基于核心素养培养的化学教学单元设计研究

张素红

[摘 要] 核心素养是在教学活动中感悟和提升的，是以知识、技能、方法、能力为载体，通过解决问题的活动形成的。基于核心素养的教学单元设计，是基于一定目标与主题而开展探究活动，整体把握教学内容和教学目标，创造优质的教学。

[关键词] 初中化学；化学核心素养；教学单元设计；活动元

目前，基础教育课程改革已经进入了向“内涵发展”的阶段，核心素养是对素质教育内涵的解读与具体化，是全面深化教育改革的一个关键方面。是学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格与关键能力。基于核心素养的教学单元设计，是培养和发展学生的学科核心素养的要求。

教学单元是基于一定的教学目标与主题内容构成的教学单位。它的教学内容结构化，包含若干个教学内容点，这些教学内容从属于同一个主题，各教学内容点依据知识的逻辑结构分层递进，组成一个完整的知识链。

教学单元的教学设计就是从一章或者一单元的角度出发，根据章节或单元中不同知识点的需要，综合利用各种教学形式和教学策略，通过一个阶段的学习，让学习者完成对一个相对完整的知识单元的学习。

一、基于核心素养培养的教学单元整体内容与教学目标分析

教学单元建构方式有多种，基于化学核心素养的教学单元设计，是根据《化学课程标准》的要求，根据教材的单元知识内容编排结构，针对化学核心素养的培养目标，整合知识，使知识系统化，实验功能化，培养目标素养化。

《第二单元我们周围的空气》是人教版九年级化学义务教育课程标准教科书上册内容，《我们周围的空气》属于《义务教育化学课程标准》课程内容：“身边的化学物质”。教材编排内容如下：课题1空气；课题2氧气；课题3制取氧气。“空气里氧气含量的测定”是“课题1空气—空气的组成”的主题内容。

二、基于核心素养培养的教学单元主题内容分析

主题内容承载着发展学生化学核心素养的任务，对主题内容进行分析，是理解理清各主题单元的内在逻辑结构，整体把握发展和培育核心素养的具体要素；同时，对学生关于主题内容认知的基础分析，以及对后续学习该主题内容的情况进行预估分析，可大大提高教学的效率。

（一）“空气里氧气含量的测定”知识分析

从教材前后联系来看，本课题是人教版九年级化学（上册）第二单元课题1《空气》的第一部分内容“空气是由什么组成的”，它是初中学生学习化学、走进物质世界的起始点，“空气里氧气含量的测定实验”是本课题的核心内容，它的教学核心是“空气里氧气含量的测定”的实验原理，该实验安排在这里，既符合“从学生熟悉的事物入手，进行科学教育”的原则，又为后面研究氧气、二氧化碳的实验室制法原理分析奠定重要基础，起到承上启下的作用。

从教材内容来看，空气是化学启蒙学习阶段必不可少的重要化学物质体系；空气组成实验的研究，可以充分体现化学学科的特点，通过实验探究，培养学生的思维能力和创新精神；同时，学会通过定量研究的方法来认识物质，这种方法在初中化学的学习中十分重要。

（二）学生学习基础与困难

（1）学生已有知识

空气是我们熟悉的身边物质，小学科学课中《我们周围的空气》就有如下内容：空气的性质、热空气和冷空气、空气中有什么、空气也是生命之源等。

（2）学生将要学习的新知识

①空气是一種混合物，氧气的体积约占空气总体积的1/5；②定性研究和定量研究方法；③测定空气中氧气含量的实验原理；④纯净物和混合物的概念及典型物质的判断。

（3）学习障碍点：气压差原理、等量代换的理解和应用。

（4）学习难点：“测定空气里氧气含量”的实验原理分析及运用。

三、基于核心素养培养的教学单元活动元教学设计

活动元是指在教学中为完成某一学习任务中的一个或几个子任务而进行的相对独立的学习活动。

学习活动是学科核心素养赖以形成的主渠道，化学活动元就是以化学核心素养培养的要求为主旨，选择化学核心知识和化学技能作为学习内容，设计能形成提高化学核心素养的一组活动。

