双新背景下高中化学单元作业设计

摘要：基于一次市作业设计比赛的视角，阐述“双新”背景下单元作业设计的依据、流程和总体规划思路。从“梳理与整合、迁移与应用、探究与实践、链接与融合、综合与评价”五个作业组成模块出发，举例分析高中化学单元作业设计与编制的新思路，并提出“要依标命题、借助实证与数据、着眼于学生终身发展”等启示与建议。关键词：双新背景；高中化学；单元作业设计作业是提升基础教育质量的关键领域之一，是课堂教学的延伸与拓展，是落实立德树人、推进素质教育的重要载体，是社会认识和理解学校教育的主要窗口，也是实施家校沟通的有效途径［1］。上海市教委教研室从2017年就持续举办“上海市中小学优秀作业、试卷案例征集评选活动”（以下简称“作业设计比赛”），以此拓展和深化作业设计与实施的内在价值，提高作业质量，提升教师的专业能力，保障“双新”的有效实施。笔者以指导团队参加作业设计比赛荣获一等奖的作业为例，阐释“双新”背景下高中化学单元作业的设计思路与启示。1单元作业内容及目标组成分析1.1基本信息及内容分析作业设计比赛内容需抽签。本次作业内容为：沪科版高中化学必修一第一章1.1节和1.2节。要求包含四个课时的作业和一份单元练习。具体见表1。第1课时是科学方法“分类法”，第3、4课时是物质的量及其相关物理量的含义及应用，它们对应课程标准中的主题1“化学科学与实验探究”。第2课时是常见的分散系“胶体”，对应课程标准中主题2“常见的无机物及其应用”。为体现化学是一门在原子、分子水平上进行研究的基础学科，同时便于将这四课时的作业有机整合，借助“微粒”的观念或视角串联起来（见图1）。1.2单元作业设计依据的学习目标及分析本次比赛的单元作业设计依据的学习目标统一提供，共15条，具体描述和水平要求见表2。表2中的“学习水平”A表示“知识”，B表示“技能”，后面的数字代表不同的学习水平，如A1、A2、A3分别对应的是知道、理解和应用，B1、B2、B3分別对应的是初步学会、学会和设计。若学习水平涉及多个维度，较重要的维度放在前面。“其他要求”对应的是《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中第65页到67页的“学业质量水平”，标记方式为X-Y。如表2中X（1～2）代表水平，Y（1～4）代表条目序号。本次作业只涉及学业质量水平1和2，是高中毕业生在本学科应达到的合格要求。15条学习目标中有13条目标侧重知识维度，其中6条指向“知道”，5条指向“理解”，2条指向“应用”，还有2条侧重技能维度需要“学会”。每一课时学习目标3～4条左右。由此可见，作业设计比赛题量不宜太多，难度不宜太大，要符合“以学生发展为本”的教育初衷，践行“减量提质”，同时要落实学科核心素养，体现“教-学-评”一致性。2单元作业设计流程以学科核心素养为导向的单元作业设计流程如图2所示。有些环节在设计过程中循环反复，直至定稿。3单元作业设计依据及总体规划3.1设计依据作业设计依据课程标准要求，考查学生的基础知识、基本技能和综合能力，同时依据高一学生的认知和心理特点，力求体现作业趣味性、学法指导和在情境中应用知识解决问题的能力。根据教材内容和学习目标描述，确立布鲁姆的教育目标分类法为单元作业规划的理论依据，将涉及的知识、技能与能力、素养相关联，体现“素养导向、能力为重、知识为本”的设计理念［2］。3.2总体规划每个课时作业确立五个功能模块：梳理与整合、迁移与应用、探究与实践、链接与融合、综合与评价。单元试卷的主观题也按照此模块编排，体现单元作业知识和能力要求的层次性、发展性和整体性（见图3）。这种处理方式改变了以往作业以知识为线索的编排方式，能力要求循序渐进，为学生自主学习提供发展空间。4作业功能模块及样例分析4.1梳理与整合每课时的“梳理与整合”以思维导图和表格形式呈现课时核心知识，强调知识体系的结构化，引导学生找到知识之间的逻辑和联系，同时提高归纳总结能力。以第一课时“物质的分类”，目标编码HX10101103为例。例1分析不同聚集状态水的性质，完成下列填空。素养体现：发展“结构决定性质”的观念；能从微观角度分析不同聚集状态的物质性质差异的原因。本题看似一道普通的“填表题”，其实在文字和图片中隐藏着“物质不同聚集状态的性质及差异原因”。通过示意图思维外显提升学生宏微结合的分析能力，增强兴趣的同时降低难度，也为后续学习胶体和气体摩尔体积打下基础。