核心素养视角下的高中化学单元整体教学设计

［摘 要］文章以“从化石燃料中获取有机化合物”的单元教学为例，将“单元”视为一个整体，在化学学科核心素养的引领下进行教学设计。具体做法为：依据核心素养目标，重新选取、整合、划分课程内容，构建完整的单元教学设计，并深入探讨如何有效落实化学学科核心素养。

［关键词］核心素养；高中化学；单元整体教学

［中图分类号］" " G633.8" " " " " " " " ［文献标识码］" " A" " " " " " " " ［文章编号］" " 1674-6058（2024）32-0066-05

在《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”）中，提出了五大化学学科核心素养——“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”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”。这些核心素养不仅明确了学生学习该学科课程后应形成的正确价值观、必备品格和关键能力，还是对“教、学、评”一体化理念的总体概括。《普通高中课程方案（2017年版2020年修订）》指出，要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［1］。因此，以学科核心素养为导向的单元整体教学设计，应以大观念、大主题、大过程为核心，既要聚焦于模块知识的价值与功能，又要以全局视野统整化学知识、观念与过程，从而实现课堂教学与核心素养的对接[2]。

“从化石燃料中获取有机化合物”单元的内容对应课标中的主题4——“简单的有机化合物及其应用”。课标要求主要从“有机化合物的结构特点”“典型有机化合物的性质”“有机化学的研究价值”三个方面来进行教学。本单元作为必修课程中的重要内容，是高中学生系统学习有机化学知识的初始课程。从学生当前发展需求和未来适应社会、处理复杂问题所需要的关键能力和必备品格来看，本单元课程内容包含丰富的核心素养元素。那么，如何落实本单元课程的育人价值与素养目标？教师可以依据核心素养的内涵来进行单元整体教学设计，确保最终能达到课标所要求的教学目标[3]。

一、核心素养视角下的单元整体教学设计

基于核心素养的单元整体教学设计，首先要明确两个核心概念——核心素养与单元整体教学。学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。高中化学学科核心素养是高中学生发展核心素养的重要组成部分，具体体现了学生的综合素质，全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值[4]。单元整体教学突出知识的系统性以及注重学生在学习中的知识建构过程。它是一种对某一教学模块或单元进行整体性设计的教学策略。在单元整体教学中，各课时之间紧密联系，以单元整体为统领制定单元教学目标，而各课时的教学目标与内容则是由单元教学目标和内容拆解而成。这些课时并非孤立存在，而是相互补充、相互联系。所谓的“单元”也不同于教材中的教学单元，而是将学科中性质相同、相近或具有联系的内容组成一个整体，从而形成一个完整的教学主题。基于核心素养的单元整体教学则是以一定的主题开展相应的教学活动，并将学科核心素养融入其中，最终达到设定的教学目标。因此，为了更好地发展学生的学科核心素养，教师应掌握单元整体教学设计的方法。单元整体教学设计对教师具有挑战性，需要他们梳理单元教学内容、单元知识、教学方法以及教学评价，在经过梳理形成逻辑关系、明晰单元知识体系和方法策略后，再来统筹实施教学[5]。单元整体教学能让学生从整体的角度看待问题，在完整的知识基础上形成核心观念，关注知识之间的联系，构建系统的知识体系，拓展思维。在单元学习中，学生能够由浅入深地掌握科学方法，形成关键的学科思维品质与能力。因此，单元整体教学更有利于学生深度学习的实现和学习进阶的发展。

二、单元整体教学设计案例——“从化石燃料中获取有机化合物”

（一）教学设计思路

传统的教学模式下，学生可能会感觉本单元的知识点零散、繁杂。因此，教师需从整个单元的知识逻辑结构和核心素养目标出发，进行整体性设计，以确保单元教学的完整性[6]。为实现这一目标，需要构建单元知识体系，该体系需符合学生的认知结构。具体地，以课标为依据，将本单元涉及的知识进行重组，重新进行课时分配，并将各教学环节与核心素养相对应；通过创设真实情境，引导学生建立分类观，构建系统知识网络；同时，结合实验探究来落实科学态度与社会责任、科学探究与创新意识、宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等核心素养。

