢驗為探究活動載體，經(jīng)歷“提出問題→設(shè)計實驗驗證→進行實驗探究→實驗結(jié)果分析一交流與反思”的探究過程，體驗科學研究的方法和途徑，養(yǎng)成科學態(tài)度與科學思維品質(zhì)[4]。

③核心素養(yǎng)目標細化——以“課題2 CO2制取的研究”為例（表3）

2.核心素養(yǎng)階段性目標達成特點分析

（1）素養(yǎng)提升的起點

通過對第二單元“我們周圍的空氣”和第四單元“自然界的水”的學習，學生已經(jīng)能初步從化學視角了解研究物質(zhì)的方法。“金剛石、石墨和C60”的教學是培育學生化學學科核心素養(yǎng)的良好載體。雖然教材中對該知識要求并不高，但教學中可充分挖掘隱藏在知識背后的素養(yǎng)價值功能。通過精心設(shè)計一系列教學活動，實現(xiàn)由傳統(tǒng)的知識解析模式向素養(yǎng)立意的教學導向的轉(zhuǎn)型。在真實情境中，通過問題引領(lǐng)，促進學生思維的發(fā)展和素養(yǎng)目標的達成。

碳的氧化物（CO和CO2）是重要的元素化合物內(nèi)容，與學生日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)。學生對CO2的認識多來源于生活經(jīng)驗和前面章節(jié)、小學科學、初中生物課程中的學習，主要是宏觀方面及經(jīng)驗認識。初中化學很多反應都與碳和碳的氧化物有關(guān)。通過本單元課題3“二氧化碳和一氧化碳”的學習，對后續(xù)學生進一步學習“燃料利用和開發(fā)”“金屬冶煉”“堿和非金屬氧化物反應”等內(nèi)容打下基礎(chǔ)。同時，建構(gòu)從元素角度和物質(zhì)類別角度對物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的初步認識和應用，在學科方法上，“CO2與水反應”的探究為“中和反應”“NaOH溶液與CO2反應”提供了思維借鑒和方向。

O2的制取為氣體的制備提供了實驗室制取氣體的樣式和范例，學生已經(jīng)能從反應原理、實驗裝置及實驗步驟等方面，對實驗室制取氣體有一定的知識積累和感性認識，對實驗室制取氣體的一般思路有了初步的體驗。通過學習，學生已經(jīng)知道有多種途徑可獲取到CO2氣體，這是反應原理探究的前提，對可生成CO2的反應原理的選擇與評價，與實驗原理的確定、裝置的選擇、氣體的制取這幾個過程是分不開的，通過探究，引導學生在不斷的體驗中，提升解決問題的能力，建構(gòu)制取氣體的思路，為后續(xù)的實驗室制取H2提供思維模型。

（2）素養(yǎng)提升的障礙點

CO2制取的研究應當分步進行，從較容易的制備藥品的探究到制取裝置的探究。首先采用探究的方式尋找實驗室制取CO2的理想藥品，從復習實驗室制取O2的方法中，分析制取O2所用的反應物狀態(tài)、反應條件以及生成物的性質(zhì)，引導學生有目的地從所給的儀器中選取適當?shù)膬x器進行裝配（可以是示意圖或?qū)嵨铮?。針對學生的設(shè)計，展開小組內(nèi)或小組間交流，評價每套裝置的優(yōu)缺點，在體驗中完成對實驗室制取CO2裝置的研究，提升學生思考的深刻性和問題呈現(xiàn)的豐富性，達成思維的螺旋上升。

本單元研究的對象是物質(zhì)，對于CO2和CO的學習，應根據(jù)物質(zhì)研究的方法，充分發(fā)揮化學實驗的重要作用，以實驗為載體，基于實驗現(xiàn)象獲取證據(jù)，而且應密切聯(lián)系生活實際，激發(fā)學生學習興趣，感受化學學科價值。教學過程中應注意貫穿“性質(zhì)決定用途”的化學學科思維，引導學生分析元素組成相同的CO2和CO，化學性質(zhì)差異的本質(zhì)原因，促進“宏觀一微觀—符號”三重表征的統(tǒng)一。

本單元教學中應注意引導學生走出一些認識誤區(qū)。如CO2對生活和環(huán)境的影響，學生對空氣中的CO2含量易產(chǎn)生片面認識，有的同學會認為越少越好;CO2通人紫色石蕊試液，溶液變紅，學生會誤認為是CO2使紫色石蕊溶液變紅;CO2實驗室制取中學生極易將“檢驗”和“驗滿”混淆;由一種元素組成的物質(zhì)誤認為一定是純凈物等。教學中，應促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，基于對證據(jù)的分析推理，注重思維和學科方法的引導，在探究中、體驗中，去證實、去解決。

