化学大单元设计的实践与思考

戴明元

2021年以来，我校化学组的教师依据《普通高中化学课程标准》（2017版）（下面简称“新课标”），使用2019年人教版教材（下面简称“新教材”），对大单元教学的设计和课堂教学进行了积极探索实践。在此过程中，我们对大单元课堂设计的原则及教学中应注意的问题有了清晰的认识。下面整理成文，与大家交流探讨。

一、大单元设计的基本原则

1.三种方式确定单元主题

“新课标”在实施建议中明确指出：“化学教学内容的组织，应有利于促进学生从化学学科知识向化学学科核心素养的转化，而内容的结构化则是实现这种转化的关键。内容的结构化主要有以下三种形式：①基于知识关联的结构化。②基于认识思路的结构化。③基于核心观念的结构化。”在大单元教学中，为提高学生的化学学科核心素养，我们主要以上述三种结构化来组织单元教学的内容。

如，基于知识关联的结构化，我们把“新教材”必修2第六章与选择性必修1的第一章、第二章的内容组织起来，确定了“化学反应的规律”的大单元。在教师的引导下，让学生进行自主学习，并把知识结构化如下：

如此，可以帮助学生分清热力学与动力学的范畴，避免在解决问题的过程中将二者混淆使用。

基于由感性认识到理性认知、由宏观到微观、由定性到定量的认识思路，我们将“新教材”必修2第六章与选择性必修1的第一章、第二章整合成三个小单元，即“化学反应与能量”“化学反应速率”“化学平衡”。这样，在这三个单元的学习中，学生的“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”等化学学科核心素养就得到了逐步提升。

如，“水溶液中的离子反应与平衡”一章，教材内容是基于“微粒观”“平衡观”“变化观”等核心观念展开的。我们就基于核心观念的结构化设计了“水溶液中的离子反应与平衡”一章的大单元，具体分为两个子单元，“子单元一‘外界因素对平衡的影响’——基于微粒观和变化观，研究外界因素对电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的影响”“子单元二‘四大平衡常数’—— 基于化学平衡常数的‘平衡观’，研究弱电解质的电离平衡常数（Ka、Kb）、水的离子积常数（Kw）、盐类的水解平衡常数（Kh）、難溶电解质的溶度积常数（Ksp）” 。

这样的大单元设计，不但能让学生用基于“化学平衡”一章建立起来的核心观念学习“水溶液中的离子反应与平衡”，而且能使以上的核心观念更加稳固，使学生“变化观念与平衡思想”的化学核心素养进一步提升。

2.创设情景，促进学生化学学习方式的转变

“新课标”在实施建议中指出：“学生化学学科核心素养的发展是一个自我建构、不断提升的过程，教师要紧紧围绕化学学科核心素养发展的关键环节，引导学生积极开展建构学习、探究学习和问题解决学习，促进学生化学学习方式的转变。”因而，单元活动的设计要积极地创设真实的问题情景，设计建构学习、探究学习和问题解决学习等活动。

如，建构学习活动的设计方面，在学生完成了“新教材”必修2“化学反应的限度”的内容之后，就要自主学习选择性必修1的化学平衡的内容，为了建构新知识与旧知识经验的联系，教师设计了如下四个问题情景。

（1）以合成氨为例，谈谈化学平衡是怎样建立起来的？请用v-t图像表示该反应化学平衡的建立过程。

（2）化学平衡的特点有哪些？其中的“等”与“定”有什么关系？试用c-t图像表示化学平衡的建立。

（3）可逆反应为什么有限度？如何描述可逆反应限度的大小？影响化学平衡常数的因素有哪些？有什么应用？

（4）化学平衡的特点中“动”和“变”的含义是什么？二者有什么联系？改变哪些条件会使平衡移动？

以上四个问题情景，可以帮助学生通过新、旧知识经验之间的反复、双向的相互作用，形成和调整自己的经验结构，建构新的知识体系。

化学学科的探究学习活动以探究实验为主。因此，我们在设计“化学平衡”的子单元“影响化学平衡的因素”时，精心准备了如下实验活动。

这样的设计，是让学生依据实验目的和实验原理，设计实验方案、讨论优化方案、进行实验、观察现象、得到结论。这样的设计，不但能增进学生对科学探究的理解，发展学生的科学探究能力，而且能提升学生“科学探究与创新意识”的化学学科核心素养。

如，“化学平衡”的子单元“化学反应的调控”一节，我们采用的是问题解决的学习方式，即给出情景和必要的素材，引导学生根据自己已有的知识来优化合成氨的反应条件。具体如下：

情景：

十九世纪，合成氨工业解决了人类面临的粮食短缺问题，为工业生产提供了基本工业原料——氨。其实，自1784年确定氨的成分以后，人们一直在研究如何利用氮气和氢气合成氨，但到1913年才实现了合成氨的工业化生产。经过研究人员的努力，几十年后建造了日产氨1000吨的大型装置。

素材：

（1）合成氨的反应是一个可逆反应，N2（g） + 3H2（g）[]2NH3（g）。已知298K时：△H=-92.2KJ/mol ， △S=-109.2J/K▪mol。

（2）实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为：v=kc（N2）c1.5（H2）c-1（NH3）。

（3）工业合成氨以铁触媒为催化剂，铁触媒在500℃时的活性最大。

（4）从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量之比为1∶3时，平衡转化率最高，从化学反应速率角度分析，氮气在催化剂上吸附为总反应中最难发生的步骤，即影响反应速率的关键步骤。

