高中化学必修2苏教《专题3 从矿物到基础材料第三单元 含硅矿物与信息材料》271教案教学设计.docx

高中化学必修2苏教《专题3 从矿物到基础材料第三单元 含硅矿物与信息材料》271教案教学设计.docx

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高中化学必修2苏教《专题3从矿物到基础材料第三单元含硅矿物与信息材料》271教案教学设计

大观念、大主题、大过程1

——指向化学核心素养的单元教学设计与实践

孙重阳1

魏爱民2

（1.无锡市玉祁高级中学

江苏

无锡

214183；2.江苏省怀仁中学

江苏

无锡

214196）

摘要：

指向核心素养的单元教学设计，摒弃了基于知识点的教学方式，倡导大观念、大主题、大过程统领下的教学内容重组及教学结构优化，这既是学科核心素养落地的自然需求，也是课堂教学的应然追求。

结合苏教版“自然界中的氮循环”这一内容，以“空气‘变’面包”为大主题情境，以“变化观念”为大观念，以“自然界中的氮循环”为大活动过程，进行单元教学设计的实践研究。

关键词：

学科观念；教学主题；活动过程；单元教学设计；化学核心素养

2018年1月16日教育部正式印发了《普通高中课程方案（2017年版）》，其主要修订内容之一就是“凝练了学科核心素养”，这意味着国家“立德树人”育人总目标落实到学科教学中即为发展学科核心素养。

学科核心素养又如何落地？

部分新修订的学科课程标准进行了尝试，如语文提出任务群学习，政治倡导议题讨论，而化学学科则强调“依据主题组织，提高课程实施的整体性”。

三种教学方式虽不尽相同，但都表现出计划性、整体性和系统性的单元教学特征，进一步丰富了单元教学的内涵和价值。

新形势下的单元教学摒弃以知识点为中心的做法，倡导“大观念”、“大主题”与

“大过程”的教学，为课堂教学指向学科核心素养提供有效路径。

当前对于单元教学设计的研究，主要集中在理论层面上，如钟启泉教授认为单元设计是教师基于学科素养，根据一定主题展开探究活动叙事的活动，它是撬动课堂转型的一个支点[1]；陈益则指出高中化学单元教学设计的关键在于“三序结合”，核心在于观念建构，重点在于学生活动[2]；王云生强调基于学科核心素养培养的化学教学，要把化学学科教学内容整合为具有一定主题的结构化的教学单元[3]。

基于此，本文在现有理论研究的基础上，以苏教版“生产生活中的含氮化合物”为例，阐述指向学科核心素养的单元教学设计思想，并进行实践探索。

一、单元教学设计的内涵与特征

单元，是基于一定的目标与主题所构成的教材与经验的模块或单位，这个概念对于教师而言非常熟悉，因为很多教材本身就是以单元的形成呈现的。

这样的教材单元以知识共有特征作为划分依据，重视模块知识的各个击破，试图让学生在知识点的积累中完成观念建构和素养形成。

实际上这样的教学过程聚焦于零散知识点，忽视了学科知识之间的内在联系，学

中国化学会化学教育委员会“十三五”规划立项课题“学科核心素养导向下的化学单元教学设计探索与实践研究”（课题编号：

HJ2018-0027）阶段性研究成果。

生容易产生只见树木不见森林的心理效应，就很难建立完整的学科知识体系并形成学科核心素养。

因此，本文所倡导的单元是摒弃基于知识点的划分立场，而以一个完整的教学主题确立单元范畴。

依据明确的教学主题，充分按照学科知识逻辑结构、学生认知发展顺序，以相关活动为主线对教材内容进行二次开发和重组，形成若干个教学阶段或课时，基于学科核心素养将这些教学阶段有机组合就成了新的结构单元。

明确了单元的内涵，那么单元教学是指以主题内容单元为依托，发展学生学科核心素养的教学过程。

而单元教学设计则是以单元教学中的教学内容为以及其指向的学科核心素养为抓手，厘清教学目标，制定教学任务、活动，探讨教学方式及策略，综合考虑各项教学因素的教学设计。

为了更进一步的理解单元教学设计的内涵，现通过打比方来加以说明。

把学校的课程比作生命个体，那么不同的学科则是不同的器官，构成器官的组织相当于具体的学习模块或学期，而每个单元则好比构成组织的细胞，因此单元教学也就相当于“课程细胞”，而基于知识点的课堂教学则相当于“课程零件”。

细胞由细胞器构成，每个细胞器就相当于零散的学科知识点。

基于知识点的教学把各个细胞器隔离开来逐个学习，而对于细胞器之间怎样协作运行以及每个细胞器在整体中的地位和作用却浑然不知，因此学生再清楚细胞器的功能也难以了解整个细胞的运行机制，更不能推测拓展到其他细胞。

