单元教学设计中真实情境的选择与创设策略

袁天祥

摘要：为了进一步深化课堂教学改革，实现教学效果最大化，可以实施大单元教学。化学大单元教学设计应立足化学课程整体，通过创设真实情境，以任务目标为驱动，以学生活动为主线，围绕单元主题设计，展开促进学生深度学习的课堂教学，落实化学学科核心素养。大单元教学设计需具备整体性、深度性、情境性、活动性等特点，其中选择和创设契合单元主题的真实情境意义重大，在真实的情境中让学生主动发现问题、解决问题，将知识本位的课时教学转化为能力本位的单元教学，从而有利于学生发展优秀品格与关键能力。本文结合“硫及其化合物”教学设计，例谈在大单元教学实施过程中创设真实情境的策略。

关键词：真实情境 单元设计 深度学习 学科素养

2017年版高中化学课程标准出台后，化学学科核心素养有关内容进入老师的视野，指向化学学科核心素养的深度学习成为化学教学探索的焦点。“素养为本的单元教学设计、真实情境中的深度学习”，对化学课堂教学形态产生了深远的影响。新的课程理念、教学理念要求化学老师能立足学科核心素养整合教材内容，进行单元整体设计，让真实情境在课堂上发生，还原学习的真实性和完整性。学生在所创设的真实情境下，通过完成任务，解决问题，进一步达到发展高阶思维水平进行深度学习的目的。由此可见，真实情境作为化学学科核心素养和实施大单元教学的载体，其重要性不言而喻。“硫及其化合物”大单元教学的真实情境的创设，基本遵循如下几个环节：确定教学内容，明确单元主题→分析课程标准，设定单元目标→结合单元目标，寻找真实情境→开发真实情境，设计情境任务。

一、确定教学内容，明确单元主题

元素化合物知识在化学学习中占有重要地位，是化学必修一教学内容的主要组成部分，高中化学课程标准将“常见无机物及其应用”和“化学与社会发展”定为化学教学的核心内容。“硫及其化合物”的教学基于学生已经具备了学习无机化合物的方法上，其学习重点在于以下两点。

1.用之前建构起来的元素化合物学习模型再度认知新元素、新物质的性质；

2.根据掌握的新知解决真实情境问题，提升解决实际问题的能力。

在确定了教学内容是“硫及其化合物”之后，该单元学习的主题就是多角度、多途径探讨不同价态含硫物质的转化，以及利用不同价态含硫物质的转化解决一些实际问题。

二、分析课程标准，设定单元目标

认真研读《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中与本单元内容相关的要求，并依据课标要求，将本单元学习目标初步设定为以下几个。

1.了解主要含硫物质的物理性质，能从物质类别和价态两个维度进行物质分类；能绘制元素及其化合物价类二维图。

2.能描述S、SO2和H2SO4的主要化学性质。

3.能基于证据说明含硫化合物的性质和转化关系，并能设计实验进行验证。

4.能结合烟气中二氧化硫处理等实例了解化学在生产中的应用，发展绿色化学观念，体会化学学科在促进人类发展和解决环境问题中的价值。从化合价和物质类别角度领会硫及其化合物之間的相互转化关系，以及运用硫及其化合物之间的相关转化解决生产、生活中的实际问题。

三、结合单元目标，寻找真实情境

“硫及其化合物”作为元素化合物知识体系中非常重要的部分之一，该内容已经被很多一线化学教师选为教学展示的课题。查阅部分优秀课例发现，多数教学情境都是基于某一含硫物质的某些性质在生活和生产的应用。例如，将利用二氧化硫的抑菌作用保存红酒作为背景，导入二氧化硫性质的教学；或以环境污染治理为背景，将“工业烟气脱硫”作为教学素材，展开环境教育主题的“硫及其化合物”的教学;等等。这些教学设计能调动学生的学习兴趣，激发学生探究硫及其化合物性质的热情，同时也能联系生产生活，发展学生学科素养。如“展示红酒成分中有SO2”等，在一定程度上联系社会发展，体现化学学科的社会价值；如“工业烟气脱硫”知识教学，强化学生的环境意识，发展了学生的社会责任意识。但相对于“硫及其化合物”大单元教学来说，这些情境忽视了不同价态、不同类别含硫物质之间的相互转化的知识教学，甚至有些情境中的含硫物质的性质的知识和教材中学习的含硫物质性质的知识是割裂的。在这些情境进行的教学，难免又会回到以获得化学知识为目的的传统教学模式中，学生无法突破思维惯性。

在分析了单元学习目标、了解了硫及其化合物教学设计现状的前提下，本单元教学的真实情境选择和创设应该具备两点突破：一是实现元素化合物知识本身所蕴含的功能和价值；二是实现情境材料能帮助学生建立起研究元素化合物性质的基本思路（物质类别通性、化合价升降以及元素周期律的三个视角）。在查阅大量文献资料后，笔者将“硫及其化合物”的单元教学情境确定为“自然界中的硫循环”。本着缩小情境素材范围、紧系学科，化繁为简、突出重点等处理原则，笔者又节选了自然界陆地部分硫元素的循环作为本单元的主要教学情境素材。

四、开发真实情境，设计情境任务

研究“自然界中的硫循环”的情境时，笔者发现该情境涵盖了“不同类别、不同价态含硫物质的转化”“酸雨的形成过程”“工业制硫酸”“资源利用与环境保护”等情境素材。如何利用好这些情境素材，如何引导学生在已有知识和方法的基础上多视角认识元素化合物性质与构建转化模型，如何设计化学实验开展科学探究与实践活动，等等，是该单元教学的重点。为此笔者设计了以下几个对应的情境任务和探究实验展开教学，见下表。