（3）素養(yǎng)提升的延伸點

①建模學習方法

a.無明顯現(xiàn)象反應的實驗探究

有氣體生成、有沉淀出現(xiàn)、有顏色改變、有能量變化等，這些是化學反應中通常伴隨的現(xiàn)象。但如果對于CO2+H2O==H2CO3等沒有明顯現(xiàn)象的反應，該如何判斷反應是否發(fā)生？教學中應創(chuàng)設(shè)實驗教學情境，讓看不到的現(xiàn)象“可視化”，以此來激發(fā)學生探究“事實真相”的欲望。通過獲取相關(guān)實驗證據(jù)（如實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)），從微觀層面探析可能發(fā)生的反應，利用“證據(jù)推理”的思維對物質(zhì)間是否發(fā)生反應進行判斷。建立“證據(jù)（事實）一結(jié)論”的邏輯關(guān)系，提升學生的分析、推理、論證等思維品質(zhì)和理性思維。教學中對學生思維的引導為后續(xù)HCl+NaOH ==NaCl+H2O;2NaOH+CO2-Na2CO3+H2O提供了實驗設(shè)計方向，做好了鋪墊和延續(xù)。

b.利用控制變量法設(shè)計多個因素影響的對比實驗

紫色石蕊試液遇到CO2變紅可能為a.水;b.CO2;c.CO2與水作用生成酸性物質(zhì)等原因所致。對于多因素變量的影響，如何引導學生自主設(shè)計實驗來驗證猜想？可運用控制變量的對比方法進行設(shè)計實驗，為第七單元“燃料條件的探究”和第八單元“金屬銹蝕條件探究”提供了可借鑒的方法。

c.氣體的制備思路

在第二單元制取O2的基礎(chǔ)上，本單元通過對CO2制取的研究，總結(jié)出實驗室制取氣體的一般思路和方法，為后續(xù)H2的實驗室制取和其他氣體（如氨氣）的制備提供了方法，提升了知識的遷移拓展和應用能力。

d.研究物質(zhì)的方法

化學的研究對象是物質(zhì)，實驗是化學學科的重要方法，通過實驗，基于證據(jù)，在真實的問題情境中，圍繞物質(zhì)的“結(jié)構(gòu)一性質(zhì)一用途”的邏輯關(guān)系為線索開展教學，促進“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)真正在課堂落地。

②核心知識的拓展與延伸

鎂條可在CO2氣體中燃燒，生成黑色的炭粉和白色的固體氧化物。利用該反應提醒使用CO2用于滅火時需注意的問題。人們對燃燒的認識是不斷發(fā)展的，根據(jù)上述反應事實，引發(fā)學生對后續(xù)初中化學所學的物質(zhì)燃燒條件提出了新的認識。以CO2為核心物質(zhì)構(gòu)建出碳和碳的化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖（圖3），凸顯“變化觀念與平衡思想”素養(yǎng)，著眼于物質(zhì)觀的建立與發(fā)展。同時，也為后續(xù)從化合價、物質(zhì)分類（或“價一類”二維）、化學反應類型、化學反應中的能量、有機物等多角度、全方位、多層次（圖4）對“碳家族”內(nèi)容的梳理和整合[3]。

③可持續(xù)發(fā)展觀

本單元與生產(chǎn)生活緊密相連，通過學習引導學生逐漸地形成科學的價值觀，增強學好化學造福人類的社會責任感。通過多姿多彩的碳單質(zhì)的學習，感受具有優(yōu)異性能的各種新型碳單質(zhì)材料，體會化學學科在社會發(fā)展中的重要價值，激發(fā)學科自豪感。創(chuàng)設(shè)CO：對生活環(huán)境的影響、合理使用化學物質(zhì)等真實情境，激發(fā)學生積極參與社會決策的責任和使命，培養(yǎng)學生看待物質(zhì)應辯證、一分為二的觀念。幫助學生樹立保護環(huán)境、愛護資源、合理使用物質(zhì)的可持續(xù)反應觀念，形成低碳環(huán)保、簡約適度、綠色出行的生活方式。本單元的學習也為后續(xù)學習燃料的合理利用與開發(fā)，提供了必要的知識儲備和素養(yǎng)基石。

3.研究單元素養(yǎng)目標達成策略

（1）STSE教學策略

STSE（“科學”“技術(shù)”“社會”“環(huán)境”英文單詞首字母大寫縮寫）強調(diào)科學、技術(shù)、社會、環(huán)境四者之間的相互關(guān)系[6]?！读x務教育化學課程標準（2011年版）》提出：引導學生從化學視角正確認識科學、技術(shù)、社會和生活等領(lǐng)域問題，體會化學對社會發(fā)展的巨大貢獻;了解人類健康與化學制品息息相關(guān)，在環(huán)境污染治理方面懂得運用化學知識、原理和方法;對化學資源應合理、適度地開發(fā)和利用，特別是面對與化學相關(guān)的社會問題，能從對自然和社會的責任感出發(fā)，理智、科學地做出決策[7]。