本单元的教学内容主要分为以下两个部分：1.烃类物质的重要性质。本单元的烃类物质主要包括甲烷（饱和烃的代表物）、乙烯（不饱和烃的代表物）和苯（芳香烃的代表物）。这三种物质的教学内容主要涉及分子的组成、结构和性质。在“甲烷与乙烯的性质”的教学中，应贯穿对有机反应的基本类型——取代反应与加成反应的认识。此外，有机高分子材料的内容可通过加聚反应与乙烯的内容进行关联，因此将其安排在乙烯内容之后进行衔接。本部分首先以聚乙烯为例介绍有机高分子化合物，并介绍常见的高分子材料（如塑料、橡胶、纤维）中具有代表性的物质，引导学生了解有机高分子化合物的结构与基本性质。2.化石燃料的综合利用。本单元介绍的化石燃料有天然气、石油与煤。它们不仅是重要的能源，还是诸多化工产品的原料（尤其是石油与煤）。石油的教学重点是其成分及分馏、裂化、裂解的基本原理；煤的教学则侧重煤干馏的原理、主要产物及其用途。

为将上述两部分内容进行有效衔接，本单元设计采用真实情境素材作为导入部分，而第二部分内容正好能与情境素材对接。因此，在设计课时教学内容时，首先讲授第二部分内容，再逐步过渡至第一部分内容。例如，在讲授石油的裂解与乙烯的内容时，先介绍石油裂解的原理与产物（包括乙烯），再自然引入乙烯的相关内容。整个教学过程遵循“结构—性质—用途”的思路，逐步实现教学目标。

（二）单元教学目标与课时教学目标

基于课标要求与教材内容，对本单元课时及教学内容进行重新编排与整合，使学生能够更加系统地进行学习。与传统课时教学目标相比，单元教学目标的综合性要求更高。在确定高中化学单元教学目标时，教师要紧密联系高中化学的学业要求和素养要求，明确学生通过学习活动应达成的认知水平和行为表现，从而使单元学习目标更加完善[7]。单元教学目标的设定还应遵循由易到难、深度递增的原则。本单元教学目标与课时教学目标具体如表1所示。

（三）教学过程

每个课时的教学过程大致包括情境导入（激发学生思考问题）、新课讲授（完成相应任务）、巩固提升（对所学知识加以应用）、归纳小结（回顾整理所学知识）。教学过程中，教师多采用任务驱动式教学法，设置多样化的任务，让学生置身于具体情境当中探讨问题，同时辅以教师引导。特别是在每个任务或每节课的总结环节，教师归纳总结，帮助学生构建知识框架，达成课标的学业要求，培养化学学科核心素养。各课时的具体教学内容如表2、表3、表4、表5所示。

第1课时：从天然气与石油中获取燃料

本课时作为本单元的第一课，首要任务是介绍本单元的主题并引出问题：如何从化石燃料中提取有机化合物？以此引领后续的教学。

在本课时中创设了两个情境，并各提出了一个核心问题，通过这两个问题将整堂课的内容串联起来。第一个情境为可燃冰的开采，它可以让学生了解可燃冰的主要成分、其作为燃料的优点以及当前的开采前景，感受化学对世界发展的影响，从而引出第一个核心问题，通过问题探讨可知可燃冰的主要成分为甲烷。在教师的引导下，学生对甲烷的物理性质进行梳理总结。而甲烷的化学性质主要包括可燃性与能发生取代反应两个方面，主要通过实验视频来呈现。学生通过观看实验视频，能够清晰地观察到实验现象，并深入了解反应产物。如甲烷与氯气反应实验视频，它可以让学生初步了解有机化学的基本反应类型——取代反应的基本特征。教师引导学生从微粒结构的角度对反应进行解释和说明，以此培养学生的微观分析能力。在课程过渡环节，教师引导学生从甲烷的燃烧反应入手，思考是否所有的烷烃都能燃烧，它们的燃烧产物是否相同，从而进入第二个情境的核心议题：探讨石油化工中的分馏与裂化原理，引导学生从物理变化和化学变化的角度进行分类，树立分类观，并总结出烷烃燃烧的规律。

第2课时：石油的裂解

本课时以石油的裂解为主要教学情境，通过回顾第1课时的石油裂化内容作为两个课时的衔接。在此基础上，进一步探讨在石油化工中除了裂化还有哪些方式可以提取有机化合物，从而导入本节课的内容，并引出问题（1）。问题（1）聚焦于石油裂解的原理。教师首先讲解裂解的基本原理，使学生明白裂解与裂化的区别。随后，组织学生通过主要任务——“石蜡的分解”实验探究活动模拟石油的裂解过程，培养学生的探究意识，并使其对裂解产物——乙烯及其性质有初步的了解。在学生对乙烯作为石油裂解产物有了一定的认识后，进行问题（2）的探讨，即通过实验探究来深入探讨乙烯的性质。首先，引导学生共同归纳乙烯的物理性质，并进一步巩固乙烯的结构特点。接着，从碳原子的成键方式出发，引导学生思考乙烯可能具有的化学性质，再进行乙烯化学性质的实验探究，并根据实验现象归纳总结乙烯的化学性质，初步了解有机化学的基本反应类型——加成反应的基本特征，进一步提升学生归纳总结与分析问题的能力。

