基于学科大概念的“乙醇和乙酸”单元教学

陈文梅 陈立福 张雄鹰

摘要：核心素养导向下，要求教学过程中注重课程内容的结构化。本文以学科大概念为统领，开展乙醇和乙酸的单元重构教学，通过自制米酒和食醋的微项目，将知识结构化并应用于生活中，有效发展学生高阶思维，充分发挥学生的主体地位。

关键词：大概念;单元教学;乙醇;乙酸

文章编号：1008-0546（2022）10x-0012-05中图分类号：G632.41文献标识码：B

一、问题的提出

课堂教学是落实“立德树人”根本任务的主要途径。[1]《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（简称“新课标”）明确提出“重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实”，[2]这是第一次在正式文件中使用了大概念（bigideas）一词。这代表了我国从政策上确立了大概念在课程教学改革中的地位。

1.学科大概念

“学科大概念，是指反映学科本质及其特殊性的、构成学科框架的概念，是学科知识的精华所在，是最有价值的知识，是最能转化为素养的知识”。[3]国内外学者从知识论、方法论、价值论等角度对大概念进行定义，大概念是在基于事实经验的基础上总结概况出来的具有广泛解释性和可迁移的观念，其内涵可以从“大概念的特性”“大概念的表现形式”和“大概念的构建与分解”角度进行阐释。[4，5]大概念应具备以下特征：蕴含思想方法，形同哲学，抽象但具有深刻性;属于学科的中心，是知识网络的中心，具有统摄性;具有科学性，可迁移、可复制、可证实且具有较强的解释力。

2.以学科大概念为统领的单元教学

目前基于“大概念”的研究方向为：对大概念的阐释和利用大概念进行教学设计，较少从大概念和单元教学两者融合的角度进行行动研究。笔者选取人教版（2019年）必修二第七章第三节“乙醇和乙酸”，进行单元教学。必修阶段，要求学生能够对乙醇和乙酸这两个典型的有机代表物的性质进行辨识记忆，将其与结构（官能团）、用途等进行概况关联或说明论证，并用官能团的特征反应进行简单实验验证。通过对鲁科版、苏教版等不同版本教材的对比，提炼出以“官能团决定性质”“有机化合物在一定条件下可以相互转化，官能团决定有机反应类型”两个核心概念为基础的大概念：“结构决定性质，性质决定用途”。对比新旧课标发现，新课标增加了官能团的概念，因此，教学中围绕羟基决定乙醇的性质、羧基决定乙酸的性质展开。通过不同的学习活动，使学生能自主地从组成变化（结构）、物质转化及反应类型的角度认识有机反应，并通过“自制米酒和食醋”微项目，将所学的知识灵活使用，实现知识的融合统一。

二、单元学习目标与课时目标

1.单元学习目标

（1）能根据物质类別推测物质性质，从“羟基”的视角建构“醇”的概念，从“羧基”的视角建构“酸”的概念，掌握乙醇和乙酸的组成和结构特点、化学性质、转化关系及其在生产、生活中的重要应用;

（2）能运用微粒结构图式描述并论证乙醇和乙酸的化学键断裂部位，能够基于化学键、有机反应规律归纳乙醇和乙酸的反应类型;

