“化学反应的限度”单元整体教学设计

郑少鑫 潘红

摘    要：结构化是实现知识向素养转化的有效途径，而单元整体教学通过具有内在逻辑的多个课时的进阶来设计教学，因此更具“结构化”。教学内容是培育核心素养的载体，要构建一个结构化的知识体系，必须对内容的顺序和结构进行整合。素养导向下的大单元教学设计强调创设真实的问题情境，因此，教师要先对学科知识进行“深加工”，以具有内在逻辑的学习任务、学习情境和实际问题驱动学生思考并活动，让学生在不断解决问题、完成任务的学习实践中，习得知识、发展能力、提升素养。

关键词：化学反应的限度;单元整体教学设计;结构化

当前，单元整体教学设计越来越受到广大一线教师的关注和重视。《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称“《课程标准》”）中提到，结构化是实现知识向素养转化的有效途径，结构化水平直接决定着素养发展的水平。相较于课时教学设计，单元整体教学由于设计视野更宏观、站位更高，因此更具“结构化”。它是对具有内在逻辑的多个课时进行的进阶设计教学，利于教师从化学观念层面统领整体教学过程，契合新课标和课程改革的精神，为化学核心素养的培育提供了可供参考的落地策略。

下面，笔者以“化学反应的限度”单元教学为例，阐述基于核心素养培育的单元整体教学设计思路。

一、课标与教材分析

“化学反应的限度”是化学变化观念的一个重要方面，与化学反应快慢、化学反应进行的方向共同构成化学热力学与动力学的完整体系。《课程标准》对“化学反应的限度”的教学要求为：认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义;了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系;通过实验探究，了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。

从化学观念统领和核心素养培育的角度分析，“化学反应的限度”可以帮助学生建构化学反应的平衡观念，以及平衡是可以改变的变化观念。而“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等核心素养为化学变化观念的建构提供了认知角度和方法，“科学态度与社会责任”则体现出本单元所承载的科学价值观。教师要引导学生通过实验认识可逆反应存在平衡状态的客观事实及特征，然后利用数据进行平衡常数的相关计算，构建化学反应方向的判断模型，形成反应方向可变可控的认识思路。

笔者对人民教育出版社的普通高中教科书《化学》选择性必修1《化学反应原理》（以下简称“人教版教材”）和山东科学技术出版社的普通高中教科书《化学》选择性必修1《化学反应原理》（以下简称“鲁科版教材”）中相关内容的编排顺序和思路进行了对比。鲁科版教材将“化学反应的限度”安排在“化学反应的速率”前面，让学生通过浓度商与平衡常数的关系分析化学平衡状态的影响因素，符合《课程标准》学业要求中“能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向”的要求，凸显化学平衡常数的核心价值。人教版教材则将“化学平衡”的内容放在了“化学反应速率”之后，意在引导学生从v正与v逆相对大小的视角认识化学平衡从建立到打破再到建立新平衡的规律，在宏观、微观、符号三重表征的基础上，与化学反应速率的知识形成链接，体现理解化学平衡的多重维度，利于培养学生“变化观念与平衡思想”核心素养的落实，也为后面学习电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡建立理解模型。

二、内容与情境构建

教学内容是培育核心素养的载体，要构建一个结构化的知识体系，必须对内容的顺序和结构进行整合。本设计以人教版教材内容为蓝本，从多维度定量理解的视角入手，在学习了化学反应速率的基础上，先定性认识化学平衡状态及其特征，再定量理解化学平衡常数的概念、意义和应用，最后探究影响化学反应平衡移动的因素，掌握平衡移动的规律。同时，融入鲁科版用高压氧舱救治一氧化碳中毒病人的真实问题情境，整合两本教材的资源优势，使之更符合学生的认知规律。

核心素养不是由教师教出来的，而是在问题情境中借助问题解决的实践培育起来的[1]。素养导向下的大单元教学设计强调创设真实的问题情境，让化学回归生活，让学生感受化学知识在解决生活实际问题中的价值。基于此认识，笔者创设学习情境“对一氧化碳中毒的认识、诊断、治疗”（见图1），通过对主题情境探讨的不断进阶，引导学生思考与解决问题，习得知识、提升能力、形成素养。

三、单元整体目标设计

《课程标准》指出，化学知识是培养学生化学学科核心素养的重要载体，化学教学是落实化学课程目标、引导学生达成化学学业要求的基本途径;化学学习评价是化学教学评价的重要组成部分，对于学生化学学科核心素养具有诊断和发展功能。基于对单元情境与所承载的核心知识的分析，笔者将单元整体学习目标规划为：运用类比法，迁移探讨化学问题，帮助学生基于宏微结合的视角建立化学概念;通过化学史和真实数据，让学生认识演绎推理对化学发展的重要作用，加深对科学本质的认识;让学生基于实验事实等归纳勒夏特列原理，发展模型认知和应用的能力。细化的学习目标与评价目标见表1。

