单元教学：助力初高中化学实验教学有效衔接

林伟 何晓云

摘 要 为了实现初高中化学实验教学的有效衔接，根据学生的实际学情，通过运用单元整体规划、任务引导驱动、基于真实情景三种教学策略，在新课标规定必做实验的基础上，设计实验单元进行整体教学，学生经过三个实验课时的学习，能够逐渐地适应高中的实验能力要求。实践表明，实验单元教学能够更好地实现初高中实验教学的有效衔接。

关键词 单元教学 初高中衔接 实验教学

一、問题的提出

“单元教学”是指教师在对课程标准、教材等教学指导性资源进行深入地解读和剖析后，根据对教学内容的理解，以及对学生情况的了解，对教学内容进行分析、整合、重组，形成相对完整的教学主题，并以一个完整的教学主题作为一个教学单元的教学[1]。基于学科核心素养的教学需要教师由“课时教学”转向“单元教学”，因为核心素养的内涵丰富，教师往往难以在一节课中完成相应的教学目标[2]。教学单元不一定是来自于现行教材的内容，教师可以基于核心素养，按照知识逻辑、学生认知规律，以相关主题与任务为线索对教学内容进行分析重整，形成结构单元，进行单元教学[3]。

实验在化学学科体系中的重要地位毋庸置疑。化学实验在学生的知识构建、实验技能形成、发展“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养上有着不可替代的作用。高中化学实验内容可以视为初中化学实验内容的拓展和实验方法的深入。因此处理好初高中化学实验教学的有效衔接，有助于高一学生更好地适应高中化学课程。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》[4]77（以下简称为新课标）规定了必修阶段的9个必做实验。笔者所在的福建省使用的高中化学必修教材中，均是将实验内容穿插到各个章节中，如表1所示。这样的安排符合当下的教学实际，但是会造成初高中实验教学缺少必要的、有效的衔接。首先，新课标中的必做实验作为高中化学实验教学的基本要求，采用分散编排的形式，使得学生接触到的是零散的实验内容，不成系统；其次，教材中的实验主要是验证性实验，探究性实验相对较少，关注点在于实验技能的养成或者知识点验证。

因此，在新课标中必做实验的基础上进行拓展与整合。一方面实验素材尽量以初中生较易理解的内容为主体，对初中内容进行了复习与巩固；另一方面介绍部分高中的实验技能，渗透高中实验的方法与思想，设计一个完整的实验教学单元，为后续的高中实验教学做好铺垫。

二、实验衔接教学单元教学策略

在进行初高中实验教学衔接时，应对初、高中教材和课程标准进行分析，探讨教学内容、教学方法、学习方法衔接教学，帮助学生适应高中化学教学，提高学习效率[5]。本单元建议安排在高一上学期期中之前，此时的学生已经学习了“物质的量”“物质的分类”“离子反应”“氧化还原反应”等基础知识；而在实验技能方面，学生在初三已完成了8个必做实验，同时按照新课标的要求，学生已经完成了“配制一定物质的量浓度的溶液”“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”两个必做实验的学习，学生已经具备一定的知识与实验技能，足以完成相对复杂的实验。新课标在实验教学上提出了相应的教学策略，整体规划实验及探究教学，发挥典型实验探究活动的作用；选取真实的、有意义的、引发学生兴趣的探究问题；改变在实验中注重动手但缺少思考的现状，强调高级思维过程[4]12。通过教学实践，我们提出了以下策略。

（一）单元整体规划

学生通过学习本单元实验内容，基本上可以对高中阶段常见的实验类型有所了解（物质的制备、物质的分离与提纯、反应规律的研究、物质的检测）。本单元进行整体规划，共设计为3个课时：“实验方案的设计——碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别”“物质的分离与提纯——海带中碘的提取”“实验条件的控制——催化剂对H2O2分解反应的影响”。经过本单元的学习，学生能够基本掌握物质的鉴别、物质的分离与提纯、反应规律的研究、物质的检测等几类常见实验的一般思路与方法，同时掌握必要的实验操作技能。

（二）任务驱动引导

为了改变以往实验教学注重动手而缺少思考，注重实验现象而忽视实验思维的情况，本单元涉及的实验内容都不直接给予实验操作步骤，而是给出明确的实验任务。在教师的指导下，学生设计实验方案，通过交流讨论不断地完善，强调高级思维过程。考虑到学生的学情，本单元的3个课时从物质的鉴别实验方案设计，到物质的分离与提纯实验流程设计，再到多个变量的探究实验方案设计，实验方案设计的难度由低到高。

（三）基于真实情境

新课标中明确指出，创设真实问题情境，促进学习方式转变；以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实[4]4。新课标中提倡在教学中创设真实问题情境，提倡基于综合问题解决的主题式教学。本单元实验涉及的物质都是高一学生比较熟悉的化学物质，如碳酸钠、碳酸氢钠、双氧水等。实验内容选用与生活、生产紧密相关的素材，如从海带中提取碘单质、侯氏制碱法、酶催化双氧水分解等，有助于学生认识化学与日常生活的紧密联系，体会化学知识的价值。

