指向发展化学学科核心素养的单元整体教学设计

李明

摘要：以人教版化学必修一“原子结构与元素周期表”为例进行单元整体教学设计，让教师对整个单元知识的结构有清楚的认识，更好地解读教材及把握知识结构，也能让学生在学习的过程中对整个单元的知识有系统的认识和理解，引导学生寻找知识点间的关系，建立系统的知识体系，发展学生的化学学科核心素养。

关键词：化学学科核心素养;单元教学;原子结构与元素周期表;教学设计

文章编号：1008-0546（2021）06-0059-06 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.06.016

教学设计是教学中非常重要的环节，教学设计的成功与否决定了教学效果的好坏，直接影响学生对知识的掌握与建构。老师们的教学设計往往会拘泥于单课时内容的就课论课，缺少了对单元知识点整体上的把握及对各种教学要素的选择和应用。单元整体教学设计是在充分的学情分析的基础上对单元教学内容进行的整体设计，它需要对单元教学内容的地位和作用、各知识点之间的结构、体现的思想方法、完成学习任务需要的从属知识技能、与本单元相关的知识和思想方法等进行综合分析[1]。因此，“单元整体教学设计”跟传统的单课时教学设计的一个明显的区别在于，前者是系统教学设计，后者是先分散后总结式的教学设计。

《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出，学生化学学科核心素养的发展是一个持续进步的过程，因此，教师应该依据化学学科核心素养的内涵及其发展水平、高中化学课程目标、高中化学课程内容及学业质量要求（包括学业要求和学业质量水平），结合学生已有的基础，对学段、模块或主题、单元和课时教学目标进行整体规划和设计[2]。做好单元教学设计，不仅能使教师对整个单元或整章知识的结构都有着很清楚的认识，更好地解读教材及把握知识结构，而且能让学生在学习的过程中对整个单元的知识有系统的认识和理解，引导学生寻找知识点间的关系，建立系统的知识体系。下面是笔者对人教版化学必修一“原子结构与元素周期表”为主题的单元整体教学设计。

一、教学单元分析

本节内容选自普通高中新人教版化学必修第一册第四章物质结构元素周期律中第一节原子结构与元素周期表[3]。教材的知识特点是围绕原子结构讨论其对元素在周期表中的位置和元素性质的决定性作用，教材体系框架如图1。

二、教学思想与创新点

基于新教材对于发展学生化学学科核心素养的要求，本教学设计主要考虑了以下几个方面的设计思想。

1.突出宏观、微观、符号三重表征：本单元内容是“宏一微一符”三重表征的典型模型。影响元素化学性质的本质原因在于原子的微观结构，而原子结构示意图能形象地表征原子的微观结构，充分地体现了宏观辨识与微观探析的核心素养。

2.形成证据推理与模型认知的观念。通过重走原子结构发展之路，构建“实验现象一提出假设一得出结论一构建新模型一进一步验证”的认知模型;发展学生证据推理和模型认知的观念和以实验事实为依据，形成大胆猜测、小心求证的实验探究的科学精神。

3.突出科学实践在物质研究中的重要作用。在探究碱金属、卤素性质与原子结构的关系的教学中，强调预测、动手实验、记录实验现象、得出结论并从微观的原子结构角度进行解释，深化预测及实验探究的科学精神。

4.教学中运用发现原子结构和元素周期表的历史，培养学生的科学精神和社会责任意识。深化科学探索历程的艰辛，体验成功的喜悦，激发学生学习化学的兴趣。

由此，对于本单元知识的整体构思如图2：

三、制定教学目标

基于化学课程标准要求及对本单元教材内容的分析，确定其教学目标如下：

1.结合原子模型演变历程体验科学家发现原子结构模型的艰辛，学习通过实验探究结合宏观证据推理形成模型的科学理论研究方法;结合Na、Cl原子的电子层结构认识原子结构，理解质量数概念;根据稀有气体和核外电子排布归纳总结原子核外电子排布规律，能用原子结构示意图描述1-20号元素的原子结构。并以此诊断学生证据推理和模型认知水平，发展原子结构的认识水平。

2.观察历史上曾出现的元素周期表，认识各时期元素周期表研制的背景、方法、成果及局限性。在观察中理解原子结构和元素周期表中位置的关系，初步形成结构决定位置，位置反映结构的模型认知;理解核电荷数、原子序数概念;知道核素、同位素概念;体会同位素在科学研究中的意义，并了解科技考古行业，感受化学在生产生活中的重要应用，拓宽职业认识，为学业生涯规划做铺垫。诊断并发展学生对于理论模型的认知、归纳能力和运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题的科学精神与社会责任核心素养。

3.从学生熟悉的金属钠的性质为切入点，分析推测金属钾的化学性质，通过观察演示实验，总结碱金属性质的相似性和递变性，并以此为模型预测验证卤族元素的递变性。理解主族元素原子结构的变化带来的元素性质的周期性变化规律，初步构建结构决定性质的化学思想。诊断并发展学生的宏观辨识和微观探析水平，以及实验探究与创新意识、证据推理与模型认知的核心素养。

四、教学过程设计

【学习任务1】重走原子结构发展之路——认识原子结构

【活动设计】

（1）追溯历史，理解原子结构

阅读原子结构发现史，回答问题（图3-4）。

【设计意图】通过阅读原子结构模型演变的历史，认识实验、假说、模型等科学方法在科学研究中的作用。初步搭建宏观实验现象与微观结构的联系，并形成“实验现象——提出假设——得出结论——构建新模型——进一步验证”的模型认识过程。

（2）由稀有气体元素电子层排布，归纳原子核外电子排布规律活动设计见图5.

