促进学生核心素养发展的单元教学设计实践探索

喻俊 叶佩佩

摘要： 从基于核心素养的课堂教学改进出发，提出单元教学设计的必要性。以“氮及其化合物”单元教学为例，阐述促进学生核心素养发展的单元教学设计思路，并从选择真实情境、梳理课标要求、挖掘实际问题、设计学习任务、制定课时计划等方面进行单元教学设计实践研究。

关键词： 化学学科核心素养; 单元教学; 单元设计; 元素化学

文章编号： 10056629（2020）05005105

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 问题背景

为了更好地发展学生的核心素养，教师需要学会单元教学设计[1]。基于“核心素养”的单元教学设计不是单纯知识点传输与技能训练的安排，而是教师基于学科素养，思考怎样描绘基于一定目标与主题而展开探究叙事的活动，目的是为了创造优质的教学。与课时设计重点关注知识点的落实不同，单元教学设计首先需要弄清楚学什么、为什么学（达到什么学习目标）、怎么学的问题，然后以一定主题的教学内容作为教学设计的基本单位，由此形成结构化的单元，从而提高课程实施的整体性、计划性和系统性。这是因为课程的学习与认识某种事物相似，只有整体的考察才能达到整体的把握，才能看清楚什么是最重要的、什么是本质的。而结构化的教学内容，包含若干个教学内容点，这些教学内容从属于同一个学习主题，各教学内容点依照知识的逻辑结构分层递进，组成一个完整的知识链。

当下，指向核心素养培育的单元教学设计尚处在探索阶段，有关单元[2]（主要有依据教材章节形成单元、参考课程标准主题构造单元、围绕特定的化学问题解决构建单元和基于专项能力构建单元四种类型）的教学设计和实践案例较为丰富，但围绕如何开展“单元设计”的策略、过程和方法，尤其是如何将单元设计与化学学科核心素养相结合涉及较少。受教师对单元设计的理解差异、教材编写顺序和教师自身教学方式等的影响，开展单元教学设计在实践中仍旧面临诸多问题。笔者从自身的教学实践出发，以“氮及其化合物”的教学为例，阐述促进学生核心素养发展的单元教学设计思路和实施路径。

2 案例实践

以发展学生化学学科核心素养为本的单元教学设计，首先根据一定主题单元所包含的内容按照知识的逻辑结构整合成具有结构化的教学单元，然后以教学单元知识逻辑为主线，分析各知识结构中所承载的核心素养培养要素，再根据课程标准要求确立教学目标、设计学习任务、创设学习活动、制定与之相应的评价目标组织教学。

2.1 选择真实情境，构建单元教学内容

单元教学内容是学科核心素养形成和开展学习活动的载体，构建一个结构化的教学单元，一要注意从教学单元中包含的化学问题出发，寻找合适的认识角度，将各化学问题中的具体知识汇总形成一定的逻辑结构关系;二要从研究化学问题的认识思路和认识方式出发，如元素化学的教学单元中，蕴含着认识物质性质的变化方式（如从反应类型、物质的属性等角度）、核心概念（如离子反应、氧化还原反应）、探究化学问题的方法（如观察实验、解释说明、推论预测）等;三要分析教学单元中所承载的核心素养要素，理清知识结构、认识思想方法与核心素养要素之间的关系[3]。

