以实验探究促进单元整体的深度学习

张宇星

单元整体深度学习要按照《普通高中化学课程标准》（2017年版2020年修订）的指导，紧紧围绕“立德树人”的根本任务开展教学，弘扬科学精神，提升学生的化学学科核心素养。在此，笔者以“钠及其重要化合物”为例，对重视实验探究且指向深度学习的高中化学单元整体教学进行深入研究。

新课标强调培养学生解决实际问题的能力。所以，与实际生活相关联，创设真实的问题情境是教学设计中重要的环节。真实情境一方面能激发学生的兴趣，更重要的一方面能让学生从真实情境中抽提出关键化学问题，找出对应的解决办法，从而提高真实问题的解决能力。

关于“钠及其重要化合物”的知识内容，在单元整体教学的三课时中都创设了真实的问题情境。

在第一课时钠单质中，用《走进科学》栏目视频“破除迷信——揭秘‘水鬼’”作为真实问题情境，学生从中抽提出“水鬼”的真实身份——钠。讲授第二课时钠的两种氧化物时，用滴水生火、吹气生火的实验作为真实情境，让学生产生认知冲突，水和二氧化碳在日常生活中用来灭火，在这里为什么可以生火？讲授第三课时钠的两种盐时，真实情境是如何区分厨房中的苏打和小苏打，与学生的实际生活紧密联系。

“钠及其重要化合物”的单元整体教学注重真实情境设置，利用任务驱动，使学生在解决问题的过程中，获得钠及其重要化合物的知识，培养学生实验探究的能力，发展学生化学学科核心素养。

结构性教学问题是整个教学活动的骨架，用问题串联整个教学内容，激发学生参与的愿望，用任务驱动学生活动，问题难度层层递进，促进学生深度思考，让化学实验不仅仅停留在实验操作和观察现象的浅层级，还指向深度学习，重点培养学生的预测和探究能力。

“钠及其重要化合物”三个课时都是以实验探究为核心方法的单元整体设计。每个课时的思路都是对于以下探究物质性质的思路的实践：明确目的—解读物质—应用原理—分析结构—合理预测—尝试书写—明确现象—设计实验—寻找证据—解释现象—说明理由—得出结论。

第一课时钠单质的结构性教学问题链为：由“Na”能想到什么？（从宏观、微观、定性、定量的角度解读元素符号）—钠能否与水发生反应？（根据氧化还原反应原理，预测钠与水反应的产物）—解读钠与水反应的化学方程式？—小组合作做实验，观察到哪些现象？如何解释？—总结实验探究的思路？—预测钠在煤油和水里反应的现象？→如何用科学破除迷信？（破除迷信，揭秘“水鬼”）

第二课时钠的两种氧化物的结构性教学问题链为：钠能否与氧气发生反应？（分析、预测钠与氧气反应的产物，写出化学方程式。）—氧化钠有哪些化学性质？（从物质类别的角度，分析预测氧化钠的化学性质）—钠与氧气在加热条件下反应产物是什么？（观察实验现象，对产物做出猜想）—如何做实验验证钠燃烧的产物？（设计实验验证是否为氧化钠）—观察演示实验滴水生火、吹气生火，实验现象有哪些？如何解释？—如何验证过氧化钠与水反应的产物？—过氧化钠有什么用途？—钠着火怎么灭火？

第三课时钠的两种盐的结构性教学问题链为：如何鉴别厨房中的苏打和小苏打？→如何设计实验方案鉴别碳酸钠与碳酸氢钠？→小组做实验，观察到什么现象？得出什么结论？→归纳碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质和化学性质？

“钠及其重要化合物”三个课时强调学生的预测与对化学方程式的解读，三课时都在延续和强化研究问题的思路方法。以化学方程式为核心展开实验研究，通过各种实验手段，开放性思考，开放性探究问题的设置，让学生展开开放性的思维，应用自己原有的知识，综合地解决问题。

建构主义提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。教师不能因为害怕实验有危险而剥夺学生主动建构的权利，应给学生创造实验探究与实验操作的机会，实现化学实验过程中的学生主动建构，学生才能在经历化学实验过程中有所发现，并借助既有的化学知识、生活经验等，学会分析问题与解决问题。

