基于“文化化学”教学主张的单元教学设计

杨东升 赵丹丹

[摘要]“文化化学”教学主张，以培养具有化学学科素养的文化人为目标，以探索出具有广泛适用价值的“四层四环”育人模式为基础，依据课标、教材、学情等，确定学习单元。这样的学习单元重视化学学科知识的内部联系和逻辑层次，从整体上形成“学科大概念”-“核心概念”-“基本概念”梯度性结构。在单元设计策略下，笔者深入分析课程标准、学情等重要要素，融合大单元的教学理念进行初中化学《燃料及其利用》单元教学的实践探索。

[关键词]文化化学;“四层四环”育人模式;化学与社会发展

在义务教育阶段，化学教育不仅要激发学生学习化学的好奇心;也要引导学生认识物质世界的变化规律，体验科学探究的历程，认识化学与生活、生产、社会、环境的关系，以发展学生化学观念的形成、科学本质的理解，进而提升科学思维能力，提高科学素养。该如何挖掘初中化学所承载的教学意义，实现化学育人价值？如何实现知识向素养的转变，建构素养为本的化学教学？

素养为本的教学需要实操性的理论指导和实践探索，刘英琦倡导的“文化化学”教学主张，以培养具有化学学科素养的文化人为目标，探索并实践了具有广泛适用价值的“‘四层四环育人模式”，将教学模式的建构上升到课程与教学的文化层面。[1]该模式以深度理解的“四个层次”作为实现知识学习向素养转化的基本途径，以循环发展、螺旋上升的“四个教学环节”作为实现学生深度理解、素养发展的教学过程，将“教师-内容-学生”“教-学-研”“教-学-评”“课前备课-课堂实施-课后反思”深度整合，能够指导教学模式探寻以及教学实践应用（如图1所示）。

现以人教版九年级上册《燃料及其利用》单元为例阐述“四层四环”育人模式指导下的单元教学的素养实施。

“四层四环”育人模式中“学科理解与单元规划”是教师在学科大概念统领下以学科知识的内部联系为基础，依据课标、教材、学情等，确定学习单元。这样的学习单元重视化学学科知识的内部联系和逻辑层次，从整体上形成“学科大概念”-“核心概念”-“基本概念”梯度性结构。在单元设计策略下，笔者深入分析课程标准、学情等重要要素，将大单元主题确定为化学与社会发展，具体知识结构见下图2所示。

一、“‘四层四环育人模式”单元教学规划

（一）單元教学内容分析

依据义务教育“课程标准”，本单元属于第五部分“化学与社会发展”一级主题。[2]本单元位于人教版九年级上册最后一章，将化学学科知识与社会问题紧密联系，其内容涉及能源、环境等社会问题。教材从燃烧利用的历史引入，通过常见的燃烧现象介绍燃烧的条件、灭火的原理及一些易燃易爆的安全知识。然后再从化学反应中的能量变化入手，介绍燃料的合理利用与开发，让学生认识到“自然资源不是取之不尽用之不竭的”“人类是可以合理开发利用资源，实现可持续发展的”。同时，“燃烧条件的探究”又作为学生实验出现在课标第一部分的“科学与探究”一级主题下，这就要求我们在本单元教学中还要注重培养学生的创新精神和实践能力。关于本单元内容的具体梳理见表1。

本单元内容呈现了“本质-现象-应用”的内在逻辑结构：从燃烧的条件和灭火的原理两方面诠释“燃烧的现象”，再通过化学反应中的能量变化揭示“燃料燃烧这一化学反应”，最后从化石燃料的开发与利用、使用燃料对环境的影响、新能源的开发与利用三个递进式方面告诉我们燃烧需要被合理开发与利用。

