基于学科大概念的高中化学单元教学设计与实施

化学是探索物质变化本质与规律的学科，高中化学课程致力于培养学生的科学素养和创新能力，基于学科大概念的高中化学单元教学设计可以更有效地实现这一目标。学科大概念涵盖了化学的基本概念、原理和规律，是理解化学现象和解决问题的关键。本文以鲁教版高中化学必修2“元素周期表的应用”为例，探讨了基于学科大概念的教学设计与实施策略，期望为高中化学教师提供参考。一、明确核心概念，引入新课内容核心概念既是构建教学框架的基础，也是学生掌握周期表应用的关键，教师在明确了核心概念后，需要构建逻辑清晰、层次分明的单元教学框架，这一框架应包括以下几个层次：回顾原子结构和元素周期律的基础知识；深入剖析元素周期表的编排规律和元素性质的周期性变化；通过具体案例和实验，引导学生学习如何利用元素周期表预测元素性质；指导化学反应等实际应用，总结归纳周期表的应用方法和技巧。在教学“元素周期表的应用”时，教师首先带领学生回顾了元素周期表的基本结构。周期表是按照原子序数递增的顺序排列，每一横行构成一个周期，每一纵列形成一个族，这样的编排方式不仅清晰地展示了元素的排列顺序，还揭示了元素性质的周期性变化规律。紧接着，教师提出问题，引导学生思考：“什么是元素性质的周期性变化规律呢？为什么元素性质会呈现出这样的周期性变化规律？”通过这些问题，教师成功激起了学生的好奇心和求知欲。随后，教师详细解释了元素性质的周期性变化规律。教师指出，随着原子序数的递增，元素的性质会呈现出周期性的变化，这种变化不仅体现在元素的物理性质上，如熔沸点、密度等，还体现在元素的化学性质上，如化合价、化学反应活性等。元素性质会呈现这种周期性的变化规律，与其原子结构有着密切联系，随着原子序数的递增，原子核外电子的排布也会发生变化，这直接影响了元素的性质。最后，教师表示本节课将通过一系列的实验，深入学习元素周期表的应用，并鼓励学生认真听讲，积极参与讨论，共同掌握这一强大的化学工具。通过这样的教学过程，教师成功地引出了“元素性质的周期性变化规律”这一核心概念。二、整合教学资源，提高实践能力为了有效实施单元教学，教师需整合教学资源，采用多样化教学手段，激发学生的学习兴趣，帮助学生深入理解学科大概念，进而提升化学素养和综合能力。在教学“元素周期表的应用”时，教师可借助教材、多媒体课件、网络资源等，将抽象的元素周期表知识以直观、生动的形式呈现给学生，利用图片、动画等方式展示元素周期表的构成和规律，帮助学生形成直观认识，同时，通过小组讨论、案例分析等多样化的教学手段，引导学生积极参与课堂活动，发挥主体作用。针对实验探究环节，教师可以设计一系列实验，通过实验操作、观察和分析，学生可以加深对元素周期表的理解，这里通过比较钠、镁和铝的金属性强弱，以及氯、溴和碘的非金属性强弱，来探索同周期、同主族元素的递变规律。实验一：比较钠、镁和铝的金属性强弱实验教师：在之前的学习中，大家已经了解了钠与水反应的现象，现在请大家回忆一下，钠与水反应时会出现什么现象呢？学生：钠与水反应时会迅速浮在水面上，并发出“嘶嘶”的响声，同时产生大量气泡，这些气泡就是氢气（见图1、表1）。教师：那么镁与冷水和热水反应的现象又有什么不同呢？实验中为什么要将镁条用砂纸打磨至光亮？请大家认真观察并记录实验现象（见图2、表2）。学生：Mg是强氧化剂，放置在空气中有MgO生成，MgO是氧化物，氧化反应的速度比较慢，把镁条打磨至光亮，是为了让单质镁能以最大的面积接触空气中的氧气。教师：接下来，大家观察MgCl2、AlCl3与NaOH的反应，比较Mg（OH）2、Al（OH）3的碱性强弱（见图3、表3）。现象：Na能和冷水反应，Mg不能和冷水反应，只能和热水反应。结论：Na的金属性强于Mg。现象：过量氢氧化钠溶液会使氢氧化铝沉淀溶化，氢氧化镁则不受影响。结论：Mg的金属性强于Al。最终结论：钠、镁和铝的金属性由强到弱的排序为：Na＞Mg＞Al。实验二：比较氯、溴和碘的非金属性强弱教师：（1）在点滴板的3个孔穴中分别滴入3滴NaBr溶液、NaI溶液和新制的氯水，然后向NaBr溶液和NaI溶液中各滴入3滴新制的氯水，观察颜色变化，并与氯水的颜色进行比较，写出反应的化学方程式（见图4、表4）。教师：（2）在点滴板的2个孔穴中分别滴入3滴NaI溶液和溴水，然后向NaI溶液中滴入3滴溴水，观察颜色变化，并与溴水的颜色进行比较，写出反应的化学方程式（见表5）。教师：实验中所用的氯水为什么要用新制的？学生：氯水中溶解的氯气部分能够与水反应，生成盐酸和次氯酸，次氯酸不稳定，受光易分解产生氧气，最终氯水变为盐酸。现象：Cl2能从NaBr中置换出Br2，从NaI中置换出I2。结论：Cl2的非金属性强于Br2，也强于I2。现象：Br2能从NaI中置换出I2。结论：Br2的非金属性强于I2。最终结论：氯、溴和碘的非金属性由强到弱的排序为：Cl2＞Br2＞I2。通过实验，学生得出了钠、镁和铝的金属性递变规律，以及氯、溴和碘的非金属性递变规律，这些规律不但适用于这些特定的元素，而且在整个元素周期表中都有广泛应用。三、建立评价体系，促进持续发展在单元教学的实施过程中，建立科学的评价体系是至关重要的，评价体系不仅是对学生学习成果的检验，还是对教学质量的反馈和提升。一个完善的评价体系应关注学生的学习过程、理解程度以及应用能力等多个维度，以全方位地衡量学生的学习状态。从学习过程来看，教师需要建立一种过程性评价机制，通过观察学生在课堂上的表现、参与讨论的情况、合作完成任务的能力等方面评价学生的学习状态，这种评价方式能够更真实地反映学生的学习情况，帮助学生发现自己的优点和不足，从而调整学习策略。从学生对知识的理解程度来评价学生的学习成果时，教师可以设置一些开放性问题或案例分析题来考查学生的思考深度和广度，从而更全面地评价学生的学习成果。从应用能力来评价学生的学习成果时，教师应注重考查学生的应用能力，可以通过组织一些实践活动或项目任务让学生应用所学知识，并通过观察学生的表现来评价学生的应用能力。为了建立这样一个评价体系，教师可以采用多种评价方式：课堂表现可以作为评价学生学习态度、参与度和表达能力的一个重要依据，作业完成情况则可以反映学生对课堂知识的理解和掌握程度，实验报告则可以考查学生的实验技能和科学思维等方面。此外，教师还可以采用问卷调查、个别谈话等方式来获取更全面的评价信息。需要注意的是，评价体系的建立不仅仅是为了给学生打分，更重要的是通过评价结果的反馈教学和学习：教师应根据评价结果及时调整教学策略，针对学生的不足进行有针对性的指导，帮助学生克服学习困难，增强学习效果；学生应根据评价结果了解自己的不足和进步方向，调整学习策略，努力提升自己的学习水平。四、教学总结基于学科大概念