与之相反，以较为宏观的视野审视细胞器的个体功能和彼此关联，形成对整个细胞的全面认识，学生便能迁移到对其他细胞的学习中，继而深刻认识以细胞为基本单位的生命有机体，这个比方就更为直观的阐述了单元教学与传统教学的区别。

上述的比方不仅阐述了单元教学设计的内涵，也体现出其基本特征：

大观念、大主题、大过程。

大观念，是调整教学目标的平均用力，以突出的、具有统领作用的化学观念为整个单元教学的达成目标，指导教学内容划定与整合；大主题，是打破教学课时的相对孤立，以鲜明的主题背景为单元教学的串联引线，引导教学环节的有机开展；大过程，是摆脱教学活动的零散杂乱，以统一指向性活动为单元教学载体，保障化学素养真正落地。

总而言之，指向化学核心素养的单元教学设计，就是既能微观聚焦于具体模块知识的价值与功能，又能以全局大视野统整化学知识、观念与过程，实现课堂教学与学科素养发展的对接。

二、单元教学设计的价值与意义

1.素养落地的自然需求

教育目的怎样才能实现？

从其转化过程来看必须逐级下放，才能在基础教育中落实。

党的十九大提出“立德树人”的育人方针，在国家层面明确了教育目的；“立德树人”是对个体成长的总指导，落实到学校教育中即发展学生核心素养；核心素养是对学生关键品格、能力及价值观念的总概括，最终还是要依靠课程与教学来实现，因此教育部正式颁布了课程方案和学科课程标准，明确了各学科核心素养；学科核心素养的形成以学科教学为基础，学科教学本身则是由若干个教学单元组成，而单元教学最终则细化成具体课时。

由此可知，单元教学在核心素养转化落地的过程中，处于关键环节，承担着重要作用。

核心素养落地需要什么样的教学环境？

著名课程论专家钟启泉教授认为它“不是直接由教师教出来的，而是在问题情境中借助问题解决的实践培育起来的”[4]。

问题情境的形成需要真实的学科背景，才能凝练成学科问题，再依靠学科探究活动才能得以解决。

显然这是一个完整的系列教学过程，而基于知识的教学就很难承载和实现这一过程。

指向核心素养的单元教学设计，依据大的教学观念和主题，以真实的问题情境为教学起点，经过系列的探究活动过程解决问题并进行迁移和应用，是核心素养落地的自然需求。

2.课堂教学的应然追求

课堂教学是师生教学相长的过程，因此指向学科核心素养的单元教学对教师、学生及课堂教学本身都有重要的意义。

首先从教师的角度来看，单元教学设计不是将原有知识点教学的简单相加，而是综合各项因素从整体的角度进行有机重组，它本身结构完整有明确的目标、主题、活动及评价，即最小的学科教学单位。

而教师要完成这样的单元教学设计，就要从课时视角向单元视角转变，跳出零碎的知识点，立足化学核心素养重新审视、组合教学内容，此外教师还要思考学生的认知逻辑障碍，选择合适的教学策略等。

这样的教学设计过程实际上是对教师能力和教学思维的极大挑战，促进教师教学立场和角色的转变，推动其专业素质发展。

其次从学生角度来看，学生观念的形成源自于真实而复杂的思维活动，这种活动建立在知识与经验联结的基础上，并经过不断的加工、改造及运用。

然而传统的知识点教学就是单纯的死记硬背，忽略知识之间的关联，这就局限了学生的思维拓展，头脑中零散的知识碎片很难形成完整的知识结构体系，化学观念也就无法建构。

而单元教学设计以整体的视角，充分考虑各知识点之间的联系，让学生在完整知识载体的基础上形成核心观念。

学生在单元学习中，由浅入深的掌握了学科观念及方法，形成了关键的学科思维品质及能力，因此也有利于深度学习的发生和学习进阶的发展。

最后就课堂教学本身而言，单元教学原本就必须是构想与设计的，这种构想就突出教学的目的性，思考怎样描绘基于一定目标与主题开展探究活动叙事的活动；而设计则要突出过程性，综合各项因素合理安排单元结构及课时内容，两者结合创造出更为优质的教学。

三、单元教学设计的实践与思考

明确了单元教学设计的价值与意义，在实践过程中就要面临如何开展单元教学设计的问题，现以苏教版高中化学必修1专题4第二单元《生产生活中的含氮化合物》为例，为新课程的有效实施提供实践课例。

1.目标定位

（1）指向学科素养，凸显单元教学设计的价值导向

传统的化学教学以知识习得为目标[5]，而本文所倡导的单元教学设计则目标指向化学核心素养。

以往学习“生产生活中的含氮化合物”这一内容时，更多的是侧重元素化合物的知识及其对应的化学方程式，而化学核心素养则强调培养学生“变化观念”，这在氮元素的转化中体现的淋漓精致。