第3课时：从石油提取物中制备有机高分子材料

本课时的主要教学情境为生活中的有机高分子材料，共设有三个核心问题。首先，从生活中常见的有机高分子材料入手，引导学生思考这些材料的结构组成是什么，从而引出问题（1），让学生思考高分子化合物的特点。其次，引导学生根据第2课时所学的乙烯的性质，结合高分子化合物的结构特点，思考如何以乙烯为原料制备高分子化合物，进而引出加聚反应的相关内容。在解决了问题（1）后，引导学生分析并猜想高分子化合物可能具有的性质，以此过渡到问题（2）。在解答问题（2）时，学生可通过分析高分子化合物的结构特点以及生活中所接触到的有机高分子材料来推测高分子化合物可能具有的性质。最后，学生在教师的带领下进行归纳总结。问题（3）再次回归本节课的情境。在学生对高分子化合物有了初步了解的情况下，介绍生活中常见的有机高分子材料，并让学生熟知这些材料的主要成分，以加强化学知识与日常生活的联系，让学生感受到化学的趣味性和实用性。

第4课时：煤的干馏

本课时的主要教学情境为火电厂中烟囱排放的黑烟。首先，从熟悉的生活情境出发，引导学生分析黑烟的形成原因，即由煤的燃烧产生。煤是一种生产生活中常用的燃料，它是由有机化合物和无机化合物组成的复杂混合物。煤在燃烧供能的同时也带来了诸多问题，特别是燃烧产物中含有氮、硫等元素，会导致大气污染。通过这样的分析，使学生形成绿色化学理念，并落实“科学态度与社会责任”核心素养。接着，基于上述情境引导学生思考如何从煤中提取更优的燃料，从而引出问题（1）。问题（1）的主要任务是了解煤的气化、液化和干馏的原理，以及通过这些过程能够提取哪些产物，再基于产物之一——苯，顺势引出问题（2）。问题（2）的主要任务是对苯的结构特点及其主要性质进行初步的了解，并根据性质推测其用途。问题（3）及其主要任务具有综合性，同时也是对本单元教学的一个小结。在这一环节中，教师引导学生基于甲烷、乙烯、苯三种不同烃类物质的性质，设计鉴别实验方案，进而落实“科学探究与创新意识”核心素养。

（四）教学反思

本单元教学设计在课时划分上进行了调整，将原本位于第一节的甲烷与氯气反应实验以及取代反应的相关概念移至本单元中，这一变动使得“甲烷的性质”的教学更加具有统整性。而对于第二节的内容，将“有机高分子化合物与有机高分子材料”与“煤的干馏”这个两课时进行了对调。这样调整主要基于以下考虑：学生在学完乙烯的相关性质后，如果直接学习“煤的干馏”，可能会因为知识跳跃性过大而感到困难。而“有机高分子化合物与有机高分子材料”中的加聚反应相关内容则是对乙烯性质的进一步探讨，因此具有良好的衔接作用。

然而，以单元为整体进行教学设计，可能会因为内容的复杂化、抽象化与结构化，给学生的认知带来一定困难。为了减轻这种困难，笔者在教学中适当地引入了真实情境，且情境素材多取自学生的日常生活，这不仅加深了学生对知识的理解，还加强了化学与生活的联系，有助于学生树立情感态度与价值观，培养社会责任感。

尽管本单元教学经过精心设计，但仍存在一些问题。例如，在第4课时中，基于问题（3）开展的主要任务综合性较强。而本单元的教学对象主要是高一学生，他们在实验方案设计方面的能力可能还有所欠缺。因此，在今后的教学实践中，笔者将针对这一方面进行改进与完善。

［" "参" "考" "文" "献" "］

[1]" 中华人民共和国教育部.普通高中课程方案：2017年版2020年修订[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]" 江合佩，王春，潘红.核心素养下的化学单元整体教学设计[M].福州：福建教育出版社，2021.

[3]" 吴海霞，王祖浩.学科核心素养视域下的单元教学设计研究：以“简单的有机化合物及其应用”为例[J].化学教学，2020（10）：45-49.

[4]" 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[M].北京：人民教育出版社，2020.

[5]" 吴丽丽.基于核心素养的大单元教学设计初探：以“氮及其化合物”为例[J].安徽教育科研，2022（27）：52-55.

[6]" 王爱富.基于发展学生核心素养的单元教学设计实践探索[J].化学教学，2017（9）：55-59.

[7]" 齐丽玲.以大概念为引领的高中化学大单元教学设计：以“物质的量”为例[J].中学课程辅导，2022（32）：63-65.