四、基于核心素养培养的教学单元学习情境创设

建构主义认为，学生的学习需要一定的情境，有效的教学也需要创设一种良好的教学情境。学习情境主要指在学习获知过程中通过想象，手工，口述，图形等手段使获知达到高效，学习情境是问题的一个背景素材，可促进学生智力活动的展开，吸引学生的注意力，关键是要提供学生感兴趣的问题。学习情境的创设要参照教材的学习内容，融合化学学科知识和日常生活素材。

（一）创设化学问题的现实生活情境

根据具体教学内容，从学生的日常生活中选取学习情境，设置真实的问题。只有在真实的学习情境中，学生才能切实弄明白知识的价值。

[活动1]回顾旧知识（空气的存在、空气中有什么？）

[问题1.1]你能用什么方法证明空气的存在？空气中有什么物质？

[学生]从已有生活经验和知识入手，用实验的方法证明空气的存在。如：用塑料袋兜空气，用注射器抽气后注入水中等。

[问题1.2]从物质的分类方面进行比较，空气和氧气有何不同？

（设计意图：以学生在小学阶段学过的知识素材为背景、以熟悉的生活素材为背景，复习空气的有关知识，引入新课的教学，让学生在熟悉的真实的生活知识回忆中进行新知识的学习，在原有知识的基础上，再上一个台阶。问题1.1是学生已有的知识，问题1.2是本节课的新知识，从复习空气的组成，比较空气和氧气的物质分类，引入混合物和纯净物概念的教学。温故知新，自然提升。）

（二）创设化学实验的真实研究情境

1.创设化学史料的经典研究情境

化学发展史是社会进步的历史，著名的发现事例和典型的实验研究都是优质的教学情境素材。通过对化学史料的了解和学习，培养学生对科学的探索精神、严格细致的分析精神、锲而不舍的研究精神，在学习知识的同时又得到科学素养的培养。

[活动2]化学史学习——拉瓦锡的经典实验

[视频播放]拉瓦锡空气组成实验

[问题2.1]分组讨论：拉瓦锡定量测定空气成分的实验原理

[问题2.2]化学实验中定性实验和定量实验有何不同？

（设计意图：拉瓦锡测定空气组成的实验是化学史上一个著名的经典实验，是学生定量研究物质的开端，它不仅包含实验设计思路和方案，而且体现了化学实验的严谨性。是一个具有典型意义的科学实验。问题2.1是本节课的教学核心，也是学生学习的难点；问题2.2是新知识的学习——定量研究。）

2.创设化学实验的探究实践情境

美国著名教育心理学家布鲁纳认为，在教学过程中，学生是一个积极的探究者。教师的作用是要形成一种学生能够独立探究的情境，而不是提供现成的知识。教一门学科，不是要建造一个活着的小型藏书室，而是要让学生自己去思考，参与知识获得的过程。认识是一个过程，而不是一种产品。

探究实验能充分发挥学生的主体作用，通过动手和动脑，发展思维能力，培养科学探究和创新意识。

[活动3]实验探究：空气中氧气含量的测定

[任务3]实验探究：测定空气中氧气的含量

[问题3]能观察到什么实验现象？（集气瓶中水位上升的体积）

（本活动设计意图：让学生用简易装置动手做实验，亲身经历整个实验的过程，培养和发展学生的观察能力、实验能力，训练学生的科学方法。）

[活动4]证据推理：实验原理分析、实验证据推理

[问题4.1]这个实验的原理是什么？

[问题4.2]进入集气瓶中的水为何会小于或大于1/5？（实验误差分析）

（本活动设计意图：从学生实验中的宏观现象入手，分析实验原理及产生误差的原因，将实验事实资料进行逻辑推理，培养学生的科学思维。懂得基本原理使得学科更容易理解，理解更基本的原理，把事物作为更普遍的事情的特例去理解，不仅学习特定的事物，还学习适合于理解可能遇见的其他类似事物的模式。）

