“常见无机物及其应用”大单元教学的设计与组织

王云生

（福建教育学院化学教育研究所，福建 福州 350025）

“常见无机物及其应用”是高中化学必修课程五个学习主题之一，内容丰富，知识类型多，分量较大。《普通高中化学课程标准（2017 年版2020 年修订）》把该学习主题列在“化学科学与实验探究”主题之后，“物质结构基础与化学反应规律”“简单有机化合物及其应用”“化学与社会发展”3 个学习主题之前。［1］引导学生基于对化学科学的基本认识，运用以实验为主要手段的科学探究方法学习无机物的性质、相互转化与应用，体会并初步形成化学观念，认识化学与社会发展的关系。“常见无机物及其应用”的学习不仅有利于面向全体高中学生提升化学核心素养，也为选择性必修课程（物质结构与性质、化学反应原理）的学习提供感性知识和例证，奠定基础。与传统高中化学课程、2011 年版化学必修1、必修2 模块相比较，新的高中必修课程“常见无机物及其应用”的编写理念有了显著的变化，学习内容做了较多精简，学习要求有了较大提高。如何理解和贯彻“常见无机物及其应用”的教学变革，切实做到减负增效、提高化学必修课程的教学质量，发挥化学课程的育人功能，是一线教师需要面对的重要课题。2022 年版义务教育各学科课程标准的前言，对基础教育的课程教学提出了进一步发挥课程育人功能的要求，指出“要强化课程的育人导向”“着力培养核心素养，体现正确价值观、必备品格和关键能力的培养要求”；课程内容要“基于核心素养的发展要求，遴选重要观念、主题内容和基础知识，设计课程内容，增强内容与育人目标的联系，优化内容组织形式，设立跨学科主题学习活动，加强学科间的相互联系，带动课程的综合化实施，强化实践性要求”；要依据学业质量标准“把握教学的深度与广度”。［2］依据这些要求，进一步研究、改进高中化学必修课程的教学，对于发挥化学课程的育人功能具有重要意义。

许多研究学科课程的教学专家提出，为了进一步落实学科核心素养的培养，发挥课程育人功能，需要在学科课程的教学中，设计和组织以素养为本的大单元教学，帮助学生建构学科知识系统，形成学科基本观念，提高学科实践能力。不少地区的课堂教学改革实践也说明，在课程教学中设计和组织素养为本的大单元教学是落实学科核心素养培养的有效途径。

一、素养为本的大单元教学设计的基本要求

素养本位的大单元教学，要以核心素养发展为导向，依据课程标准规定的学习主题的内容要求、学业质量标准与学业要求做设计、组织。教学大单元以明确的学习主题统领学习内容，以学科大概念作为学习内容的统摄中心，以某项“大任务”“大项目”“大问题”设立实践性活动、驱动教学进程，在教学中注重开展持续性的评价活动。引领性学习主题是连接、统整大单元的学习内容的线索，能赋予相关联的教学内容的系统意义，增强学习过程的完整性与一致性，有利于建构结构化的知识体系。富有研究性与挑战性的学习实践活动有利于提高对学习内容的理解、掌握和运用能力。持续性的评价活动倡导运用形成性评价，把教与学的评价贯穿于教学全过程，实现教学评一体化。

教学素养本位的大单元教学的教学大单元不同于知识本位的教学单元。它不是零散的知识点或碎片化的学科知识的堆积，具有结构化、系统化的特点。它也“不同于教材编排中呈现出的自然单元，在教学内容的选择与组织上不拘泥于教材学习内容的编写体系，可以在学科间或学科内的排列组合，借任务、问题、项目等重组知识内容，引导跨学科、跨领域的知识建立联结，促进新旧知识、直接经验与间接经验的融合”。［3］教学大单元的学习目标是依据课程标准规定的内容要求、学业标准来确定的，以核心素养发展为导向。学习内容包括以学科基础知识技能、学科观念、学科研究方法、学科伦理、学科知识的应用和学习价值。要求通过学习，形成学科观念、发展科学思维、提高科学探究与实践能力，养成科学态度，形成正确的价值观和责任感，构成相对独立、完整的教学单元。以素养为本的单元教学设计框架如图1 所示。