指向核心素养发展的化学单元注重教学内容的整体性、系统性和进阶性。“氮及其化合物”在传统教学中，内容往往被切割成氮的氧化物、氨和铵盐、硝酸三个相对孤立的模块，学生只能零散掌握。过分关注学科知识，脱离学习情境（单一知识点对应单一情境，这样的情境实际上也是割裂的），学生只能获得刻板的、不完整的知识和理解，当学生遇到需要解决真实世界中的问题时就会感到困难，其根源常常就在于他们的学习经验脱离了学习内容，难以从中获得有意义的思想方法。学科核心素养导向下的化学单元教学设计，强调注重创设真实的学习情境，通过这种方式可以引导学生从生活中学习化学，让化学回归生活，让学生感受到化学学习在解决生活实际问题中的重要性和价值。当然，学习情境虽然蕴含着学习内容需要的化学信息，但并不等于知识本身，而是要发掘和利用情境中的关键信息，通过对物质及其变化的现象观察、分析，发现问题、探索问题，经过对比、抽象、概括等将对情境的感性认识上升到理性认识，激发和促进学生的情感活动、认知活动和实践活动，最终建构学科知识。必须指出的是，在创设学习情境的时候要充分关注情境的作用，要内含问题，能给学生良好的启迪，能引导学生树立正面的情感体验，只有这样才能有效地引发学生积极的有意义的思考，从而产生有效的学习活动。

鉴于“氮及其化合物”與空气质量、环境污染、肥料与农业生产等密切关联，本单元的主题情境确立为“氮肥的生产、使用和保存”，将对氮及其化合物知识的学习转化为主题探讨活动，帮助学生在主题活动引领下，对转化过程进行多维度探究和深度思考，以形成整体性认识。该主题情境的创设借鉴了生态式的设计理念[4]，即强调学科知识与STSE（科学、技术、社会、环境），以及与其他学科的联系，建立知识之间的生态关系[5]。围绕这一情境，学生从不同的视角发现问题，而后通过各种丰富多样的学习活动给学生提供多种视角对其进行探索、分析、评价，促进学生理解社会、技术、科学与他们未来的生活、职业和环境之间的相互作用。

2.2 梳理课标要求，确立单元教学目标

“氮及其化合物”属于高中必修化学的核心内容之一。与氮及其化合物知识紧密相关的课程标准（2017版）中的内容主题是“主题1化学科学与实验探究”“主题2常见的无机物及其应用”“主题5化学与社会发展”。其中，“主题2常见的无机物及其应用”的具体内容包括： 认识元素可以组成不同种类的物质，根据物质的组成和性质可以对物质进行分类;同类物质具有相似的性质，一定条件下各类物质可以相互转化;认识元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现物质转化;结合实例认识金属、非金属及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。

结合上述课程内容，从化学核心观念的统领作用和化学学科素养的多样性内涵角度，分析化学科学在开发利用自然资源、合成新物质、保护环境、保障人类健康、促进科技发展和社会文明等方面的价值和贡献。可以认为，“氮及其化合物”的教学功能和价值至少包含三个方面[6]： 一是物质分类观，即从构成物质微粒、物质类别、元素化合价的角度，依据电离、离子反应和氧化还原反应原理，通过探究实验学习氮单质及其化合物的性质和变化，初步形成物质研究的思想和方法;二是元素转化观，即通过化学反应可以探索同一元素不同物质性质、实现物质转化以及运用化学符号表征物质的转化、本质特征和变化规律;三是科学价值观，即从化学视角理解食品安全、环境保护的法律法规，关注化学产品和技术在生产、生活中应用产生的负面影响，了解“绿色化学”思想的重要性，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。通过将所学知识和认识转化成解决问题的能力，形成基于无机元素化合物知识和经验的学科核心素养[7]。

2.3 挖掘实际问题，揭示学习认识思路

从知识建构的发展过程来看，通过真实情境可引导学生发现问题。以问题导引的方式能够引发学生的经验感知，与学生原有知识基础相联系，建立起新旧知识之间的桥梁，从而激发学生的学习欲望。对于单元设计来说，问题应该蕴含在学习情境之中，通过问题引导学生积极主动地参与问题的发现、提出与解决，在探索问题的解决过程中获得新知。同时，这些问题也呈现出知识学习的认知思路，学生通过这种思路可以促进知识结构化，这也是实现知识向素养转化的有效途径。