（3）通过开展微项目（自制米酒和食醋），发展学生宏观辨析与微观探析、证据推理与模型认知、科学态度与社会责任等化学核心素养。

2.单元课时安排与课时教学目标

单元课时安排、教学目标和评价目标见表1。

三、单元课时任务及教学流程

1.单元课时任务及设计意图

单元课时任务及设计意图见表2。

2.教学框架和教学流程图

乙醇的教学框架、乙酸的教学框架见图1、图2。

微项目教学流程见图3。

四、单元教学实施过程和成果

1.实施过程

第1课时：乙醇

创设情境：“飞花令”游戏。使学生认识我国酿酒技术与酒文化。

问题1：根据日常生活中你对酒的了解，乙醇有什么物理性质？推测乙醇分子结构是怎样的？

教师引导：乙醇分子可以简单地看成在乙烷分子中的碳氢键之间“插入”了一个氧原子所形成的新分子。下面我们一起来探究乙醇的化学性质。

学生活动1：小组合作搭建乙醇分子的球棍模型;实验探究乙醇和金属钠的反应。

问题2：乙醇和金属钠反应的实验现象是什么？产物是什么？你能书写化学反应方程式吗？在反应中有哪些化学键发生断裂及生成？

教师引导：乙醇中的羟基就像乙烯中的碳碳双键一样，对乙醇的化学性质起重要作用。像这样的原子或原子团叫做官能团。

问题3：焊接银器、铜器时，表面会生成发黑的氧化膜，工匠说，可以先把铜、银在火上烧热，马上刷一点酒精，铜银会光亮如初。你知道其中的奥妙吗？

学生活动2：小组合作进行实验，把灼热的铜丝插入乙醇中，探究乙醇的催化氧化。

问题4：检测酒驾的原理是什么？

学生活动3：乙醇分别与重铬酸钾溶液、高锰酸钾溶液反应。

学生总结：学习有机物的三部曲：确定结构—性质探究—性质应用（用途）。

第2课时：乙酸

创设情境：我国酿造技术与食醋文化。

问题1：食醋在生活中有哪些用途？为什么乙酸可以除水垢而乙醇不行？酸具有哪些通性？

学生活动1：根据乙酸的分子式C2H4O2，拼接乙酸分子的球棍模型。

教师引导：比较乙醇分子和乙酸分子结构上的不同，认识乙酸的官能团—羧基。

问题2：在乙醇和乙酸反应的实验中，饱和碳酸氢钠溶液有什么作用？

学生回答：我们观察到试管中的液体，上层有无色透明的油状液体产生，并可以闻到香味，通过阅读课本发现这种有香味的液体叫乙酸乙酯，其官能团是酯基。

问题3：在生成乙酸乙酯的酯化反应中，化学键断键的部位是哪里？

学习评价1：将1mol乙醇（其中的氧用18O标记）在浓硫酸存在的条件下与足量乙酸充分反应，请写出相关的化学反应方程式。

教师点评：学生们能较好地写出化学反应的方程式，用结构式表示的学生能写对反应物和生成物，部分学生漏写了反应条件或写错了可逆符号，有个别学生用分子式书写化学反应方程式;从反馈结果判断同学们已达到了学习目标。

第3课时：基于生活的微项目“自制米酒和食醋”

环节1“查找资料”。前面两节课学生已经学习了乙醇和乙酸的相关知识，同学们也了解了米酒和食醋的主要成分，请学生上网查阅资料学习米酒和食醋的制作过程，将所收集的资料进行汇总，整理成手抄报。

环节2“科学探究”。小组讨论后进行酿酒实验，用单一控制变量法进行反复实验，记录原始实验数据（见表3）。

环节3“工程制作”。小组的同学们像科学家一样思考，像工程师一样解决问题（见表4）。

环节4“汇报展示”。学生通过PPT、视频等形式进行汇报，在汇报中将过程性记录资料和产品一一进行展示。

环节5“评价反思”。教师、学生及同伴、家长等参与评价（见表5）。

五、教学效果与反思

新课标强调课程内容的结构化，所谓的结构化包括知识结构化、认识角度结构化和认识思路的结构化。单元教学是实现结构化的重要途径，单元教学方式也是实现大概念教学的有效途径。基于大概念理念的单元教学中要做好以下几点。

1.从学生的已有知识或经验出发，落实建构主义教学理念

从单元的教学设计来看，乙醇和乙酸是从日常生活中常见的用途认识其物理性质和化学性质，然后进阶到认识有机物的转化关系及“结构和反应”的关系，最后上升到从官能团的角度认识有机物，学生的认识角度是从孤立水平到系统水平，体现了建构主义的教学理念。

2.自上而下解构主题大概念和核心概念

本单元以学科次级大概念为线索，应用内容分析法梳理乙醇和乙酸的知识内容，建构知识层级（见图4），让学生明确学习内容：结构是什么？性質是什么？物质的用途是什么？结构和性质之间的关系是什么？性质和用途之间的关系又是什么？通过一系列的学习任务，分别帮助学生建立“结构—性质—用途”的认知模型;建立“结构决定性质，性质反映结构，性质决定用途，用途反映性质”的思维，形成解决问题的能力。

3.注重基于生活的微项目探究

本单元的教学设计注重微项目的探究，采用2+1教学模式，两课时化学知识教学和一个微项目，前两课的知识为第三课做铺垫，使学习从课内向课外拓展延伸，体现化学知识的实际价值和育人价值。米酒和食醋在日常生活中是常见的，学生刚刚学习完乙醇和乙酸，微项目极大地激发了他们学习探究的积极性，并由此提出一系列的问题。微项目不是让学生简单地学习知识，而是让学生从生活中提出问题，并开展探究;不是单纯地做实验，而是用所学的知识解决生活中的问题。学生要成功地制备米酒和食醋，就需要收集信息，了解酿酒和酿醋的制备工艺。为了解决酿酒过程中有些酒变酸的问题，学生就要从化学学科知识的角度进行分析，通过与酿造食醋的工艺对比，得出问题解决的思路。最后，在项目实施过程中，为了更好地酿制出产品，学生还主动学习了乙醇和乙酸间的转化和反应条件调控的知识，掌握了单一变量实验方法。整个学习过程，让学生体会到我国传统酿酒和酿醋工艺中所蕴含的化学知识，深刻领悟到化学学科的内涵和魅力，体现了陶行知“做中学”的教育理念。

本教学设计也存在一些值得反思之处，主要是耗时较长。需提前布置相应任务，课程实施以及课后检测还有微项目所需时间长达一周。

参考文献

[1]田慧生.落实立德树人根本任务全面深化课程教学改革[J].课程·教材·教法，2015，35（01）：3-8.

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

[3]EricksonHL.StirringtheHead，Heart，andSoul：Redefin?ingCurriculumandInstruction[M].CorwinPress，1995：221.

[4]李刚，吕立杰.大概念课程设计：指向学科核心素养落实的课程架构[J].教育发展研究，2018，38（Z2）：37.

[5]韦钰.以大概念的理念进行科学教育[J].人民教育，2016，（735）：41-45.