图1 以素养为本的单元教学设计框架

二、“常见无机物及其应用”教学大单元的学习内容与学习主题

普通高中化学课程标准规定“常见无机物及其应用”学习主题内包括以下几个方面：认识元素可以组成不同种类的物质、认识物质的多样性、知道可以依据物质组成和性质对物质做分类研究；结合真实情境了解钠、铁、氯、氮、硫及其重要化合物的主要性质，了解它们在生产生活中的应用、对生态环境的影响；从物质中元素价态变化认识氧化还原反应的特征、本质，知道可以通过氧化还原反应实现同种元素不同价态物质的相互转化；通过实验、证据推理和想象，建立电解质电离的概念，认识离子反应及其发生条件，常见离子的检验；认识物质及其转化对人类社会可持续发展的价值。

该课程标准的学业质量要求中明确制定了“常见无机物及其应用”的质量标准：“能根据物质组成和性质对物质进行分类”“能对常见物质及其变化进行描述和符号表征”“能说明（分析）常见物质的性质和应用的关系”“能从不同视角对典型物质的主要变化进行分类”“能通过实验探究物质的性质和变化规律，能提出有意义的实验探究问题，根据已有经验和资料做出预测和假设，能涉及简单实验方案，能运用适当方法控制反应条件并顺利完成实验；能收集和描述实验证据，基于实验事实得出结论”“能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，能从化学视角理解食品安全、环境保护的法律法规”。［1］

课程标准确定的上述学习内容和学业质量标准说明“常见无机物性质与应用”并不以5 种元素的单质、化合物的性质与应用知识的学习为本，而是通过这些基础知识的学习，构建学习研究无机物性质与应用的结构化的知识体系、形成化学观念、了解研究无机物性质与应用的思路、方法，体会无机物性质研究的价值，发挥课程育人的功能。例如，学会通过实验和探究，以物质和反应分类的方法、运用氧化还原反应、离子反应的基本概念分析、理解无机物的反应与转化；联系生产生活实际体会常见无机物的应用价值、对环境的影响；学习运用基础知识和技能，发现问题、分析解决问题；初步形成从化学的基本观念看待物质世界及其变化，提高学科实践能力。课程标准规定的学习内容，体现了化学家看待无机物性质与应用的基本观念、研究认识无机物性质与变化的思维方式，描述、表征无机物性质与变化的基本方法。由此，可以用“化学家眼中的物质性质与变化”作为大单元的学习主题，统领大单元教学的各个环节。以“分类研究物质与化学反应”“从物质类别和元素价态认识物质性质”“物质性质决定物质的用途及其对生态环境的影响”“氧化还原反应和离子反应是两种重要的化学反应”等化学大概念统摄大单元的学习内容。

三、“常见无机物及其应用”大单元教学的过程设计

“常见无机物及其应用”大单元教学的教学设计和组织可以从以下几个方面进行探索。

一是整体把握教学大单元的架构，依据学习进阶（不同学习阶段的思维能力或者素养的螺旋式发展），整体设计大单元教学的学习过程，划分体现教学内容逻辑顺序和学习进阶的学习阶段和学习课时。

课程标准规定“常见无机物及其应用”的学习内容包括：引领学生运用化学观念、化学思维方式和化学方法，通过探究学习，依次认识氯、钠单质及其化合物的主要性质、反应和用途，硫和氮的氧化物、含盐酸与常见盐的转化反应，硫、氮氧化物对环境的影响及其防治，铁及其二价、三价化合物的性质特点与转化反应，转化反应条件的调控及其应用等基础知识，达成学业质量标准，提升化学核心素养。