围绕情境主题中的问题引导学生将氮肥不同方面的知识相关联，这些问题蕴含了固氮方式，含氮的重要化合物（氨、铵盐、硝酸、氮氧化物），自然界中的氮循环以及含氮化合物之间的相互转化等重要的化学知识，同时也是引导学生将零散的知识结构化、认识思路显性化的重要途径。如图1所示，“肥料有哪些”“为什么要生产氮肥”，正是这些真实的问题，使学生从生活世界走进了化学世界。“生产氮肥的主要原料是什么”“氮肥如何使用”“氮肥如何保存”，这些真实的问题激发了学生的探究兴趣，迫切想通过实验进行探究，从而促使学生查阅文献、设计方案和讨论交流，并在这一过程中体会化学科学的社会价值，树立学好化学造福人类的信念。

2.4 设计学习任务，发展学科核心素养

学习任务是连接核心知识和具体知识点的桥梁和纽带，是实现知识结构化的重要环节，同时也是学生获得素养的关键途径。学习任务的背景源于问题，学习任务的目标是解决问题。为了解决问题，教学中需要根据学习目标设置相应、合理的学习任务和学习活动，这些学习活动结合学科知识的特点，帮助学生将新知识与已有知识、经验之间形成连接，为新知识提供附着点。

教学目标指导下的学习任务是否达到目标要求，需要教学诊断，即应有意识地诊断课堂每一个学习活动中学生核心素养的达成情况，促使“目标、教学、评价”三者有机融合。在“氮肥的生产、使用和保存”这一单元教学中，课堂应及时检测学生对化学反应及转化过程的掌握情况，课后可以通过访谈、问答等方式了解学生对化学物质的价值认知情况以及化学观念形成水平，并根据访谈问答等结果总结和修正自己课堂教学中存在的不足。本单元教学的“学习任务教学目标评价目标”整体规划如表1所示。

本单元共设计了4个学习任务，重视和发挥学习任务的素养导向功能。“学习任务1”突出“化学与社会”;“学习任务2”关注“实验探究”;“学习任务3”注重STSE理念的渗透，强化元素及其化合物知识的社会价值，体现“绿色化学”理念，增强学生的社会责任感;“学习任务4”强调学科本原，通过概括物质性质、厘清认识物质及其转化关系的视角和路径，揭示物质转化一般认识思路的结构化和显性化。在整个学习过程中，学科活动和实际应用活动融合交叉。学科活动主要是探究氮气、氨、铵盐、硝酸的性质;实际应用活动主要是解决与肥料生产、使用和保存相关的实际问题。在问题解决的过程中不断迁移学科知识、认识思路和方法，有助于实现学生的深度学习。

2.5 制定课时计划，创设探究学习活动

单元教学计划最终要靠课时教学来落实。学生化学学科核心素养的发展是一个自我建构、不断提升的过程，教师要紧紧围绕化学学科核心素养发展的关键环节，引导学生积极开展建构学习、探究学习和问题解决学习，促进学生化学学习方式的转变。为此，教师应尽可能设计多样化的实验探究学习任务，结合具体的化学教学内容的特点和学生的实际，引导学生开展分类与概括、证据与推理、模型与解释、符号与表征等具有学科特质的学习活动，注意设计真实情境下不同复杂和陌生程度的问题解决活动，引导学生通过小组合作、实验探究、讨论交流等多样化方式解决问题。

“氮肥的生产、使用和保存”围绕着固氮、氨与铵盐、硝酸、氮循环等统筹整个单元内容，可以将“化学肥料中的主角——氮肥”“氮肥合成的主要原料——氨”“氮肥的使用”“氮肥的保存”四个部分作为4个课时（具体实施时可以结合实际进行调整）进行教学，相互关系如图2所示。

每个课时包含部分化学核心知识，并沿着核心知识的认知线索创设学习活动。学习活动是教学内容的主要载体，也是发展学生核心素养的基本途径。散乱串接的教学活动，其指向性不明确，难以帮助学生建构完整的知识体系和学科观念。和以课时为中心的活动设计不同，基于核心素养发展的活动设计更加关注活动的探究性和知识的建构过程，通过创设富有学科特质的学习活动（如生活生产中有关化学问题的发现、探究和解决），让学生能够主动參与其中。针对元素及其化合物的性质而言，如果教师都直接告诉学生实验事实或给出实验方案，实验只起到验证知识的作用，这样的教学对学生思维的发展非常有限。如铵盐的性质中为什么要学铵盐易溶于水、为什么将铵盐与碱反应？这些都是学生在知识形成过程中容易遇到的，同时也是学生体验知识价值的关键载体。为了更好地促进学生对知识的理解和实验技能的掌握，引导学生进行完整的探究性学习，以“铵盐受热分解”为例，设计如图3所示的课时活动。

