素养导向的高中化学大单元教学设计与实践

【摘

要】以“物质及其变化”学科大概念统领，高三化学复习课开展“新能源汽车电池回收利用”大单元教学。整合元素化合物、氧化还原、化学动力学、物质结构与性质、化学实验等高中化学重点知识；构建单元教学框架，制订单元学习目标，创设真实情境，通过大问题、大任务，教师搭建脚手架，学生开展自主探究、合作交流活动、反思总结，促进学生高阶思维能力发展，促进深度学习，对提高高三化学复习的精准度和有效性有很大的意义。【关键词】大单元教学；核心素养；高中化学“拔尖创新人才培养”“发展核心素养”“大单元教学”是当今社会和教育领域普遍关注的热点问题。如何在核心素养导向下实施大单元教学，为培养创新人才做准备，这是我国基础教育课程改革所面临的重大课题。核心素养指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践。发展核心素养与培养创新人才紧密联系，具有核心素养的人才有可能成长为拔尖创新人才。高三化学复习所要面临的问题：知识点多、容易遗忘；题目的综合性及难度加大。复习过程如果只重视知识的传授和答题技能的训练，轻视学习逻辑思维的培养，学习内容与生产生活实践脱节，这种基于知识记忆的浅层复习容易造成知识的碎片化、理解的肤浅化、思维的呆板化。传统的课堂教学过度注重知识讲授，而忽视了学生核心素养的培养，于是有了著名的“钱学森之问”。新版课标强调大单元教学，其主要目标是发展学生核心素养，培养分析问题、解决问题能力和高阶思维能力，为培养创新人才做准备。通俗地讲，通过大单元教学培养学生的适应未来社会的“大”的学习能力、“大”的分析解决问题能力、“大”的思维创新能力“、大”的家国情怀和道德品质等。一、重组教材内容，提炼大单元主题《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》指出要选择体现基础性和时代性的化学课程内容，结合人类探索物质及其变化的历史与化学科学发展的趋势，引导学生进一步学习化学的基本原理和方法，形成化学学科的核心观念;结合学生已有的经验和将要经历的社会生活实际，引导学生关注人类面临的与化学有关的社会问题，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。（一）大概念引领，结构化组织大单元以国家工信部发布新能源汽车电池回收镍、钴、锰创设情境，提出工业制备MnCO3为大问题，将学生置身于真实情境中，设置进阶性学习任务，从物质转化、反应机理、条件控制、分离提纯、纯度测定、微观探析层层深入，学生在解决问题过程形成“知识关联→认识思路→核心观念”结构化认识。（二）制订单元学习目标，融通大单元实施环节（1）能对复杂的化学反应、抽象的化学原理、物质结构等知识进一步融合，建立各模块知识体系的关系，形成知识关联结构化。（2）对陌生的真实情境进一步形成主动基于多认识角度或多变量关系进行逻辑推理的能力，形成认识思路结构化。（3）掌握解决真实情境下物质转化问题的一般思路。通过创设真实的问题情境培养学生问题解决能力，提升综合解题能力，促进学生建构和形成学科核心观念，发展学科核心素养。（4）形成绿色化学思想和保护环境的可持续发展意识。二、构建大单元教学框架，实现思维进阶2022版义务教育课程标准优化课程内容结构部分明确提出：要基于核心素养要求，遴选重要观念、主题内容和基础知识技能，精选、设计课程内容，优化内容组织形式；设立跨学科主题学习活动，加强学科间相互关联，带动课程综合化实施。