四、教学问题进阶设计

单元教学目标的确立最终要靠问题来驱动，要基于单元整体目标，在主题情境中深挖实际问题。一氧化碳中毒能不能救治、如何判断病情、怎样治疗，这些层层递进的实际问题，除了能激发学生的学习动机，让学生在实际问题的解决过程中体会化学知识的功能与价值外，还能促进学生对本单元学科问题的结构化认识，实现对知识的深度学习。主题情境与实际问题、学科问题的关系见图2。

五、制订课时计划，设计学习活动

单元教学目标最终要通过课时教学来落实。基于以上分析，笔者创设“一氧化碳中毒”的主题情境，围绕化学平衡状态的概念与特征、化学平衡常数及应用、化学平衡的影响因素等教学内容，分3个课时展开教学设计：课时1是对化学平衡进行定性分析、宏观认识;课时2是对化学平衡進行定量分析、微观认识;课时3是对化学平衡从宏微结合的角度，进行实验探究。单元整体教学设计流程见图3。

单元整体教学要求教师先对学科知识进行“深加工”，形成具有逻辑的结构网络，尤其要关注学生的知识网络建构过程。“化学反应的限度”属于概念理论类知识，要摒弃先由学生识记、再由教师细碎地解构概念的传统教学方法，而应尝试通过结构化的设计，以具有内在逻辑的学习任务、学习情境和实际问题驱动学生思考并活动，让学生在不断解决问题、完成任务的学习实践中，习得知识、发展能力、提升素养。以下是课时2的教学设计。

【任务1】构建化学平衡常数的表达式

情境1：实验探索情境：教材中给出的化学平衡浓度数据。

问题1：所给数据有何规律？结合前面学习的质量作用定律，尝试推导化学平衡常数的表达式。

学生活动：观察数据，寻找规律。同时结合质量作用定律，从基元反应的角度理解化学平衡常数的定义式。

教师活动：投影教材中的数据，引导学生学会找规律;根据化学平衡的基本特征v正=v逆，引导学生根据质量作用定律v = Kc（A）c（B），尝试推导化学平衡常数的定义式。

设计意图：引导学生经历“化学平衡常数”的模型建构，顺势让其理解概念，同时诊断并发展学生对化学平衡思想的理解水平。

【任务2】认识化学平衡常数的意义及影响因素

情境2：化学史料情境：范特霍夫方程。

问题2：前面我们学习过影响浓度的因素，那化学平衡常数又会受到哪些因素的影响呢？

学生活动：根据范特霍夫方程及其推论，理解化学平衡常数的影响因素并推导规律。

教师活动：引导学生回顾化学反应速率的影响因素;展示范特霍夫方程的相关化学史，引导学生归纳温度是影响化学平衡常数的外界因素;根据范特霍夫方程，引导学生推导出化学平衡常数随温度变化的规律。

设计意图：帮助学生更好地理解温度对化学平衡常数影响的变化规律，诊断并发展学生的推理能力。

【任务3】分析浓度商与化学平衡常数的关系并进行相关计算

情境3：日常生活情境：一氧化碳中毒如何判断病情。

问题3：已知HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍，会使人智力受损，利用化学平衡常数，计算CO与O2的浓度比与是否会造成智力受损之间的关系。

学生活动：学习浓度商Qc的意义，理解其与平衡常数的关系，并结合生活实例，进行平衡常数的计算。

教师活动：引导学生理解浓度商与化学平衡常数的关系，提供生活中的实际问题，深化学生对于浓度商与化学平衡常数关系的认识，同时归纳判断化学反应进行方向的方法。

设计意图：先学习理论知识，再学以致用，利用学科原理解决生活中的实际问题，诊斷并发展学生的知识迁移能力。

六、对单元整体教学设计的思考

进行单元整体教学设计时，教师要围绕单元主题，结合单元知识的特点，全面挖掘本单元的教育价值，有机地整合课堂教学和课外活动，开发课程资源，综合利用各种教学方法和教学策略，提高课堂教学的效率，让学生在一段时间的学习之后，能够从整体上把握整个单元的知识网络，并且获得丰富的情感体验[2]。

笔者对“化学反应的限度”的单元整体教学设计，努力从“碎片化”走向“结构化”，取得了一定的成效，利于学生核心素养的培育。本案例依托“对一氧化碳中毒的认识、诊断、治疗”情境的贯穿设计，并在课时设计中穿插应用化学史料情境、实验探索情境等，让学生在各种情境融入中自然而然地把化学平衡常数这个抽象概念建构起来。

基于核心素养培育的单元整体教学设计，不是传统课时教学设计的简单堆砌，教师必须深入研究《课程标准》的内涵，合理整合教材，必要时还可以突破教材的内容和顺序，对教材进行深度加工，对知识进行有意义的统整[3]。教师必须设计清晰的情境线、问题线、知识线、活动线、能力线、素养线，让学生通过情境线索的引导，在问题的解决中逐渐掌握知识、习得能力、提升素养。

参考文献：

[1]钟启泉.基于核心素养的课程发展：挑战与课题[J].全球教育展望，2016（1）：9.

[2]吴频庆.关于“化学式与化合价”单元整体教学设计的思考[J].江苏教育，2018（12）：56.

[3]喻俊，叶佩佩.促进学生核心素养发展的单元教学设计实践探索[J].化学教学，2020（5）：55.

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