这道题取材于教材P8、P9的图1.2、1.3和“想一想”，充分开发教材资源并引导学生课后关注教材、阅读教材，提高学习效果。4.2迁移与应用“迁移和应用”通过与生产、生活相联系的情境凸显基础知识的迁移与应用，体现“从生活走向化学、从化学走向社会”的学科特点，拉近化学与学生的距离。这模块也充分体现作业的育人价值，选择中国古代科技成就和古诗词文化作情境，让学生感受化学之美、激发文化自信。以单元试卷，目标编码HX10101107为例。例2豆腐是中国的传统美食，味美且营养价值高。以下是传统制作豆腐的过程。（1）图中六个制作豆腐的步骤，涉及“过滤”原理的步骤名称是__________。（2）判断豆浆是否属于胶体的具体方法是____________________。（3）向豆浆中加入石膏（主要成分为CaSO4），一段时间后蛋白质凝结为豆腐，是指图中__________步骤。东晋诗人陶渊明曾作：“种豆豆苦青，力竭心已苦。琼浆凝白玉，冰心报家夫。”该诗中有类似于“豆浆中加石膏”操作的诗句是__________。这个操作的原理类似胶体的__________。（4）豆腐有着悠久的历史，堪称国粹，能体现出中华民族的创新精神和包容精神。请从化学和人文精神的角度作简要阐述：____________________________。素养体现：建立“理论联系实际”的观念；能将化学知识与生产、生活相结合，分析和解决一些简单的实际问题，形成“化学视角”看待周围现象；赞赏化学对人类生活、生产所做的贡献，包括我国的科学进步和传统文化。这道题以“家常豆腐”为情境，落实目标“能根据胶体性质分析生产、生活及环境中的某些常见问题”。将胶体的特征性质与中国古典诗词相融合，体现趣味性和艺术性。同时从豆腐加工、制作和烹饪等传统工艺过程蕴含的科学原理和文化精神进行多角度、多层次的阐述，形成发散性思维。这是单元试卷中的一道题，内容、目标与课时作业一致，但能力培养和素养要求呈现阶梯式上升趋势。4.3探究与实践为突出化学的实验特色，“探究与实践”采用“做中学”的设計，引导学生“在实验中领悟原理、在实践中培养技能、在发现中感受乐趣”，促进思维和技能同步发展。同时对这一模块进行了有关长课时作业（简称“长作业”）的有效探究。除了第3课时“物质的量”外，其余三课时作业和单元试卷中都有一个共同的主角“鸡蛋壳”，旨在为学生创造一个长作业的整体情境（见表3）。如第1课时探究“家中有哪些常见物质能与鸡蛋壳反应”，加深对“物质分类法”的认知，同时为后续的作业打下基础。第2课时制作半透膜“蛋壳膜”实验光靠手上功夫很难成功，必须要用醋泡5～10分钟，这就需要利用第1课时的实验经验。第2课时实验剥出的鸡蛋壳正好是第4课时测定实验的原材料，一直到单元试卷考查综合分析，每道题都有“承上启下”的作用，趣味性和创新性逐步提升。其中有在家里可独立完成的兴趣实验，如第1、2课时的作业，也有需要小组合作才能完成的实验，如第4课时和单元试卷的作业。同时，参照杜威的“思维五步法”，实验报告要求遵循“提出问题—形成假设—获取信息—验证假设—归纳总结”撰写，引导学生养成规范的实验习惯和求真务实的科学态度，以及关注科学兴趣、科学思维、合作精神和创新意识的发展。以第2课时“胶体”部分实验操作题为例，落实目标编码HX10101106。例3实验二蛋壳膜的制取和胶体性质：查阅资料可知，鸡蛋的蛋壳膜相当于半透膜。（1）取膜：将鸡蛋小头磕开小孔，倒出内容物，用清水冲洗后注满白醋放置5～10分钟，再用清水冲洗干净，沿孔边缘剥下一圈蛋壳，取出蛋壳膜备用。（2）将实验一中制备的淀粉分散系小心灌入蛋壳膜中系口，浸泡在纯净水中一段时间。（3）分别取蛋壳膜内、外液体，滴加碘酒，观察实验现象。（4）请如实记录实验现象、结论与反思，并拍照上传班级qq群。（5）思考：为什么泡白醋5～10分钟后就可以轻易剥出完整的蛋壳膜？素养体现：发展对化学的兴趣，提升实践技能；培养与他人合作、交流、沟通的能力，运用知识和技能解决实际问题的能力；培养逻辑严谨的科学语言表达能力；落实证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等学科核心素养。基于第1课时“鸡蛋壳的溶解实验”，本课时继续开展蛋壳膜的相关实验，体会家庭实验带来的乐趣。