基于学科能力导向的“酸和碱”单元作业设计

【摘要】学科能力导向的单元作业设计是在整体观下对单元作业目标、作业内容、作业分析与反思等要素的系统性设计。文章通过设置单元任务单、整理归纳、实验探究、开放实践等系列题型，发展学生从知识的意义建构到实际问题解决的能力水平。

【关键词】学科能力;单元作业;作业设计

作业是教师为了实现特定任务布置学生在课外进行的一种学习活动[1]。目前作业设计较少关注整体性、联系性与递进性的结构化设计，不利于发展学生的学科能力素养。周坤亮认为，以单元为基本单位进行作业设计，是提升作业设计质量的有效路径[2]。单元作业设计是在整体观下对单元作业目标、作业内容、作业分析与反思等要素的系统性设计。通过在不同能力水平的活动任务中的具体表现，诊断并发展学生的学科能力素养。现以人教版化学九年级下册第十单元“酸和碱”为例，探讨基于学科能力导向的单元作业设计。

一、“酸和碱”单元学科能力表现

作为核心概念的“酸和碱”，承载着研究物质的组成、构成、变化、性质和用途等学科问题。其素养功能主要表现在三个方面：一是通过酸、碱代表物的学习，认识同类物质的性质并建立同类物质间的关联;二是通过酸碱反应等角度，形成物质的组成和构成决定物质性质的学科观念;三是基于物质性质进行实验设计与实践操作。王磊认为，学生学科能力活动及表现分为学习理解（辨识记忆、概括关联、说明论证）、应用实践（分析解释、推论预测、简单设计）和迁移创新（复杂推理、系统探究、创新思维）3大类9小类要素[3]。借鉴该研究成果，基于核心知识、研究问题、认识方式、能力水平4个维度，得出在“酸和碱”主题学习中学生的学科能力水平应达到的发展层级（如图1）。

因此，学生能力的发展点主要有三个：一是基于类别、反应类型、宏微结合等角度，提升酸和碱的认识水平;二是基于酸碱通性，预测同类物质的性质，根据现象得出结论;三是基于酸碱性质，解决生产、生活问题，发展学生从知识的意义建构到解决实际问题的能力进阶。

二、“酸和碱”单元作业设计系列

1.通过单元任务单，调控自主学习水平

学生作为有效学习的主体，不应被看成是接受知识的容器，而应是知识的建构者和生成者。教师应该设置单元学习任务单，指明单元学习的整体要求，引导学生主动管理自己的学习行为，使他们学会经常性的反馈，监控自己的习得，评估目前的理解水平。“酸和碱”单元学习任务单见表1。“酸和碱”主题学习的过程为：初识酸碱性→认识酸、碱的性质→认识酸和碱的中和反应及实际应用等。每个课时都设置一个需要解决的学习任务，学生通过完成这些任务来展示自己达成教学目标的程度和学习水平，不断发展对酸和碱从定性到定量、从宏观到微观、从孤立到系统的认识能力。

2.通过整理归纳题，促進学习有效理解

整理归纳是指联系学科之间的知识，整合所学的知识与方法，有效构建知识体系。针对某课时或某单元，围绕酸碱核心概念或酸碱反应原理，采用图表或文字等方式联系和组织，形成新的认识。通过整理归纳，学生不仅记住了某些事实性知识，而且促进了学习的理解，能在实际应用场景中顺畅地提取相关知识，完成知识的迁移。以下通过具体题目说明。

题1利用酸、碱、盐的溶解性表（表略）回答（增加一列O^2-）下列问题。

（1）找出哪些属于酸、碱、盐、氧化物，并用化学式举例说明。

（2）请画出你所理解的“酸、碱、盐、氧化物”的概念图。

题2如图为“吃人野兽”的小山。

（1）探险队员H₂SO₄不小心走进了该小山，判断哪些野兽会吃掉H₂SO₄（即能和H₂SO₄发生反应的物质），描述反应依据，写出相关化学方程式。

（2）另一探险队员NaOH，它会选择哪条路线逃生？写出相关化学方程式。

（3）请画出酸和碱的化学性质关系图。

题3根据酸碱中和反应（H⁺+OH^-=H₂O）回答下列问题。

（1）从微粒的角度谈谈你对该反应的认识。

（2）请列举一个具体的化学反应说明中和反应。如果该化学反应无明显现象，如何通过实验验证其实际发生了。

（3）联系生产、生活实际，分析人们是如何利用该化学反应实现可持续发展的。

题1要求学生能正确辨识酸、碱、盐、氧化物等不同类的物质，引导学生基于物质组成和构成的视角建立酸、碱、盐的概念模型，这是认识酸和碱的基础。题2将酸、碱的性质融于探险情境中，诊断学生能否判断发生的反应、能否提供支持的证据以及书写化学方程式的水平如何。引导学生归纳酸碱性质并用图式表示，从代表物的性质到同类物质通性的建立，提升知识的结构化水平，促进酸碱性质的有效关联，这是认识酸和碱的保证。题3是在学完中和反应后要求学生说出模型（H++OH-=H2O）的含义，并能利用此模型列举反应。从“宏、微、符”间的切换到无明显现象的中和反应发生的证明再到中和反应的应用等多角度、多层次思考建构，不断发展学生对中和反应的理解水平，这是认识酸和碱的提升。