三、单元教学活动设计

单元中的3个实验均基于真实情境，突出了“以学生为主体”的教学理念。单元教学目标与课时教学目标如表2所示。

课时1通过侯氏制碱法制得的碳酸钠中含有碳酸氢钠的真实情境，学生利用提供的信息，设计鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的实验方案并进行实验。实验方案的设计要求学生综合运用所学化学学科知识或其它学科知识，思考实验的具体实施，这是实验探究能力的集中体现。将此内容安排在本单元教学的第1课时，意在起到铺垫作用，为第2、第3课时的实验方案设计作准备。通过碳酸钠与碳酸氢钠等学生熟悉的物质作为实验素材，适合处于衔接阶段的高一学生。

课时2通过海带具有富集碘元素的特性，工业上以海带为原料获取碘单质的真实情境，在教师指导下，设计从干海带中提取碘单质的流程，并在实验室进行模拟。在实验室中对化工流程进行模拟，在过程与方法上，除了需要学生有一定的实验探究能力，还要求学生从经济效益、环境保护等多个角度进行思考，发展学生解决复杂问题的能力。同时通过此课时，可以相对完整地将中学阶段需要掌握的物质分离方法，如过滤、蒸发、萃取、分液等实验操作一次性呈现，为高中阶段后续更复杂的物质的制备实验，物质的分离与提纯实验等学习做好准备。

课时3通过双氧水催化分解这一学生熟悉的情境，引导学生探究不同催化剂催化效果的差异，以及外界条件对酶催化效果的影响。控制变量的思想在初中阶段就已经有接触，但是本课时除了强化学生对这一思想的认识以外，学生还需要有定量研究的意识。通过对实验数据的分析，能夠认识到比较、归纳等方法在实验数据分析和实验结论推理等方面的价值。

四、单元教学过程

（一）实验方案的设计（课时1）

本课时具体教学过程如图1所示。首先是引导学生对已有实验方案进行分析与评价。其次要求学生模仿已有实验方案，根据碳酸钠与碳酸氢钠在性质上的差异，选择新的视角，设计出新的实验方案，通过交流讨论、确认实验方案可行后再进行实验。课堂的探究活动并不止步于此，实验中存在“氯化钡与碳酸氢钠反应生成沉淀”的实验异常现象。虽然属于高一学生尚未学习的内容，通过信息给予的方式解释其原因。一方面让学生体会到实验预设与实验结果可能存在偏差；另一方面这一异常现象可以为学有余力的学生提供进一步实验探究的方向。最后引导学生认识到实验方案设计的基本原则（科学性、安全性、简约性），并从方法论的角度对实验设计的流程进行归纳。

（二）物质的分离与提纯（课时2）

本课时具体教学过程如图2所示。首先通过教师讲解与演示实验，介绍高中阶段常见的几种分离与提纯实验方法，如灼烧、过滤、萃取、反萃取、分液等。其次学生在学习了新的实验技能与实验原理的基础上，思考如何合理地利用上述新习得的实验方法从海带中提取碘单质，设计出实验流程。在流程设计环节中，教师可以在氧化剂、萃取剂等试剂的选择，萃取剂回收方法等方面进行指导，渗透绿色化学思想。最后根据设计的流程进行碘单质提取实验，学生需要使用本课时中新学到的实验技能完成实验，这种“现学现用”式的教学活动安排，有利于学生对新学实验技能的掌握。

（三）实验条件的控制（课时3）

本课时以双氧水的催化分解条件的探究为实验素材，整节课聚焦于利用控制变量法设计出多组实验进行探究，具体教学过程见图3。首先组织学生讨论如何对比不同催化剂的催化效果，定性地对比显然难以完成实验任务，引导学生思考定量测量双氧水分解速率的实验方案。其次要求学生利用控制变量法设计实验组，探究不同催化剂的催化效果。再次是在前一实验的基础上，探究过氧化氢酶的催化效果最佳时的温度与酸碱性条件，从单一变量扩展为多个变量。最后的教学活动是实验数据分析处理，温度、pH两个因素对过氧化氢酶催化效果的影响均不是单调变化的，而是存在变化区间，这有助于让学生认识到化学实验条件控制的复杂性。

初高中化学实验教学的衔接是初高中化学教学衔接的重要组成部分。由于现行教材中实验模块的分散性，在以往教学中，初高中实验教学衔接的研究比较少。为了使衔接教学更有效，教师从初高中课程标准的要求、教材的内容分析对比入手，设计实验单元教学。从真实情境出发，设计探究式的实验内容，以任务驱动的方式引导学生自主进行实验探究。从课堂表现来看，学生的积极性和主动性非常高，真正动手操作、动眼观察、动脑思考，让学生在实验中认识到高中化学实验与初中化学实验的进阶，从而实现初高中实验教学的有效衔接。

[参 考 文 献]

[1]朱鹏飞，陈敏.化学学科核心素养为本的单元教学设计：以苏教版化学“研究物质的实验方法”为例[J].化学教与学，2020（1）：6-9.

[2]朱鹏飞.学科核心素养的研究进展及其对中学化学教学的启示[J].化学教学，2017（1）：7-15.

[3]黄莉.发展“证据推理与模型认知”的单元教学设计[J].中小学教学研究，2020（5）：65-70.

[4]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020：105.

[5]窦守法.加强学段衔接 实现教学相长：新课改形势下初高中化学衔接教学初探[J].中小学教学研究，2016（7）：3-7.

（责任编辑：姜显光）