[活动5]模型认知：实验方案的设计思路

[问题5.1]根据实验原理，反应物的选择应满足什么条件？

[追问5.2]如果实验室只有硫，要完成该实验，应如何改进？

（本活动设计意图：根据实验原理，从反应物、生成物、反应条件、装置等进行分析推理，对问题进行辨认、界定、整合，抽取同一类问题的本质特征，形成对该类问題的结构化认识和解决方法，即形成解决该类问题的模型。培养学生的思维能力。）

五、基于核心素养培养的教学单元评价设计

教学评价是依据教学目标对教学过程及结果进行价值判断并为教学决策服务的活动。教学评价是研究教师的教和学生的学的价值的过程。教学评价是教学的重要组成部分，对于课程的实施具有导向和质量监控作用。

面对新课程提出的有关探究能力、方法技能、情感态度与价值观等方面发展的目标，新课程标准也建议通过活动表现对学生做出评价，即通过观察、记录和分析学生在各项学习活动中的表现，对学生的参与意识、合作精神、实验操作技能、探究能力、分析问题的思路、知识的理解和认知以及表达交流技能等进行全方位的评价。与其指示学生如何做，不如让学生自己试着做，边做边想。

[活动6]实验探究与创新意识：设计实验方案，分析实验设计的意图

[任务6]设计一个测定空气中氧气含量的实验方案（装置、药品）

[学生展示]自己设计实验，讨论分析实验设计的创新点。

（本活动设计意图：让学生自己设计实验，展示实验设计，让学生用自己的思维方法与同学、老师进行比较，老师要仔细点评、及时纠正，让学生学会反思，越过思维障碍，达到举一反三的学习效果。培养学生的科学探究精神和创新意识。）

六、结语

1.知识素养化与Tell me—Show me-Involve me：核心素养是解决现实问题表现出来的品格和能力，是三维目标的整合。

Tell me—Show me-Involve me（告诉我——展示给我——让我参与）。告诉我，我会忘记；展示给我，也许我会记得；让我参与，我就理解和接受。

从模型认知→模型建构。首先，通过对拉瓦锡经典实验的赏析，教会学生观察该实验的关键现象（水位上升约1/5）；接着对实验现象进行解释和证据推理、分析实验原理；对实验设计原理有一定的分析能力，形成认知，建立设计实验方案的思维模型。并能运用这个模型为后续氧气、二氧化碳等物质的学习奠定基础，掌握选择化学体系的规律。

通过学生动手设计实验，讨论分析实验设计的创新点，培养学生的实验探究与创新意识。培养解决现实问题的品格和能力。

2.知识系统化与KWL教学法：教学应基于学生已有认知和认知需求，将碎片化的知识进行整合形成系统化，在各个教学环节的设计学习中，每个知识点的引入都是水到渠成。

K是Know的字头，亦即“你知道什么？”（What do I know）；W是What的字头，亦即“你想学什么？”（What I want to learn），也有人说是Will的字头，亦即“你将学会什么？”（What do I think I will learn）；L是Learned的字头，亦即“你已经学会了什么？”

从旧知识复习→新知识学习。从小学科学课学到的有关空气的知识，回忆复习空气的知识，在已有的定性研究的基础上进行定量研究（空气中氧气含量测定）的初步学习，通过定性分析和定量计算推出合理的结论。从空气的复习回顾学习→氧气含量测定，自然引入混合物、纯净物的概念教学。

空气的成分知识点教学渗透到测定氧气含量的实验中，学会用定量研究的方法测定空气的成分，氧气含量1/5这个知识点经过实验探究后，记忆深刻。

[参 考 文 献]

[1]林崇德.21世纪学生发展核心素养研究[M].北京：北京师范大学出版社，2016.

[2]王云生.课堂转型与学科核心素养培养[M].上海：上海教育出版社，2016.

[3]王磊，支瑶.化学学科能力及其表现研究[N].教育学报，2016-8-12（4）.

（责任编辑：张华伟）