（二）学习理解层次

通过对教学内容及课标的分析，本文将学习的理解层次呈现如下（表2）：

（三）单元教学目标

基于课程标准、理解层次、单元教学内容分析和学情，将该单元教学目标确定为：①通过燃烧条件的探究逐渐建立燃烧模型。并能根据燃烧条件推理出灭火的原理。②能运用燃烧的条件和灭火的原理及方法解决实际问题。③通过教材经典红磷白磷燃烧对比实验，逐渐形成批判、辩证思维，提高社会责任感及意识。④通过生活事例，感受化学反应中的能量转化，形成化学与能源和资源的有效可持续利用意识，增强社会责任感。

（四）单元课时任务及目标

基于上述教学目标，我们将该单元教学计划分为4课时，具体每课时的教学任务和达成的目标见表3。

（五）拓展与作业

“双减”提出减轻过重的作业负担，教师要研究作业的设计。上海市教委教研室副主任王月芬指出“单元是作业设计的基本单位”。教师在设计单元作业时要注重作业的选择性不能简单地做分层。[3]再根据刘英琦老师提供的“整体设计课后拓展和多元作业”的单元作业设计[4]，本单元的作业设计如下。

【基础作业】

1. 应用燃烧的原理解释下列成语，其中不合理的是（    ）

A. 钻木取火——使温度达到可燃物的着火的

B. 火上浇油——隔绝空气

C. 风助火威——为燃烧提供充足的氧气

D. 釜底抽薪——燃烧需要可燃物

2. 下列关于灭火的原理和方法错误的是（    ）

A.用灭火毯迅速盖灭油锅起火，是隔绝氧气

B.住宅失火时，消防队员用水灭火，是降低了可燃物的着火点

C.森林失火时，首先设置隔离带，是清除和隔离可燃物

D.用灯帽熄灭酒精灯火焰，是隔绝氧气

3.如图是探究燃烧条件的实验，有关该实验的说法错误的是（   ）

A. 实验中a、c处的现象说明燃烧需要氧气参与

B. 实验中a、b处的现象说明燃烧需要达到可燃物的着火点

C. a处白磷燃着后很快熄灭，原因是管内产生了二氧化碳气体

D. 管口小气球的使用体现实验绿色化

4. 下列有关说法正确的是（   ）

A.煤、石油、天然气属于化石燃烧，属于纯净物

B.由煤加工成焦炭发生的是物理变化

C.家用“液化石油气”就是隔绝空气加强热得到的产品

D.煤燃烧排放的SO2、NO2是形成酸雨的主要物质

【拓展作业】

1.金属钠（Na）能在氯气（Cl2）中燃烧生成氯化钠（NaCl），下列说法正确的是（     ）

A.燃烧一定要有O2参与

B.燃烧一定有新物质生成

C.该反应的化学方程式为：2Na+ Cl2 == 2NaCl

D.该反应是吸热反应

2.阅读下面的科普短文，并回答问题。[5]

灭火弹是一种常见的灭火器材，主要分为沙石灭火弹和干粉灭火弹。目前市场上的灭火弹主要以干粉灭火弹为主。超细千粉灭火剂是目前国内外已查明的灭火剂中，灭火浓度最低、灭火效能最高、灭火速度最快的一种。超细干粉灭火剂单位容积灭火效率是哈龙灭火剂的2～3倍，是普通千粉灭火剂的6～10倍，是七氟丙烷灭火剂的10倍以上，是二氧化碳的15倍。超细干粉灭火剂对大气臭氧层耗减潜能值（ODP）为零，温室效应潜能值（GWP）为零，对人体皮肤无刺激，对保护物无腐蚀，无毒无害。超细干粉灭火剂灭火后的残留物易清理，不会造成火场中人员中毒或窒息死亡。同时，超细干粉灭火剂的储存期限可达10年，不需频繁更换及维护。