依据学习内容的逻辑顺序、学生的学习基础和认知水平的发展，参照江苏教育出版社化学必修课程教科的学习内容编排，可以把大单元教学过程分为三个阶段。第1 阶段，认识典型的活动金属与非金属元素及其重要化合物。用“无机物质及其相互转化反应，可以做分类研究，同类物质存在共同的性质（通性），不同物质有自己的特性”“物质的性质决定它的用途和应用价值”等学科大概念统摄学习内容。认识金属单质与非金属单质的性质特点；非金属元素的气态氢化物、含氧酸的性质，金属的氧化物及其水化物的性质特点与应用；理解两类物质相互转化反应（氧化还原反应与离子反应）的特点与应用实例。第2 阶段，认识硫、氮元素及其化合物与生产生活环境的关系。用“元素在不同物质中可以具有不同价态，氧化还原反应可以实现同种元素不同价态物质的相互转化”“利用氧化还原反应和离子反应实现物质的相互转化可以制造新物质化害为利，保护环境”统摄学习内容。认识硫的不同价态氧化物及其水化物的性质、转化，对社会发展的影响；认识氮元素单质、化合物的转化反应及其在合理利用保护生态环境中的价值。第3 阶段，认识铁元素及其化合物的转化与应用。以“物质转化反应具有规律性，转化反应决定于物质的本性与外界条件”“利用反应规律，可以调控外界条件，实现或防止转化反应的发生”统摄学习内容。认识2 价和3 价铁的氧化物、氢氧化物、铁盐和亚铁盐的性质特点与相互转化规律，初步掌握反应条件的控制，体会物质转化反应的控制和利用。

二是设计能驱动学习进程、提高学科实践能力的实践性学习活动，考虑支持、指导学生主动开展并完成学习活动的策略和方法。例如，指导学生通过实验，联系实际生活、通过调查访问，利用数据图表，学习有关硫、氮元素及其化合物的性质、转化反应知识；组织指导学生调查研究大气中二氧化硫、氮氧化物的来源、检测、危害及其治理方法，了解并说明硫酸生产和硝酸应用中降低二氧化硫、氮氧化物排放的措施。注意引导学生全面、客观地认识二氧化硫、氮的氧化物、氮肥与社会生产生活的关系，认识人类活动对生态环境的影响。

三是规划课堂教学程序，教学策略和方法，设计学习评价目标和评价活动。在课堂教学中，要把基础知识（事实、概念、原则、原理）和技能（学科基本技能）的学习与探究性、挑战性的学习实践活动有机融合起来，让学生获得学习过程的体验，习得知识技能，形成学科观念，提升核心素养。设立和运用挑战性的学习实践活动驱动学习进程，对多数教师而言，具有挑战性。实践性活动不是在有关知识学习之后的应用性练习，而要利用活动推进学习进程，把活动有机融入学习过程。教师的启发指导是为了激励调动学生参与活动的主动性和积极性，不应该成为学生活动的指挥者，让学生亦步亦趋地听从教师的指令操作。课堂教学过程的设计，还要考虑学习内容的类型和学生的学习能力。无论是学习目标的呈现、学习问题的揭示、学习活动的组织指导，都要注意灵活运用各种教学方式（如启发式讲解、观看视频、阅读资料、实验观察、实验探究活动、交流讨论、尝试练习）引导学生主动参与学习活动，通过形成性评价适时检测学习效果。教学是一个变化的动态过程，既要有预设也要在教学过程中调整、生成。需要通过形成性评价，收集反馈信息，调整学习的深广度、控制好学习活动的陌生与复杂程度。

四是研究教学内容的遴选、学习情境创设，准备相应的学习资源、学生作业和练习。当下，流行的教学设计（教案、教学网录像）、学生练习复习资料丰富，质量参差不齐。选用教学资料要以学业质量和学业要求为标准做甄别，杜绝不加选择、拿来就用的弊病。不同出版社组织编写的不同教科书，各有特点和长处，可以取长补短，但不能求全求多，如果把不同版本的学习内容、活动设计和情境资料汇集使用，不仅会加重学生的学业负担，还可能画蛇添足，扰乱教学设计的实施。

以普通高中化学必修课程中常见无机物的性质与应用作为突破口，改变系统灌输元素化合物知识的教学方式，代之以典型元素化合物的基础知识教学为载体的大单元教学，有利于精简教学内容，提高教学效益，发挥课程的育人功能。素养为本的大单元教学的实施，标志着课堂教学改革进一步向纵深发展，需要我们用很大的勇气，发挥教学的创造性，努力地探索。