核心素养导向下的单元教学实践研究

周玉燕

摘   要：现有的教学主要侧重于课时目标的落实，缺乏课时之间的相互关联。单元教学设计的目的，在于通过情境设置引导学生构建概念获得完整的知识体系，以高中化学“从化学键的角度认识物质及其转化”为例，提出发展学生变化观念和模型认知的素养为导向，以“水”为载体，将学科关键性知识，核心素养进行有效整合，并对单元测试作业结果进行初步分析。

关键词：单元教学;化学键;物质转化

1  研究背景

20世纪，美国教育学者杜威提出了单元教学的教学模式;布鲁姆提出了以教学目标控制单元的教学活动以此提高教学效率[ 1 ]。20世纪20年代，“单元教学”进入我国教育工作者的视野，并在国内经历了较长时间的探索[ 2 ]。

《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称新课标）指出：发展学生化学学科核心素养是高中化学教学的核心目标[ 3 ]。而现有的教学主要侧重于课时目标的落实，零星知识和符号的教学，缺乏课时之间的相互关联，鲜有对学科核心素养发展的顶层设计。基于此，实现核心素养的培養目标对现有的教学提出了新的要求。单元教学设计是教师运用系统方法，建构各课时之间的知识点关联的过程性设计，其目的在于改变侧重记忆零星知识和符号的教学，强调学生通过构建概念获得完整的知识体系，教师重视每个课时之间的学习情境中的关系，从而达成发展学生学科核心素养的目标[ 3 ]。

单元教学设计流程主要包含单元规划、单元教材教法分析与目标设计、单元教学活动与评价[ 4 ]。

2  单元教学实践研究

“传统”教学通常将教学知识内容作为“单元”划分的依据，因此主要以知识的获取、应试水平的提高为目标进行教学活动。本文提及的单元整体设计不再仅仅拘泥于以教学知识内容划分，而是以核心素养为目标，构建学生完整的知识体系。本研究主要以“从化学键的角度认识物质及其转化”的单元教学为例进行教学实践。

2.1  单元教学规划

为了更好的开展“素养为本”的化学教学，打破传统单课时教学的瓶颈，课题小组将《新课标》中必修课程“化学键”“化学反应与能量转化”“化学反应与电能”中关于电解的基本原理，规整为“从化学键的角度认识物质及其转化”进行单元整体教学。

该单元主要以“变化观念”和“模型认知”为发展核心素养目标进行教学设计。以鲁科版（2019年）为例，本单元的必备知识主要分布于化学必修2的主题3和选择性必修1的主题1 以及在后续的有关化学反应原理的学习中，知识点分布如表1所示。该版本将电解这部分内容调整在选择性必修1 中进行学习，割裂了能量转化这部分内容的整体性，不利于学生围绕“能量转化”主题构建物质的变化的模型和发展变化观念这一核心素养。因此将电解的基本原理整合至本单元整体教学设计中，对于电解的应用只要求学生利用电解模型解决必修1中涉及的化学工业生产，其余不做深入探讨。

2.2  单元教学目标与课时目标

基于学科核心素养取向的单元教学设计，旨在促进学生能从不同角度认知化学变化的多样性，能运用定性、定量结合的方式和对立统一思想，揭示化学变化的本质特征。《新课标》中关于本单元的内容要求和学业要求，以及相应的学科核心素养的发展，如表2所示。在单元目标定位的基础上设计递进的5个课时目标，如图1 所示。

2.3  单元的教学活动设计

基于对整体目标和课时目标关系的分析，本单元重点在于发展学生能从微观和宏观的角度，结合数据和实验事实认识化学变化的本质特质，能用符号表示微观过程;构建对化学能与电能相互转化的原理和装置的认识模型，并能基于该认识模型，分析生产、生活实际中的化学变化。

2.3.1  基于情境素材的关键性知识、学科关键能力的有效整合

情境素材是整个单元的载体，也是实现学科关键能力的要素之一。单旭峰将情境素材依次分为“生活应用情境、化学历史情境、工业生产情境、科学研究情境”[ 5 ]。本单元的内容较为抽象，学生不易理解，选择真实的化学情境有利于拉近学生的学习距离，促使学生能够从化学的角度分析解决“司空见惯”的生活常识，更重要的是在解决问题的过程中发展了不同水平层次的学科关键能力。

以此为基础，对于该单元的教学设计我们参照了俞建峰提出的设计流程结合本校生源课题组主要采取以下方式[ 6 ]：确定单元整体教学设计主要取向于哪一种或者哪几种核心素养，再依据每个单元特点以情境素材为载体进行关键性知识和学科关键能力的有效整合。本单元的教学内容的整合思路依据化学学科关键能力测试维度进行设计，如图2 所示[ 7 ]。对于必修阶段的能量变化的教学，其关键性知识是化学键、能量变化、电解池、化学电源等模型的构建，按照图2的方式进行知识整合，并设计学生活动线索以及评价问题。