3.通过实验探究题，培养实践能力

实验探究是化学学科认识物质及其变化的过程和方法。“酸和碱”单元的实验探究内容包括溶液酸碱性（酸碱度）的检验、酸和碱化学性质的验证等。通过对酸和碱性质的实验探究，培养学生基于证据进行分析推理，建立酸和碱性质的认识模型，运用证据推理和模型认知的思维方式解决问题的能力。引导学生经历真实和丰富的实验探究活动过程，积累探究经验和体验，促进其实践能力的发展[4]。

题4利用身边的材料（花瓣或卷心菜）自制酸碱指示剂，并试验指示剂在白醋、石灰水中的颜色变化。

题5食醋中含有醋酸，请预测它可能具有的化学性质，并设计方案、进行实验、得出结论。

题6实验室有一瓶久置的NaOH溶液，请分析它是否变质，并设计实验验证。

请你与小组同学合作完成以上题目，并如实填写以下表格内容（见表2），在第6课时进行实验结论展示活动。

从题4到题6，学生经历了自制酸碱指示剂并检验溶液的酸碱性→陌生酸类物质性质的预测和验证→常见碱的变质分析及验证的过程，涉及酸和碱的核心探究内容。题4和题5趣味性强，实验用品简单易得，内容与实际紧密结合，可作为新课学习后学生的家庭实验。题4在学习酸碱指示剂后，要求学生利用身边资源，开展替代品实验。学生通过实验加深理解所学内容，发现规律，找到了效果更好的指示剂。题5学生通过预测、根据现象得出结论等一系列探究活动，认识和解决化学问题。学生从酸的通性出发，预测陌生物质醋酸的化学性质，设计实验验证，丰富了对酸类物质性质的认识角度和认识思路，提升学生对同类物质性质的认识水平。题6提供了久置的NaOH溶液是否变质的情境，要求学生进行设计实验方案→选择合适试剂→控制实验条件→进行实验分析等一系列活动，促使学生进行深度学习，发展学生的探究能力。

4.通过开放实践题，鼓励迁移应用创新

学习是原有知识和经验的迁移，学生的迁移能力是学习的重要标志。化学课外作业应该有一定数量的实践性、活动性作业，要求学生面向自然、面向社会生产生活，做讨论、调查、参观考察，进行动手实验等[5]。通过过程开放或结论开放的问题情境，激发学生探究的热情，鼓励学生多角度、多层次地思考问题，提高学生的迁移应用水平。

题7测定学校所在地雨水的pH，记录并处理数据，判断是否出现酸雨。如果有酸雨出现，分析酸雨出现的原因，并提出相应的防治措施。

评价要点：①能对雨水取样并进行pH的测定操作;②能利用实验数据，绘出“时间[CD*2]pH”关系图;③能查阅相关资料书写调查报告，内容包括pH的变化情况、原因分析、相关建议等;④能主动交流调查结果。

题8科学写作。化学实验室丢失了一瓶酸溶液，请设计一份海报，详细描述所丢失的酸溶液性质，写出鉴别这个瓶子里是否装有酸溶液的安全实验步骤。此外，注意在海報上提醒学生在发现任何瓶子时都不能用手触摸，应该马上通知教师。

评价要点：①能设计方案，尽可能详细描述你所认识的酸溶液的性质（物理、化学性质）;②能利用酸溶液的性质描述鉴别酸溶液的实验步骤;③能体现安全意识;④能主动展示学习的过程和结果。

题7和题8要求学生在真实或模拟的情境中运用酸碱中和反应的知识和方法解决生产生活中简单的化学问题。它们具有解决过程不唯一、结果不固定的开放特点，有助于学生多角度地思考问题，激励学生迁移创新。题7可以让学生参与社会性议题的讨论，在实践中逐步形成绿色化学的观念。题8以写作的方式，通过合适试剂的选择到安全顺利完成实验的方案设计，诊断学生对知识信息的加工和表达能力，加深学生对实验习惯和科学态度的认识。

三、结语

《普通高中化学课程标准（2017年版）》在教学与评价建议中明确指出，应充分认识化学日常学习评价对于发展学生学科能力素养的重要性，积极探讨开展日常学习评价的有效策略、方式和途径。

评价既要诊断学生在知识与技能方面掌握的程度，又要发展学生的科学探究能力和实践能力。以学科能力为导向的单元作业设计，目标更具体、更清晰，有较强的联系性和递进性，有利于探查学生的行为表现。教学中，教师应充分发挥评价的激励功能，鼓励学生参与评价结果的判断和解释过程，采取自我评价、同伴互评、师生评价相结合的方式，利用相关的评定标准，帮助学生发现自己的努力，看到自己的潜力，促使学生产生更持久、更强大的学习动力，促进学生学科能力素养的发展。

参考文献：

[1]张新宇，占小红.优化作业系统强化功能发挥[J].化学教学，2014（1）：7-11.

[2]周坤亮.单元作业设计：为何与何为？[J].江苏教育研究，2020（5）：4-8.

[3]王磊.基于学生核心素养的化学学科能力研究[M].北京：北京师范大学出版社，2018.

[4]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.

[5]王云生.王云生的中学化学教学主张[M].北京：中国轻工业出版社，2014.

（责任编辑：罗小荧）

【作者简介】沈伟艺，高级教师，研究方向为中学化学教育教学。

【基金项目】福建省教育科学“十三五”规划2019年度立项课题“核心素养导向下初中化学‘教、学、评一体化教学设计研究”（FJJKXB19-515）