因此本单元教学设计中突出元素及其化合物相互转化的特征，促进学生形成化学变化观念，也引导教师站在学科价值观念的高度思考教学目标。

（2）基于学生发展，促进深度学习状态的自然发生

指向核心素养的化学单元教学设计，基于学生关键品格和能力的发展的角度，注重教学内容的整体性、系统性、进阶性设计，有助于其进入深度学习状态。

“生产生活中的含氮化合物”的传统教学中，内容往往切割成氮的氧化物、氨气和铵盐、硝酸三个相对孤立的模块，学生只能零散掌握。

而学科核心素养导向下的化学单元教学设计，把“氮元素的转化”作为主题探讨活动，帮助学生在主题活动引领下，对转化过程进行多维度探究和思考，以形成整体性认识。

（3）统筹教学内容，把握单元目标与课时目标关系

“生产生活中的含氮化合物”这一单元，围绕着氮元素的转化和固定，以“变化观念”的大观念统筹整个教学内容，以实现素养发展目标。

而氮元素的转化和固定通常有三种途径，因此把每个途径作为一个课时，在整体目标基础上设计出三个进阶性的课时目标，相互关系如下：

图1

单元目标与课时目标关系

2.整体构思

（1）学习基于真实的大主题情境

真实的化学教学情境，其意义不仅在于营造贴切的教学环境以激发学生兴趣，而是面对未来的不确定性，真实的情境体验能帮助学生形成以专业的化学视角解决实际问题的能力，进而稳固为关键能力和品格。

教学情境的意义在于让学生在真实环境中思考问题，而当前课堂不少情境设置都只突出趣味性用于引课，往往零散且缺乏启发性，学生难以沉浸其中。

而单元教学设计的情境设置，除了要符合学生认知感受，还要贯穿整个内容，通过大主题情境引领学生进入沉浸式的系统思考和学习。

在“生产生活中的含氮化合物”这一单元中，始终围绕着氮元素的转化进行学习，而教材中这一转化的起点是氮气，终点是含氮化合物。

氮气是空气的主要成分，含氮化合物可以被农作物吸收生产粮食做成面包，因此从转化的角度而言空气是可以经复杂过程转从氮元素的转化和固定中，形成化学变化观念，并掌握相关知识。

课时1：

由“雷雨发庄稼”的自然固氮过程，探究氮元素的转化，掌握其中设计的化学知识。

课时2：

从人工固氮解决粮食问题，感受化学学科的价值，理解人类在物质转化中的作用。

课时3：

从生物固氮的过程中，感受氮元素的转化，由“生命元素”角度，知道氮元素的价值以及人与自然的关系。

变成面包成分。

基于此，本单元的大主题情境确定为“空气‘变’面包”，既有富有趣味性，也符合学生现有认知水平，更能启发学生思考氮元素的转变途径。

（2）活动突出完整的大过程探究

教学活动是教学内容的主要载体，也是发展学生核心素养的基本方式。

散乱串接的教学活动，其指向性不明确，不仅增加了学生学习负担，也无法帮助学生建构完整的知识体系，更难以形成学科观念。

大过程探究活动，由不同阶段的小活动有机串联，各环节活动指向一致，便于学生深度思考，从而强化素养发展。

本单元教学内容围绕氮元素向含氮化合物转化开展，反之含氮化合物也能分解为氮元素，这是一个生命元素的循环过程，因此本单元以“自然界中的氮循环”为大活动过程，探究其中主要的三个过程：

生物固氮、自然固氮、人工固氮。

基于上述的大观念、大主题、大过程设计，本单元教学整体构思如下：

课时3

生物固氮

课时1

自然固氮

课时2

人工固氮

空气

（主要是氮气）

面包

（含有氮的化合物）

大主题

空气“变”面包

固氮

分解

大过程

自然界中的氮循环

大观念

化学变化观念

生命元素“氮”的重要性，自然界的氮循环。

氮的氧化物、硝酸的性质。

人工合成氨、氨气、铵盐。

讨论空气能转变成面包吗？

→雷雨发庄稼→氮元素的变化→探究二氧化氮、一氧化氮的性质→二氧化氮水溶液的探究→引出硝酸→探究硝酸的性质

粮食危机→讨论解决方案→人工合成氨→探究氨气性质→引出铵盐→探究铵盐的性质

部分植物自力更生→豆科植物的生物固氮→回顾氮元素的固定方式→讨论含氮化合物的分解途径→总结自然界中的氮循环→学科价值、人类与自然的关系

过程线索

知识线索

活动线索