灭火弹具有两种引爆方式供使用者选择。一种是拉发式（又称主动式），用力拉出拉索后延时七秒钟即爆炸;另一种是引燃式（又称被动式），使用时只需撕开封皮，拘出超导热敏线，用力投入火场即可。在扑灭森林大火时，由于扑救人员多，因而应该选用引燃式超细干粉灭火弹，这种灭火弹只要投入火场，成功率几乎是百分之百，能显著减少扑救人员的伤亡。而应用于其他方面的灭火，则可根据现场情况选用，比如一些狭小场所或投掷不准的失火点、火灾场所会导致灭火弹滚动而不易被火苗点燃的情况，适宜于使用拉发式灭火弹。

（1）常见灭火弹主要分为沙石灭火弹和_________________。

（2）下列关于超细干粉灭火剂的说法中正确的是__________________（填标号）。

A.灭火效能最高的一种灭火剂

B.对大气臭氧层耗减潜能值为零

C.灭火后残留物易清理

D.会造成火场中人员中毒或室息死亡

（3）某种干粉灭火剂的主要成分是NaHCO3，遇热时NaHCO3会分解生成Na2CO3并

放出CO2气体，写出该反应的化学方程式：____________________。

（4）狭小场所或投掷不准的失火点灭火时，适用于使用___________________（填“拉发式”或“引燃式”）灭火弹。

（5）“森林防火，人人有责。”请你对预防森林火灾提一条建设性意见：

3. 2021年10月20日上午，冬奥会火种欢迎仪式在北京奥林匹克塔举行。

（1）从希腊采集的冬奥火种，通过火种灯来到北京，火种可点燃火炬内的燃料，火种为燃料燃烧提供的条件是_____________;

（2）設计者在火种灯内外灯罩之间设计了一个导流通道，能够让燃料在燃烧时不至于产生黑烟和异味，保持火种灯外观清洁、透亮。从促进燃料充分燃烧角度看，导流通道的作用是______________;

（3）火种灯内的燃料是丙烷（C3H8）气体，完全燃烧生成二氧化碳和水，丙烷燃烧用化学方程式表示为__________________。

（4）搜集有关“绿色冬奥会”的资料，并谈谈你对清洁能源的认识。

二、教学反思与总结

以大概念为统领的单元教学更注重知识的整体性，“四层四环”育人模式将单元教学纳入教学的四个环节，这对教师明晰从“基本概念”-“核心概念”-“学科大概念”的层级知识结构有重大帮助，能更准确地把握单元整体教学。同时，清晰的知识层级结构也有利于学生知识的结构化，对促进学生从“经验性理解”-“本质性理解”-“结构化理解”-“文化性理解”四个理解层次的转化也起到重要作用。为帮助教师更好地运用“四层四环”育人模式进行教学，刘英琦老师还开发了“九步单元课时本科要求”。[6]在进行单元设计时，笔者有时没有考虑到学生的多元差异，这需要在以后的教学中边研究边实践，在当下的大班教学中尽最大范围地实现学生的高效学习。同时，单元教学也要预留一定的调整时间，作为课程的“减速带”。

（感谢课题和项目主持人刘英琦老师对本研究的热心指导）

本文系广东省教育科学“十三五”规划课题（课题编号：2020YQJK117）;“‘四层四环综合教学模式”提升学生化学学科核心素养的实践研究”阶段成果;广东教育学会教师继续教育专业委员会 2020年度课题“‘四层四环综合教学模式在初中化学教学的实践研究”（课题编号：2020gh017）阶段成果。

参考文献

[1]刘英琦.“文化化学”的教学主张与实践研究[J].中学化学教学参考，2022（1）：1-5.

[2]刘英琦.“‘四层四环综合教学模式”与教师专业高端发展[J].中学化学教学参考，2020（6）：17-21.

[3]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[4]王月芬.单元作业设计：价值，特征与基本要求[J].上海教育，2019（13）：3.

[5]刘英琦.“四层四环”育人模式的实施与评价策略研究[J].现代中小学教育，2021，37（11）：7.

[6]王锋.核心素养视野下初中化学教学策略研究[M].福州：福建教育出版社，2020：224.