核心素养视域下基于化学大概念的单元教学实践

陈 露

(上海大学附属中学 200444)

单元教学是对化学大概念教学的具体实施，化学大概念集中体现了化学的学科结构和学科本质，是化学单元教学的灵魂，也是化学学科核心素养融入到教学实际的关键.以化学大概念为统领，学科知识的内部联系为基础，化学学科核心素养和学生的身心发展为依据，采用自上而下、逐渐细化的方式进行单元教学，突出化学学科知识的内部联系和逻辑关系，知识的纵向延伸具有梯度性，知识的横向延伸具有相关性.笔者从自身教学实际出发，以“化工生产”为例，实施基于化学大概念的单元教学实践.

1 构建单元教学内容

化学大概念——化工生产基本原理统领“化工生产”单元教学，能够帮助学生形成知识结构，也能够帮助学生形成分析、解决实际问题的思路和方法，促进学生化学学科核心素养的发展.“化工生产”单元教学内容主要包括：硫酸工业、纯碱工业、合成氨工业和溴与碘的提取.

2 确立单元教学目标

(1)理解化工生产的基本原理；(2)通过探究硫酸工业，增强应用化学原理分析、解决化学问题的能力；(3)通过分析索尔维制碱法与侯氏制碱法的差异，了解技术创新促进化工生产发展的重要史实；(4)感受物料平衡、能源充分利用、绿色化学的思想，树立环保意识，增强社会责任感.

3 学情分析

以学生发展为本，以学定教，学生已经在高三上学期完成了化工生产的一轮复习，一轮复习重点在于强调化工生产过程中的反应原理、原料的选择以及生产条件的选择.学生已经具备了一些零散的化工生产的知识，但知识未能形成结构化、体系化、系统化.基于新课程标准及化学学科核心素养，制定单元教学重点为化工生产必须遵循的三个基本原理；教学难点为探究化工生产采取的一系列措施达到原料充分利用、能量充分利用和环境保护.

4 确立单元认知思路

单元教学流程如图1.

图1

5 单元教学实施过程

5.1 第1课时——解决问题

环节一：应用原理，探究硫酸工业

【教师】写出以硫黄为原料的硫酸工业主要反应的化学方程式.

【教师】硫酸工业三步反应分别对应的反应设备是什么？

【学生】沸腾炉、接触室和吸收塔，分别如图2、图3和图4所示.

图2 图3 图4

【学习任务1】硫酸工业采取哪些措施达到原料的充分利用？

问题链1：

(1)结合图2思考第一步反应中，哪些操作方法能提高原料利用率？

(2)结合图3思考第二步反应中，哪些操作方法能提高原料利用率？

(3)结合图4思考第三步反应中，哪些操作方法能提高原料利用率？

【学习任务2】硫酸工业采取哪些措施达到充分利用能量

问题链2：

(1)结合图3思考硫酸工业接触室里怎样充分利用能量？

(2)热交换器是怎样进行热量交换的？归纳热交换器的作用？

【学习任务3】硫酸工业采取哪些措施达到保护环境的目的？

问题链3：

(1)硫酸厂尾气中的SO2可以直接排放吗？为什么？

(2)怎样处理硫酸厂尾气中的SO2，转化为有价值的物质(氮肥)？

(3)写出用足量的氨水吸收SO2的化学方程式.

设计意图：以化学大概念——化工生产基本原理为统领，采用问题链教学法，基于硫酸工业真实情境和学习任务的问题化，层层递进，环环相扣，让学生在真实问题解决的过程中回忆、重组已有知识，实现知识的结构化和迁移运用.发展学生“变化观念与平衡思想”和“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养.

环节二：技术创新，发展纯碱工业

【教师】写出纯碱工业两步主要反应的化学方程式.

【学习任务4】分析索尔维制碱法与侯氏制碱法的差异

问题链4：

(1)纯碱工业第一步反应中，怎样通入NH3和CO2气体能提高原料利用率？

(2)结合索尔维制碱法，依据化工生产基本原理，从充分利用原料、充分利用能量和环境保护三个角度分析索尔维制碱法的缺点有哪些？

(3)技术创新，纯碱工业由索尔维制碱法到候氏制碱法，依据化工生产基本原理，分析候氏制碱法的优点有哪些？

设计意图：学生依据化工生产基本原理分析两种制碱法的优缺点.中国化工学家侯德榜经过600多次研究实验，分析了2000多个样品，历时5年发明了氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺，开创了世界制碱工业的新纪元.通过化学史实的学习，发展学生“科学探究与创新意识”，感悟科研的意义、创新的价值.

5.2 第2课时——迁移应用

环节三：知识迁移，评价合成氨新方法

【教师】写出合成氨工业主要反应的化学方程式.

【教师】结合合成氨工业流程，思考合成氨工业分别采取哪些措施达到充分利用原料、充分利用能量和环境保护的目的？

【学习任务5】依据化工生产基本原理评价合成氨新方法

请依据化工生产基本原理，与传统合成氨工艺相比，对该方法进行评价.

设计意图：知识迁移，依据化工生产基本原理评价合成氨新方法，发展学生“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”.新工艺为合成氨的发展提供了新思路，但由理论到实践再到化工生产，还有很多问题需要去研究、去探索.

环节四：知识迁移，探究溴与碘的提取

【教师】分别写出海水提溴和海带提碘主要反应的离子方程式.

【学习任务6】依据化工生产基本原理探究溴碘的提取

问题链6：

(1)结合海水提溴工业流程，思考海水提溴过程中采取哪些措施达到充分利用原料、充分利用能量和环境保护的目的？

(2)结合海带提碘工业流程，思考海带提碘过程中采取哪些措施达到充分利用原料、充分利用能量和环境保护的目的？

设计意图：以化学大概念——化工生产基本原理为统领，基于海水提溴和海带提碘的真实情境，知识迁移，从充分利用原料、充分利用能量和环境保护三个方面，探究海水提溴和海带提碘的过程，发展学生“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”.

6 单元教学特色及反思

本次教学实践依据《普通高中化学课程标准(2017年版)》和化学学科核心素养，以《化工生产》单元教学为例，实施化学大概念——化工生产基本原理，促进化工生产单元知识结构化.教学过程主要采用问题链教学法，教师根据学生已有知识与经验设计层层递进、环环相扣的问题链，引发学生不断进行深入思考，在思考与解决问题的过程中完成对知识的回忆、重组，实现知识的结构化和迁移运用.整个教学过程学生思维活跃、参与度高、获取信息、应用化学知识解决实际问题的能力得以提升，探究问题的思路和方法得以形成，此过程发展了学生化学学科核心素养，达到了预期教学效果，单元教学目标基本完成.