2.3.2  基于学科关键能力的教、学、评一致性的单元学习活动设计

在本单元的教学整体教学设计中，围绕着生活中熟悉的“水”展开，注重单元教学的一致性，从微观的视角切入，研究“构成水分子的微粒间，水分子之间的相互作用”，微粒相互作用的变化以能量变化的形式呈现出来，进而从宏观角度研究“氢气燃烧生成水的能量变化，反应产生的能量如何转化成电能服务于生产生活”。在具体的教学环节中，引导学生进行相关思考，评价学生的核心素养水平的层次。

根据以上两点认识，本单元的整体教学设计的构思以“水”为情境线索，贯穿学习“化学键、能量变化、电解池、化学电源”关键性知识，以证据推理、变化观念、模型认知、符号表征为主要能力线索及认知层次，学习过程中结合证据推理模型认知和实验探究为主要核心素养，将“从化学键的角度认识物质及其转化”划分为3个任务主题，5个课时，其整体构思如图3所示。

2.4  单元教学的评价

本单元测试作业的考查内容依据图4所示的模型进行设计，双向细目表如表3所示。以下选取学生较薄弱的两道选择题进行分析。

例1：中科院金属研究所在新型 氨硼烷化合物（NH3BH3）储氢材料研究方面取得了重要进展。研究小组还提出了一种新化学活化方法，将NH3BH3与适量氢化镁（MgH2）混合球靡可显著改善材料的放氢性能。下列有关表述不正确的是（          ）

A.NH3BH3是共价化合物

B.MgH2中存在离子键和共价键

C.MgH2中H的化合物为-1价

D.MgH2是离子化合物

以学术情境为背景，主要考查学生对陌生物质新型氨硼烷化合物（NH3BH3）和氢化镁（MgH2）分析解释的能力，A、D选项考查从化学从定量角度的角度判断陌生物质的类型，C选项考查氢特殊的化合价，B选项考查化学键的类型。该题学生对于氢化镁（MgH2）的判断可借助氢化钠（NaH）进行类比迁移，从而解决问题。

例2：氢燃料电池的工作原理如图5所示，质子交换膜的作用是只允许H+通过，不允许其他离子通过。下列说法不正确的是（    ）

A.B电极表面发生还原反应

B.①表示的是氢气分子

C.A电极表示的是阳极

D.当电路中有4 mol电子通过时，消耗的氧气的质量为32 g

该题以燃料电池工作原理示意图为情境，侧重考查学生对于图形的辨析能力，落实基础性要求。A、B、C选项侧重考查燃料电池的基本原理，质子交换膜对于学生比较陌生，在必修2 的学习中不做要求，但是学生可以根据题目所给信息进行有效整合，从而做出分析和解释。选项D从定量角度考查学生分析解释的能力。

3  单元教学实践的反思

基于核心素养导向的单元教学设计和传统的按课时进行教学的最大区别在于，教师首先根据必备知识中的学科关键性知识进行整合，然后再以单元教学内容为载体确定该关键知识有利于发展学生哪些核心素养，最后挖掘适合该素养发展的情境进行单元整体教学设计。从本单元的教学实践中和单元测评的数据分析，以下几对关系需要引起关注。

3.1  发展学生核心素养和关键性知识的关系

在进行单元教学设计时，首先要确立单元目标和课时目标之间的关系，画出关键性知识和学生活动线索之间的关系，明确情境线索、知识线索、能力线索之间的递进关系和层次划分，如何为发展核心素养服务。

3.2  發展学生核心素养之间的关系有所侧重

“从化学键的角度认识物质及其转化”这一单元，是发展学生“变化观念”和“模型认知”的好素材，因此在单元整体教学设计中主要突出变化、模型构建、符号表征的素养发展。其他素养，例如由学生收集证据进行能量变化的实验设计，显然这和发展学生实验创新核心素养有关。3.3  情境线索和单元整体目标的关系

对于新授课，情境线索的选择侧重于学生熟悉的物质入手，在已知知识的基础上进行深挖，尽可能将单元几个课时之间的情境串联在一起，突出有价值的整体的情境。例如本单元的教学设计，由学生熟悉的“水”为情境，从电解水的微观角度切入构建化学键的概念，再依托氢气燃烧由键能计算反应的能量变化，接着氢气和氧气反应的化学能转变为电能进行电池的学习。通过设计情境线索，将单元整体目标，关键性知识和核心素养有机的整合在一起。

参考文献：

[1]  陈寅，宋蕊.基于发展学生学科核心素养的化学单元教学设计——以“晶体的结构与性质”为例[J].化学教学，2020，（1）31-36.

[2] 张芹芹.小学语文单元教学问题与策略研究[D].北京：首都师范大学，2013.

[3] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[4] 上海市教育委员会教学研究室.中学化学单元教学设计指南[M].北京：人民教育出版社，2018.

[5] 单旭峰.从实体命制和能力考查的角度看中学化学教学[J].中学化学教学参考，2018（1-2）：50-53.

[6] 俞建峰.基于宏微结合导向下的“离子反应”单元整体教学[J].化学教育（中英文），2018，39（1）：43-47.

[7] 江合佩.高中化学学科关键能力的测评及教学建议[J].教学测量与评价，2019（6）：42-49.

[8] 王磊.学科能力构成及其表现研究——基于学习理解、应用实践与迁移创新导向的多维整合模型[J].教育研究，2016（9）：83-92.

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