四维模式高效推进真实情境下化学单元教学

刘玥晗 曾艳

摘要：为提升学生课堂学习兴趣，促进单元整体教学与核心素养的发展，本研究围绕如何设置真实情境解决实际问题，开展单元教学，提出了“主题—情境—任务—建构”模式，引导师生构建真实情境，创造真实学习需求，解决真实生活问题。

关键词：单元教学  真实情境  化学

一、问题的提出

（一）政策文件研究

《普通高中化学课程标准（2017年版）》在大量章节内容中添加了“情境素材建议”教学内容，积极倡导创建真实环境下的情境，同时指出：“重视以学科大概念为核心，开展素养为本的教学，使课程内容情境化，促进核心素养的落实。”

（二）实践探索现状

传统的基于课时的教学导致了知识的不连贯与相对独立性，学生无法形成完整的知识整合系统，难以依据教学内容培养学科思维能力，而单元整合教学改变了以课时为单位的授课模式，将学科内容串联，符合课程标准中关于教学目标和教学内容的教学建议。

为了深化课堂教学改革，建构真实情境，培养学生核心素养，合肥市开展了大单元课堂教学“大练兵、大比武”活动。但整体对于真实情境的探索与创设较为孤立琐碎，且实践过程中发现学生的理论知识与生活经验分离，无法顺利将所学习知识内容体系、方法和态度应用到真实生活情境中，解决生活实际问题。

为提升学生课堂兴趣，促进单元整体教学与核心素养的发展，将知识运用于生活，提出了“主题-情境-任务-建构”四维模式，引导师生构建真实情境，创造真实学习需求，解决真实生活问题。

二、研究价值

（一）厘清真实情境教学的目的，对寻找情境开展化学教学的方法研究具有理论价值

通过真实情境学习是新课程理念落实的关键，是单元整体教学的支架，有利于知识活化与概念建构。建立情境是为了针对教学内容和目标给学生一个真实的学习体验，教学始终围绕情境展开，激发学生学习的兴趣。

（二）设计利用真实情境推动课堂实施、解决实际问题的单元教学研究框架，对培养学生化学学科素养和思维迁移运用能力具有较强的实践价值

情境的积极开展有利于化学学科核心素养的发展，同时核心素养的培养又依赖于具体的情境问题解决，有助于提高学生问题解决的能力，而核心素养在形成之后又可以脱离某一具体情境的实施，延伸为一般性问题解决的思路与方法。

以情境素材作为知识载体，从情境中衍生出问题与任务，通过任务导向式的学习，可以使学生在课堂教学与知识的迁移运用过程中知识与能力得到提升，并构建问题解决的框架，培养迁移运用能力。

（三）设计单元教学与情境教学融合模式，对完善高中化学知识体系、建构学习框架具有理论价值

真实情境不仅可以帮助学生实现传统意义的学习兴趣提升，更能培养学生问题解决能力。学生利用现有的知识基础，通过实验与探究、交流与讨论等活动形成化学课堂，实现教学目标，以达到学科育人的目的。

以人教版化学必修第二册第六章《化学反应与能量变化》为例，开展“主题-情境-任务-建构”模式推进的单元化学教学研究，引导学生完成单元主题学习，构建贯穿整个单元的真实情境，从学科综合视角解决生产生活中的实际问题，为教师提供基于真实情境展开问题解决的单元教学案例。

三、研究目的及内容

本研究希望教学情境进行四维建模，突出以学生为主体的教学要求，实现由低阶思维向高阶思维转化，并实现以下目标：

（1）归纳出真实情境下单元教学的研究思路。

（2）探索真实情境与单元教学、核心融合的教学方法，优化单元教学模式。

（3）在一定范围内推广研究成果，丰富单元整体教学模式资源。

四、真实情境下单元教学的步骤

（一）主题——单元主题内容确定

教学主题是一节课的核心，是教学应该完成的首要目标。实际教学时首先需要准确把握学科课程标准的要求明细，研读教材内容及所承载的学科核心素养及价值目标，重新构建单元内容和教学主题，实现各个课时由易至难、逐级递增的螺旋式上升发展。

在结构化组织单元的基本思路下，以驱动重要知识产生的大问题的解决过程为线索形成教学结构。同时确定教学主题是否突出，是否有利于培养学生核心素养能力。这要求在教学设计时回归到特定的情境中，从而建构知识、技能体系。

（二）情境——教学情境分析创设

以大单元为依托，课堂活动的展开应建立在同一个教学大情境中，再选取不同角度、不同知识内容设计问题任务链。学生通过解决问题体会情境设置的目的与联系，有助于完成理论知识的学习与能力培养。情境链中所呈现的思维逻辑能力可以促进学生完整建构化学核心知识框架，还能帮助学生学会迁移运用，产生创造性思维，培养创新能力。情境的选择需考虑本身的逻辑顺序、与知识的衔接度及情境的呈现方式。

（三）任务——核心问题表征解决

创设好真实情境后，关注情境中含有的化学内容，采用主题教学形式，将情境问题转化成相关专业问题，把生活问题转换成体现化学价值的问题并设计不同环节，环环相扣，以任务驱动课堂模式突破教学重难点，完成内容教学，解决实际问题，实现教学目标，促进学生建构本课主题。

（四）建构——迁移运用思维建构

通过真实情境挖掘核心学科问题，开展基于真实情境的单元主题整合性教学，引导学生进行观察、感知、體会，实现从情境中建构知识，培养学生迁移应用的思辨能力，实现去情境化。学生对所接触的知识进行信息加工与处理，对专业知识及时反馈与运用，可以建构起围绕主题相对稳定的认知结构、情感态度和价值判断的思维框架。