结合上节课获得的知识和操作经验，用白醋浸泡能成功剥离出蛋壳膜，引导学生逐步完成实验，得出淀粉分散系的归类及体会胶体微粒不能透过半透膜的性质。作业要求正确记录和处理实验数据，能基于证据推理得出结论，体会科学探究的一般思路和过程。4.4链接与融合本次作业设计比赛的要求之一，是必须要有跨学科作业。跨学科作业统一设置在“链接与融合”板块，以具有时代性、意义性的情境融合各学科知识，处理采用“高起点、低落点”，形式有简答、设计、作图等，以促进目标的达成和素养的落实。以第4课时“摩尔质量、气体摩尔体积”为例，落实目标编码HX10101114。例4气象气球是测定风向、风速、温度等气象数据的常用运载器，常见有“膨胀型”与“非膨胀型”两种。（1）气象气球中一般充入氢气或氦气，而非空气或氮气的主要原因是__________。你会选择气象气球中充__________（选填“氢气”或“氦气”），理由是__________。（2）“膨胀型”气球内外气体压强在任何高度都几乎相等。气球在上升过程中，体积会逐渐增大。从微观角度分析原因：__________。（3）“非膨胀型”气球的体积保持不变，但球内外气体压强差有时可达数十倍之多。请绘制气球内气体分子间平均距离随离地面高度增加的变化曲线图。素养体现：从宏观和微观视角分析问题，发展“证据推理与模型认知”素养；在感知与想象中说明影响物质体积的因素，形成对微观粒子存在形态的认知。作业以气象气球为载体，情境真实可靠，吸引学生兴趣，同时融合物理和气象方面的相关知识，完成有意义的学习。问题设计从简到难，作业形式丰富多样，培养学生运用跨学科知识分析和解决实际问题的能力，体现化学学科核心素养的要求。4.5综合与评价“综合与评价”通过数据、图表、流程图等多角度信息进行综合分析、推理与评价，发展学生的文字表述能力和高阶思维。每课时“综合与评价”题均有一个开放性小题，没有标准答案，只给出评价要点。学生可从不同角度、不同层面进行合理解释，教师根据学生实际水平和真实答题情况灵活调整评价标准，促进分层分类的多元评价，实现“教-学-评”一体化。以第3课时“物质的量、阿伏伽德罗常数”为例，目标编码HX10101114。例5物质的量的单位“摩尔”是化学测量溯源体系的源头。1971年，国际计量大会（CGPM）将摩尔采纳为第七个SI单位，明确定义：“摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg碳-12的原子数目相等……”。2018年，CGPM通过了基于阿伏伽德罗常数的摩尔的新定义：1摩尔精确包含6.02214076×1023个基本单元。（1）阿伏伽德罗常数的精确测定原理是利用单晶硅的宏观密度与微观的硅晶格密度相等。测定过程是先制作质量约1kg的高纯度硅球，再测定硅晶格的体积，根据硅晶格中所含的硅原子数目，最后精确计算阿伏伽德罗常数。综上所述，科学家精确测定阿伏伽德罗常数需要：NA个硅原子的质量、硅球的质量、硅晶格中所含的硅原子数目、_____、_____。（2）查阅资料并结合教材第19页“拓展视野”，评价两次关于“摩尔”的定义：_________________。评价要点：（1）能从1971年“摩尔”定义与质量单位千克关联的弊端，2018年“摩尔”新定义转变为微粒数量溯源的优势进行分析。（2）能依据信息归纳概括，表述准确。素养体现：提高获取与加工信息的自主学习能力；认识科学与技术、社会的相互关系；认识人类对物质世界的探索从未停止，科学探究永无止境；提升证据推理与模型认知、科学态度与社会责任核心素养。“摩尔”是化学测量溯源体系的源头，修正“摩尔”的新定义有重要的意义。阿伏伽德罗常数的数值确定充分体现了科学知识的尝试性与修正性。通过基于阿伏伽德罗常数精确测定原理分析以及评价“摩尔”的两次定义，认识到阿伏伽德罗常数中的“规定”不是主观臆想，而是经历了长期艰苦卓绝的理论推导与实验探究，体会到常用的化学常数背后蕴含着科学家们的辛勤付出。5启示5.1要依标命题课程标准是教育考试与评价的根本依据。依标命题不仅能够科学合理地测评学生的学业质量水平，而且还能引导教学方向纠正偏差，达到减负提质效果。“依标”主要看两方面：一是作业设计的内容不能超标，不能随意扩大和加深；二是作业水平不能超标，增加学生学业负担［3］。在“依标”前提下把重視关键能力、培养高阶思维作为作业设计的一个重要指标。5.