不难发现，促进学生核心素养发展的活动，将不同阶段的小活动有机串联，各个活动环节指向课时活动主题，便于学生围绕真实情境解决实际问题，促进学生深度思考，强化素养的发展。而好的活动设计，都要有明确的目的，精心设计活动的任务内容、组织形式、开展方法和步骤、评价等，且具有可操作性。如教师可以结合学生在实验探究、小组讨论、方案设计等活动中的表现，运用提问、点评、作业等方式，对学生本单元（本课时）的学习质量和化学学科核心素养的发展水平给予准确的把握和评价，并给出进一步深化的建议，充分发挥化学日常学习、评价的诊断与发展功能。这样学生就能在教师提供的活动框架中主动开展探究学习，在“做中学”，体验学习成功的愉悦，并在活动中逐步形成化学学科核心素养。

3 实践思考

促进学生核心素养发展的单元教学设计需要教师大胆创新，牢牢把握课程标准要求，合理使用教材，对教学内容进行深度加工，对知识进行有意义的统整，不必拘泥于教材中知识点的固有顺序和单元界限。这是因为核心素养理念下的学习除了关注知识本身以外，更要关注知识背后所蕴含的学科思想、方法和观念。一个有效的单元教学设计不是教材中内容的简单重复和堆砌，而是围绕一个主题由浅入深、层层递进的推进，发展学生的高阶思维，优化学生的认知结构。它能够弥补传统课时教学设计时过分强调每节课独立的教学目标、关注具体知识技能培养、忽视学生化学观念的形成的弊端。在前述案例中，从关注肥料的不同视角出发，学生便有了思考的起点和落点。由起点指向落点，学生通过问题的解决，思维的深度和广度都有了极大的提升，不仅实现了对知识的深度理解，掌握了多样化的学习方式，更重要的是体会到了所学知识的功能价值。

不难看出，立足单元教学设计开展课堂教学是对教师专业素养、教学思维、习惯做法的挑战，也是对学生思维方式、学习方法、学习品质的变革。当然，这其中还有很多问题值得关注，如怎样更好地发挥基于“教材单元”的教学价值？这是因为教材本身蕴含着单元教学设计，这也是宝贵的资源;再如，怎样开展以核心素养为导向的作业和试题设计？这是因为只有使“教、学、评”活动有机结合，才能更加有效地诊断学生化学学科核心素养的发展水平。这些问题的解决不是一蹴而就的，需要长期的理论研究和实践探索，只有这样才能真正做到基于核心素养的教和学，实现“立德树人”的总目标。

参考文献：

[1]钟启泉. 单元设计： 撬动课堂转型的一个支点[J]. 教育发展研究， 2015， 35（24）： 1～5.

[2]上海市教育委员会教学研究室. 中学化学单元教学设计指南[M]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 13～15.

[3]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.

[4]陆真， 林菲菲. 加拿大科学教育中STSE理念及在化学教材中的体现[J]. 外国中小学教育， 2007， （1）： 56～59.

[5]周青. 化学教材中知识呈现方式情境化的意义[J]. 吉林师范大学学报（自然科学版）， 2005， （4）： 68～69.

[6]王磊， 黄丹青， 陈启新. 素养取向的教学理解——《普通高中化學课程标准（2017年版）》关键问题解析（下）[J]. 福建教育， 2018， （20）： 42～45.

[7]房喻， 徐端钧. 普通高中化学课程标准（2017年版）解读[M]. 北京： 高等教育出版社， 2018： 105.