“钠及其重要化合物”三个课时中都设计了学生可操作的实验活动。

第一课时钠单质的学生动手实验活动为：钠与水的反应，并提供了丰富的验证产物氢氧化钠的试剂，如：石蕊溶液、酚酞溶液、pH试纸、硫酸铜溶液、氯化铁溶液。

第二课时钠的两种氧化物的学生实验活动为：学生演示滴水生火、吹气生火；学生小組实验探究过氧化钠与水反应的产物。

第三课时钠的两种盐的学生动手实验活动为：鉴别碳酸钠与碳酸氢钠，开放度非常大，学生自主设计并实施实验，提供的试剂有：碳酸钠固体、碳酸氢钠固体、蒸馏水、酚酞、pH试纸、稀盐酸、氯化钙溶液、澄清的石灰水。

尤其是第三课时，基本上属于学生的自主探究，从预测到设计实验方案到做实验验证到最终得出结论，并总结碳酸钠和碳酸氢钠的物理化学性质，都基本上是学生自主完成的。实现了学生从观察教师的演示实验，单纯地输入，转化成自主探究、自主建构、自主总结。将被动的“记住”研究问题的思路，转化成自觉地应用思路来研究问题。

分析问题、解决问题的能力中最核心的是寻找和建立思路。因此高中化学教学中，教师应尽可能地将抽象的思维进行可视化，选择显性化的思维工具，引导学生在化学实验活动基础上获得直观的体验，再结合化学实验引导学生对实验探究思路进行高度的抽象，让探究过程中学生的思维结构得以呈现出来。

“钠及其重要化合物”单元整体设计的三个课时中都有用到显性化的思维工具。

第一课时钠单质，在解读元素符号时用到了思维导图，帮助学生从宏观、微观、定性、定量的角度去发散思考可以根据元素符号解读出的内容，让思维既发散，又有序，又直观。在解读化学方程式时，一开始教师并没有提示角度，但是有的学生已经可以迁移使用思维导图的形式，从宏观、微观、定性、定量的角度去发散思考可以根据方程式解读出的内容。在设计实验时，学生在学案上按照实验目的、实验仪器、实验药品、实验步骤、预测实验现象的内容去思考设计实验方案，使思维可视化。在做实验时，不只是观察，还要记录实际观察到的实验现象，并对实验现象进行解释，实验报告记录也是重要的显性化的思维工具。还有让学生自己总结实验探究思路的环节，让学生总结表达出来，思路外显。

第二课时钠的两种氧化物，在预测氧化钠的性质，设计实验验证钠燃烧的产物，记录滴水生火、吹气生火的实验现象并解释现象，设计实验验证过氧化钠与水反应产物时不仅仅停留在口头表达，而是把思维显化，记录在学案上。

第三课时钠的两种盐，在设计实验验证碳酸钠和碳酸氢钠时，让对比实验中变量控制的思想显化，学生不仅要考虑碳酸钠和碳酸氢钠二者的性质差异，还要将哪些变量需要控制，哪些是要用来对比的现象分析清楚，并清晰地呈现在实验报告中。在最后总结碳酸钠和碳酸氢钠的物理、化学性质时，通过自主的实验探究，将探究出的结论总结并进行展示，提升了学生思维的有序性。

举一反三、迁移应用是教学的归宿，在教学中应该注重迁移应用，在实践中促进学生生活问题的解决，培养学生学以致用的能力，促进学生化学知识的融会贯通，最终实现学生化学学科核心素养的发展。

“钠及其重要化合物”单元整体设计的三个课时都体现了实践性迁移应用。

在第一课时钠单质中应用所学知识破除迷信，视频中骗人的“水鬼”其实就是钠单质，所谓的“水鬼四处乱跑”其实就是钠与水反应产生了气体推动钠四处游动，所谓的“水鬼最后消失了”其实是钠全部与水反应了。通过破除迷信，不仅迁移应用了化学知识，还培养学生崇尚科学的精神。

第二课时钠的两种氧化物，让学生思考过氧化钠有什么用途，学生根据过氧化钠的性质，想到它可以用来做供氧剂。让学生思考钠着火该如何灭火，不仅整合了钠和过氧化钠的化学性质，还强调安全教育，强调以人为本。

第三课时钠的两种盐，结尾用了侯氏制碱法的案例，不仅迁移应用了碳酸钠、碳酸氢钠的性质，还增强学生民族自豪感，培养学生的爱国主义精神。

“钠及其重要化合物”单元整体设计强调证据意识：预测有依据、实验有证据、结果有根据，让学生自己摸索出实验预测的方法，将实验探究教学落到实处；强调实验探究的思路，每个课时都体现着研究物质性质的思路方法，培养了学生的实验探究能力；还强调了单元的整体性，使任务层层递进，活动越来越开放，学生自主性越来越高，学习的深度越来越深，让学生从“学会”发展为“会学”。