本單元STSE教學策略的應用尤為突出，應盡可能創(chuàng)設(shè)真實的情境，讓學生接觸與科學技術(shù)有關(guān)的社會生活實際，把化學、科學、技術(shù)有機地結(jié)合起來，在社會生活的實踐中主動地學習化學知識，感受“化學來源于生活，應用于生活”的學科理念，贊賞化學在改善人類生活和社會發(fā)展所做出的貢獻，發(fā)展綜合應用所學知識、方法、原理分析并解決生產(chǎn)生活實際問題的能力。例如，CO2對生活和環(huán)境的影響，用發(fā)展的眼光看碳單質(zhì)及其氧化物用途的教學等，應用STSE的教學策略有助于促進“科學態(tài)度與社會責任”素養(yǎng)發(fā)展。

（2）實驗探究策略

實驗作為化學學科認識物質(zhì)的重要手段，對于學生各種核心素養(yǎng)的提升至關(guān)重要。實驗不僅是激發(fā)學習興趣和動力的重要源泉，而且可以幫助學生化抽象為具體、輕松理解教學重難點內(nèi)容，特別是在啟迪思維、內(nèi)化方法、樹立科學態(tài)度觀和價值觀方面更是離不開實驗。在教學中，可從以下幾個方面發(fā)揮實驗的功能價值：

①促進深度思維

實驗探究作為科學實踐活動的重要手段，對五大核心素養(yǎng)的培育也是有著舉足輕重的地位。實驗探究活動的開展離不開具體的學科知識作為支撐。例如，“實驗室制取CO2原理和實驗裝置的探究”“CO2通人紫色石蕊試液變紅原因的探究”等，將學科必備知識學習、科學探究能力形成與學科核心素養(yǎng)培育融為一體并發(fā)揮協(xié)同發(fā)展的效應。

②形成研究物質(zhì)的方法

借助典型的化學事實引導學生認識物質(zhì)及其變化規(guī)律。例如，在碳單質(zhì)和CO2性質(zhì)的學習中，借助實驗觀察等研究手段獲取物質(zhì)的相關(guān)物理或化學性質(zhì)。對碳單質(zhì)、CO、CO2的性質(zhì)及其變化提出假設(shè)，基于實驗探究，收集實驗過程中的各種證據(jù)（如現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等），進一步通過分析、推理、歸納、解釋等思維框架，確定形成科學結(jié)論所需要的證據(jù)和尋找證據(jù)的途徑。

（3）情境體驗策略

無論是建構(gòu)主義理論，還是情境認知學習理論，都追求將學生置于真實情境中，通過個體與社會交互作用，逐步建構(gòu)最終形成認知。指向核心素養(yǎng)的單元教學設(shè)計，將教學起點定位在以真實情境的創(chuàng)設(shè)中，通過精心設(shè)計的若干個探究活動，實現(xiàn)對真實問題的解決、遷移和應用，是激發(fā)課堂教學方式轉(zhuǎn)型和落實核心素養(yǎng)的應然追求[2]。本單元的知識與生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系，更應突顯情境體驗策略的重要應用。設(shè)計基于真實情境的問題，使學生在經(jīng)歷一系列任務活動和情境體驗中，內(nèi)化學科知識、習得思想方法、提升學科素養(yǎng)。例如，在碳單質(zhì)的學習中，播放“空調(diào)房里吃木炭烤魚引發(fā)CO中毒的新聞”視頻，設(shè)計問題驅(qū)動，引發(fā)學生一系列的思考、活動和啟發(fā)。通過上述生活實例，使學生感受身邊真實的化學。通過分析推理、比較論證，體會化學的人文價值。引導學生辯證看待不同條件下物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方向和結(jié)果的不同，體會“量變引起質(zhì)變”的哲學觀點。幫助學生認識到人們可有意識地控制化學反應條件，使化學更好地服務和造福人類，激發(fā)學生更高層次的價值追求。這些學習活動的設(shè)計與實施，自然而然承載著“變化觀念”“科學態(tài)度與社會責任”素養(yǎng)的培育。

4.設(shè)計重點教學活動過程——以“課題2 CO2制取的研究”為例（表4）

三、“教材單元”整體備課實施小結(jié)

以核心素養(yǎng)指引下進行單元的整體備課設(shè)計，促進了課堂教學的素養(yǎng)轉(zhuǎn)型和師生的教學相長。作為教師，運用核心素養(yǎng)重新審視和重組教材，改變教學立場和角色轉(zhuǎn)變，提升了專業(yè)素質(zhì)。作為學生，在知識載體中構(gòu)建核心觀念，形成關(guān)鍵能力和學科品質(zhì)，促進了深度學習和進階發(fā)展，基于真實情境的問題解決，有利于核心素養(yǎng)在課堂落地扎根。

參考文獻

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