五、具体单元中的真实情境创设

以人教版高中化学第六章第一节《化学反应与能量变化》为例，设计了基于“主题—情境—任务—建构”四维模式的单元教学问题解决教学案例。

（一）单元主题确定

“化学反应与能量”是必修第二册第六章前两节内容，属于化学反应原理模块，能丰富和发展从不同视角认识化学反应的思路，发掘物质变化和能量变化两个角度理解化学变化的方法。

化学反应原理模块引导学生从多角度、多维度认识化学反应原理，并将化学反应知识运用于解释生活情境现象及问题，理解化学来源于生活又服务于生活的学科含义。本节内容为从化学键认识化学反应与能量变化的实质，包括吸热反应与放热反应，并通过设计原电池装置认识化学能与电能的高效转化。

由于不可再生能源的使用与环境污染问题，“化学与能源”是当今社会的一大热点话题，对这一章节的学习能使学生理解改变能源结构对生产生活的必要性。

基于以上分析，确定本单元教学主题为汽车动力来源与改进。单元教学中，从能量控制角度引导学生认识化学反应的本质是旧键断裂与新键生成，然后引导学生认识化学能变化的主要形式——热能和电能，并借助燃料电池工作原理逐步掌握化学能、热能、电能三者之间的转化。单元分为两课时，第一课时讨论化学能与热能，第二课时解决化学能与电能的相关问题。

（二）教学情境分析与创设

如何从化学反应和能量转化两大角度综合解决实际问题，让学生真正参与到问题解决过程中并学会迁移运用，是本单元教学中的一大难题。因此，选取学生熟悉的燃料为主题，从生活中的交通工具引入，带领学生了解汽车的两大动力来源：燃油汽车和动力汽车。通过探讨汽车动力来源→汽车尾气污染的治理→燃料优化、环境保护等任务形式推动问题解决。

（三）单元教学实施

（四）教学设计

教学目标：（第一课时）

（1）知道化学反应可以实现化学能与热能的转化，认识吸热和放热反应。

（2）能用化学键解释某些吸热反应和放热反应。

（3）认识燃料的燃烧效率、保护环境、开发清洁燃料的必要性和重要性。

评价目标：

（1）通过对吸热反应和放热反应的学习，诊断并发展学生对微观本质和宏观的认识水平。

（2）通过从微观角度分析放热反应和吸热反应，诊断并发展学生对化学键认识水平和证据推理能力水平。

教学过程：

【导入】人类对能源的使用包括太阳能、潮汐能、化石能源等。展示能源图片，介绍自然界中能量转化形式包括化学能与热能、化学能与电能、化学能与光能等多方面。

【分析】汽油燃烧是因为断键吸收的能量小于成键放出的能量。

【任务1】通过展示反应物与生成物的总能量关系从宏观角度理解吸、放热反应。

【展示】

【总结】

设计意图：宏、微、符、图四重表征吸热反应和放热反应的微观本质，同时借助概念集强化学生化学反应中物质与能量变化的相互关系的认知，有助于培养学生科学研究的路径和素养。

【问题】从能量高低角度，分析汽油燃烧为什么放出热量。

【分析】反应物总能量大于生成物总能量。

设计意图：培养学生对所学知识的迁移运用能力。

【任务2】展示几种车用燃料数据，从能量变化角度分析如何选择车用燃料。

【展示】常温常压下几种燃料的燃烧数据，并选择合适的车用燃料。

（1）1 g氢气燃烧时放出142.9 kJ热量。

（2）1 g乙醇燃烧时放出29.7 kJ热量。

（3）1 g汽油（辛烷）燃烧时放出48.4 kJ热量。

【分析】从能量变化角度，氢气燃烧时放热最多，效果更好。但实际选择时还需要考虑设备问题、氢气的来源等。

【任务3】展示能源的可持续发展及环保问题，从物质变化角度分析如何选择燃料。

设计意图：了解人类对化学反应能量的利用情况，培养学生的科学态度与社会责任。

（五）教学反思

本节课首先选取汽车动力来源这一大情境，以任务串形式展开情景教学，使学生从主动学习探索知识框架的氛围中掌握知识。通过创设分层问题情境教学让学生在解决问题的过程中积极思考、构建知识体系，一方面加深了对学习内容的深度理解，另一方面提升了学生分析和解决问题的能力，促進其化学学科素养的发展，落实了思维教学的目标要求。课堂教学中学生们集思广益，勇于表达，课堂氛围达到高潮，取得了良好的教学效果。

六、研究结论与展望

本研究提出了“主题—情境—任务—建构”四维模式推进基于真实情境的单元教学设计，即教师依据课程标准，分析学生知识基础和教材特点后，重新构建教学单元，整合单一的课时内容，初步确定新主题。再依据单元教学主题寻找相匹配的真实情境或问题，设计一系列不同层次的任务，以大情境、大任务为线索，提出化学核心素养背景下情境教学的新要求以及情境教学的功能，构建关于一般性问题解决的思维框架，完成教学内容，提升学生的自主参与度，促进完善单元教学模式。在长期的单元教学中，使用此模型可有效发展学生面对真实情境的问题解决能力，将理论知识具体化、实用化，完善单元教学设计流程，提升教育教学水平。

参考文献：

［1］单旭峰，宋修明.真实情境的高考化学命题理论与实践［J］.中学化学教学参考，2019（9）：1-5.

［2］杜淑贤.普通高中化学课程标准（2017年版）解读——中学化学真实情境研究与案例［M］上海：上海教育出版社，2019：4.

［3］陈晨.情境教学法在《化学反应原理》模块教学中的应用［D］.福建师范大学，2014.

责任编辑：赵潇晗