【深度思考】钾原子的原子结构示意图？书写原子结构示意图要注意什么？

【设计意图】由稀有气体元素原子核外电子排布数据，归纳各电子层排布的规律，书写原子结构示意图，构建原子结构模型。渗透证据推理与模型认识的化学核心素养。

（3）原子结构中的等量关系

活动设计见图6。

【设计意图】科学是站在历史的肩膀上不断发展、进步的。展望原子结构的发展，旨在传递相信科学，但不迷信权威的科学思想。

【学习任务2】重走元素周期表发展之路——认识元素周期表

【活动设计】

（1）认识整体——观历史上的元素周期表，认识元素周期表

介绍历史上出现的元素周期表（三元素组、六元素组、八音律等）。并请同学们根据原子结构示意图，绘制元素周期表（图7），并阐述编排理由（图8）。

【深度思考】如何推断陌生元素在元素周期表中的位置及可能存在的化学性质？

【设计意图】通过问题链，结合元素周期表发现史，引导学生通过阅读课本和结合教师所给的信息，全面认识元素周期表，为后续元素周期律的学习莫定基础。强化结构决定位置，位置反映结构的观念。

（2）理解局部——深入认识元素周期表

活动设计见图9。

【设计意图】由整体到局部全面认识元素周期表，引导学生区别元素和核素的概念，并会判断同位素，并为后续元素周期律的学习奠定基础。介绍同位素在生产生活中的用途学习并拓展科技考古，拓展职业教育，初步渗透科学态度和社会责任的化学核心素养。

【学习任务3】元素周期表再审视——建构原子结构和元素性质的关系

【活动设计】

（1）由钠的性质预测类比钾、锂，归纳碱金属性质的递变性

活动设计见图10。

元素周期表中第ⅠA族（除了H）叫做碱金属元素，回忆金属钠的性质，分析钠的性质和原子结构，并填写碱金属结构信息表（表1），熟悉碱金属元素原子结构异同。

【设计意图】在教学中运用POE策略[4]，从分析碱金属原子结构示意图、最外层电子数、电子层数、原子半径开始，明确碱金属原子结构特点。进而通过猜测，实验论证，探索出钠、钾元素化学性质相似和递变性。从原子结构的角度建立解释，形成“位置——结构——性质”的思想，并掌握预测的方法。

表1 碱金属结构信息表（2）预测并验证卤族元素性质的相似性和递变性结合卤素原子的原子结构特征及物理性质（表2），预测卤素的化学性质（图11）。

【设计意图】从碱金属的结构和性质的学习方式，迁移到卤素性质的学习方式。进一步诊断和评价“位置—结构—性质”的认知模型和“预测—观察—解释实验”的探究模式。

五、单元整体教学设计的反思

1.有助于学生构建知识。单元教学的着眼点是“单元”。从教学内容看，单元教学以一个“单元”为相对独立的教学单位，强调从单元这个整体出发设计教学，突出内容和过程的联系性和整体性。从教学目标看，单元教学是一个相对完整的过程，在这个过程中，化学学科核心素养的有机融合和有效落实问题逐步得以实现。从教学方法看，单元教学不是对单元内各课题平均使用力量，而是依据学生的认知特点和某个单元的教学内容，设计合理的、有一定思维梯度的科学学习过程，注重学习的阶段性和层次性，避免了传统课时教学的随意性与盲目性。

2.有助于教师不断完善自身的智能结构。对化学教师而言，显然单元教学设计比传统的单课时教学设计更具有挑战性，通过单元教学，教师的教学设计视野从单课时的微观范畴转向更为宽阔的单元宏观范畴，能够从单元整体上把握教学目标、内容和方法，有利于使宏观层面的课程目标落到实处，同时又能使单元内的课时教学变得更加富有弹性，有利于优化教学效果。

化学单元整体教学设计是从整体角度把握课程，突出内容和过程的联系性和整体性。化学内容的整体性包括内容的整体结构（概念及其相互关系）以及内容反映的化学学科核心素养。把握好整体性，对内容的系统结构了如指掌，心中有一张“联络图”，才能把握教学的大方向，才能使教学有的放矢，才能使学生学到结构化的、联系紧密的、迁移能力强的知识，才能更好地发展化学学科核心素养。

参考文献

[1]刘焕亮.基于学科核心素养的单元整体教学设计[J].中学化学教学参考，2019（10）：37

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020：69

[3]王晶，毕华林.普通高中教科书：化学必修第一册[M].北京：人民教育出版社，2019：86-98

[4]人民教育出版社课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.化学必修第一冊教师教学用书[M].北京：人民教育出版社，2019：131-137