五、教学过程展示

以第二课时设计中围绕课时情境设计的任务和活动为例。

【课时情境1】“自然界中硫循环示意图”。

任务1：探索自然界中的SO2从哪里来，又到哪里去了。

活动1：观察“自然界中硫循环示意图”，结合价类二维图，分组讨论，交流汇报。

设计意图：以自然界中的硫循环示意图为情境，通过探寻SO2的来源，引导学生从价态、物质类别角度分析认识物质间的转化，帮助学生建构价态观、类别观、转化观。另外带领学生从宏观角度认识含硫物质在自然中的循环是一种动态平衡，引导学生发散思维思考有机硫与无机硫如何实现相互转化。

【课时情境2】实验室模拟酸雨的形成。

任务2：探索硫循环的核心物质（二氧化硫）的性质。

活动2：设计实验模拟雨水回降过程中SO2的两步转化。

第一步模拟溶于水：用收集了半针管二氧化硫的针管吸入少量蒸馏水，观察中发现二氧化硫溶于水，气体体积缩小，针管活塞前移。（可以用紫色石蕊证明SO2与水发生反应生成亚硫酸）

第二步模拟被氧化：将亚硫酸注入敞口烧杯中，再抽取，再注入，与空气充分接觸，最后静置一段时间。

活动3：实验证明模拟液中的H2SO3已经被氧化成H2SO4。

学生能提出以下两种方案。方案一：加入BaCl2溶液，溶液变浑浊。从定性角度分析问题，关注氧化前后粒子种类的改变：SO3→SO4。教师可以进一步引导学生从定量角度分析问题。方案二：pH传感器测定模拟液被氧化前后的pH变化。学生关注了氧化前后粒子浓度的改变：H浓度增大，这是因为亚硫酸是弱电解质，部分电离出氢离子，硫酸是强电解质完全电离出氢离子。

活动4：设计实验证明静置一段时间后的模拟液中依然存有H2SO3。

学生讨论后提出方案：加入酸性KMnO4溶液（或溴水），观察溶液颜色变化。学生分组实验，验证方案的可行性。老师再引导学生从定量的角度设计实验方案。方案1：先加Ba（OH）2溶液，再加盐酸溶液，观察溶液的浑浊度。（引出浊度传感器）方案2：加入H2O2或通入O2，用pH传感器测定pH的变化。（引出pH传感器）

设计意图：通过模拟酸雨的形成，探讨酸雨形成过程中含硫物质的一系列变化，总结二氧化硫的核心知识。通过设计实验、动手实验培养学生严谨求实的科学态度、科学探究的精神。引入浊度传感器、pH传感器技术让学生了解现代技术对化学实验的支撑作用，让学生更易从定性思维过渡到定量思维。

【课时情境3】酸雨的危害。

任务3：从化学视角认识环境问题——酸雨的危害与防治。

活动5：学生交流讨论酸雨的危害与防治。

引导学生以“开源节流”的思想解决环境问题，从控制污染物产生、将污染物转化为无污染物的角度分析解决环境问题的方法。学生基本能谈到开发新能源、烟气脱硫（SO2+CaOCaSO3，2CaSO3+O22CaSO4）、碱液吸收（SO2+NaOHNa2SO3）等方法。老师还可以布置课后任务，要求学生收集现实工业中是治理SO2排放的方法，形成报告进行反馈。

设计意图：有助于学生从化学视角寻找解决环境问题的思路和方法，增强学生的环保意识，提高学生对环境问题的认识，发展学生的社会责任感，让学生在面临环境问题时能够根据所学知识做出正确的决策，能真正参与到环境保护行动中，使学生深入理解化学与环境和社会之间的关系，做到在日常生活中能应用化学知识，科学合理地使用物质，避免或者减少环境问题的产生。

六、单元教学设计反思

通过“硫及其化合物”单元教学，我们明确了大单元教学设计的路径。先是基于化学学科素养和学科内容及课程标准，界定学科核心观念，再围绕学科核心观念，寻找能够承载学科核心观念的真实情境，最后围绕真实情境，设计驱动性的学习任务，通过学生交流合作、深度学习完成学习任务，达成教学目标，发展学生核心素养。在选择单元教学情境时往往会出现两种情况，要么情境过于简单不足以支撑整个单元教学的教学内容和化学学科内涵，要么过于复杂，仅基于现有单元学科内容，老师、学生均无法驾驭。基于此类情况，对能够承载学科核心观念的真实情境进行有效整合尤为必要，或是将复杂情境精简，或是多情境交互使用，这些都有助于学生进行知识迁移，有利于学生理解学科中的“大概念”，进而便于学生对学科知识的记忆与调用。另外本单元作为“表后元素”，在对情境素材进行开发和设计情境任务时，还可以借助元素周期表和“表前元素”等，促进学生对认知内容的正向迁移，加强学生对新旧知识关系的认知，使学生能从对个别元素性质的认识，提升到对一般元素抽象概括的思维水平。

参考文献：

[1]唐云波.从“知识本位”走向“素养为重”的元素化合物教学设计[J].化学教育，2017（10）：3540.

[2]朱沈燕.硫及其化合物转化的核心知识探析[J].中学化学，2020（8）：2324.

[3]王磊.从知识解析为本到基于学生认识发展促进化学教学设计与实践向高水平跨越[J].化学教育，2010（1）：2.

责任编辑：黄大灿