结合课标要求，遴选“新能源动力电池回收利用”主题，提出“变化观念”“平衡思想”“结构决定性质”大概念统摄下的学科核心知识，将其转化为对应的驱动性问题，具体课时安排是：基于废旧电池化合物转化的可能性，通过物质价类二维图的建立，利用反应原理的相关理论深入探析，建立起基于物质类别、价态视角认识物质及其转化的一般思路；基于从废旧电池中如何去除杂质转化为碳酸锰等反应的调控帮助学生建立起基于方向、速率、限度等三个视角综合调控反应条件的一般思路；基于工业提纯碳酸锰，带领学生凝练出基于环保、成本、循环利用、安全等角度认识物质提纯的一般思路；基于碳酸锰含量的测定，带领学生建立真实情境下，中和滴定原理的迁移应用的基本思路；基于从微观的视角探析MnCO3的制备，引领学生用物质结构分析解释相关化学问题的思路，将“结构决定性质”具体化。强化物质转化中“实验探究能力与创新精神”和“绿色化学思想”，形成“转化有条件、条件可调控”。最后，结合我国在新能源领域的成就——宁德时代给特斯拉下“锰”药，将爱国主义情怀厚植于课堂教学，彰显民族自信，凸显化学学科的育人功能。融合科学、数学和技术等相关学科内容，培养社会责任感，促进知、意、行的统一。大单元的学习目标涉及学科核心素养的各个方面，学习内容丰富，具有多维度、多层次、多视角的特点，学习广度较大，知识深度、思维深度都有一定跨度。教师进行大单元设计时要依据教学内容的逻辑顺序和学习进阶，分阶段、分课时设计教学进程，考虑组织各学习阶段的教材銜接，教学内容、学习情境的创设，教学活动的组织形式等。三、实施单元教学，激发学生积极思考本项目在高三年进行教学实践。由于篇幅所限，以第5课时“微观探析MnCO3的制备”为例呈现实施具体过程。1.情境导入：观看新闻频道社会热点话题—“退役汽车动力电池回收利用”创设问题情境，并结合工信部提出的回收要求，明确研究方向。2.教学流程：从微观的视角分析MnCO3的制备工艺。具体安排是：识“锰”—集“锰”—洗“锰”—用“锰”四个环节进行知识关联，通过问题的解决，建立基于“位—构—性”的系统思维框架。教学流程如图2所示。大单元教学一个项目学习活动结束后，教师要引导学生进行阶段性反思总结：完成任务所学到知识、解决问题的方法和技巧、学习过程经验和教训，使所学知识和方法形成整体的认知结构，改进学习方法，提高学习效能。教师还要借助反馈练习，检测学生掌握情况，拓展学生的思维，引导学生做好反思迁移，有效促进学生高阶思维能力的发展，形成核心素养。四、教学效果及反思（一）创设真实问题情境，激发学生学习兴趣高中化学课程标准指出：“倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养创新精神和实践能力。”《中国高考报告（2023）》中指出：“无情境，不成题。”真实的问题情境有助于帮助学生突破知识与生活的壁垒，选择与生产生活紧密联系的教学素材，创设真实的问题情境，从真实情境入手，设置一系列挑战性任务，抛出多个问题引发学生深度思考，重构基础知识模型；学生借助情境支架和问题拾级而上，既丰富了主题内容，也培养学生的逻辑推理能力、批判性和创新性思维等关键能力，解决新情境下的复杂问题。学生的核心素养在解决情境问题中不断地形成、抽象、迁移和转化。（二）开展持续性评价，促进“教、学、评”一体化1946年，美国学者埃德加·戴尔提出了“学习金字塔”理论，主张“多用讨论、实践、互评的方式，让学生从一般的听讲、阅读等被动的学习方式切实转化为实践体验的主动学习方式，从而更好地达成学习目标，产生学习效能”。在实施“教、学、评”一体化过程中，思考怎样引入更多元、更有效的评价体系。从教学目标的制订严格根据课程标准的“内容要求”“学业水平要求”“教学提示”“学业质量标准”，确保教学每个环节都围绕教学目标开展。教学设计将教学内容融入具體的问题情境：“新能源废旧电池的回收利用”，通过设计有挑战性的任务和活动，鼓励学生开展自主探究和小组合作学习；通过情境与信息、任务与活动、展示交流与评价反思等形式的活动，将教师的导与学生的学和对学生的评价融为一体，大大提高了学生的学习兴趣和创造力，也提高了教学效果；评价方式从教师评价到小组评价以