（5）工业生产中，压强增高，对设备材料和结构的要求也提高了，动力消耗增大，综合经济效益会下降。

问题：

请结合以上素材，选择合成氨工业的最优条件。

反思总结：

由工业合成氨条件的优化看，工业生产条件的优化主要考虑哪些因素？当出现矛盾时，如何解决？

3.重视化学认识视角和化学认识思路的培养

“所谓化学认识视角，是指对物质及其变化的特征及规律进行认识的侧面、角度或切入点。它回答的是‘从哪儿想’的问题。所谓化学认识思路，是指对物质及其变化的特征及规律进行认识的程序、路径或框架。它要解决的是‘怎么想’的问题。”大单元教学，更有利于培养学生的化学学科认识视角及认识思路。

如，元素化学的教学，我们把认识视角聚焦在“从物质类别的视角认识物质间的转化关系”“从元素价态的视角认识物质间的转化关系”，即引导学生建构价类二维图。教学中，常见的认识思路还有“宏观—微观—符号”“预测—实验—证据—推理—结论”“认识模型”“思维模型”“定性—定量”等。有机化合物的教学中，我们引导学生的认识思路为“有机物的分子结构→官能团→有机化学反应→有机物之间的转化→有机合成”。

教学中，当遇到陌生复杂的问题时，教师可以启发、引导学生“从哪想”“怎么想”，并且在得到结果后，为学生总结认识的出发点、思维的模型，以不断拓宽学生的认识视角，不断构建学生分析问题的框架和思维模型，提高他们分析问题、解决问题的能力。

二、大单元教学中应注意的问题

1.紧密围绕核心观念确定教学策略

中学化学的核心观念主要有变化观、微粒观和微粒作用观、平衡观、守恒观、组成和结构决定性质观、价类二维观、绿色的可持续发展观、科学的探究观等。观念决定思想，思维决定行为，因而大单元教学设计中我们往往紧密围绕核心观念来确定教学策略。

在烃、烃的衍生物的大单元教学中，我们教学策略的设计围绕“结构决定性质”的核心观念。如，对于“苯酚”一节，我们在教学设计中，采用的教学策略为“结构分析→性质预测→实验验证→归纳总结→迁移应用”。

2.教学活动的设计要注重高阶思维的开展

陌生情景下复杂问题的解决，需要学生具有较强的化学科学思维能力，尤其是高阶思维能力。因此，在大单元教学的设计中，我们要非常重视高阶思维的培养。

如，探究“影响化学平衡的因素”一节实验课中，为了培养学生的高阶思维，我们的教学策略是让学生根据提供的试剂及实验用品先设计实验，再优化方案、实验探究、观察现象、解释现象、概括浓度、压强、温度对平衡的影响规律。这其中设计实验要用“设计实验的创造性思维”的高阶思维，优化方案要用“分析评价”的高阶思维，观察现象及解释现象要用“预测、观察和解释能力”的高阶思维，概括浓度、压强、温度对平衡的影响规律要用到“概括关联”的高阶思维。

3.注重引导学生建构模型

在教学中建构模型，有利于学生在陌生复杂的情景下分析问题、解决问题。因而，大单元教学中，我们也要注重引导学生建构模型。

如，“水溶液中的离子反应与平衡”一章的教学中，我们引导学生建构模型“溶液中有什么溶质（包括单一溶液和反应后的溶液）→它们是什么比例→会建立哪些平衡→分析离子浓度的大小、列守恒关系式、判断酸碱性等”。学生一旦建立起这一模型，即使遇到陌生复杂的问题情景，也能顺利地解决问题。

4.注重化学日常学习评价

“新课标”明确指出：“化学日常学习评价是化学教学不可或缺的有机组成部分，是化学学习评价的一种重要表现形式，是实施‘教、学、评’一体化教学的重要链条。”我们在实施大单元教学的过程中，非常注重化学日常学习评价，及时诊断学生的化学学科核心素养的發展水平、核心知识和核心观念的结构化水平等，以便及时地给予指导或进行针对性的发展、提高。当然，也能为后面的教学提供设计的依据。

“新课标”明确指出：“提问与点评，练习与作业，复习与考试是有效开展化学日常学习评价的基本途径与方法。”为使以上三种途径与方法有诊断功能，课堂上我们抛出的问题要具有素养诊断功能，点评要有指导性，要能引导学生发展化学核心素养、结构化核心概念和核心观念。对于练习、作业及考试，我们应精心设计有素养诊断功能的题目。批阅时，我们不能只看对错，一定要深入分析错因，是什么素养没有达标，还是核心知识或核心观念结构化程度太低。然后及时反馈，调整教学节奏或重心，真正地让学生实现素养的发展。章节的复习课，我们要指导学生自主建构知识体系，以诊断学生的核心概念和核心观念的结构化水平，及时给予指导或进行针对性的发展、提高。

关于大单元教学，我们从实践中取得了以上认知。但还有一些问题值得思考，“如何处理好大课堂与知识巩固、技能练习的关系？”“大课堂中，课堂容量较大，而学生的基础、素养不一，容易导致学困生跟不上教学进度，如何能兼顾学困生？”等。这些问题，值得我们一线化学教师进行更加深入的思考和探究！

作者单位   陕西省渭南市大荔县城郊中学