基于核心素養(yǎng)的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)初探
——以“氮及其化合物”為例

吳麗麗

(合肥市第九中學(xué) 安徽合肥 230041)

一、問題的提出

縱觀中國(guó)近20年教學(xué)目標(biāo)的變化，從“雙基”到“三維目標(biāo)”再到“核心素養(yǎng)”，既體現(xiàn)了“教”“學(xué)”“評(píng)”“反思”后的認(rèn)知迭代升級(jí)，也體現(xiàn)了時(shí)代對(duì)高素質(zhì)人才的要求。新時(shí)代以人為本的思想，如同醫(yī)生開醫(yī)囑，寫的都是患者需要干什么，從來不寫醫(yī)生需要干什么，醫(yī)生基本上都是以患者為本位，而教學(xué)也從教師本位逐漸過渡到以學(xué)生為本位。

大單元教學(xué)設(shè)計(jì)以實(shí)施高質(zhì)量育人為宗旨，以大概念、大情境、大觀念等為中心，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分析、整合、開發(fā)，形成明確主題，基于學(xué)情分析，從目標(biāo)定位、情境創(chuàng)建、任務(wù)設(shè)計(jì)、活動(dòng)規(guī)劃、評(píng)價(jià)策略等課堂教學(xué)要素進(jìn)行統(tǒng)籌安排，大單元教學(xué)把離散的知識(shí)和技能通過大概念、大情境聚合起來，因而大單元具有很強(qiáng)的遷移價(jià)值，能更好地運(yùn)用到真實(shí)生活中解決實(shí)際問題。大單元教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)老師提出更高的要求，老師需要梳理單元教學(xué)內(nèi)容、單元知識(shí)、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)，經(jīng)過梳理，形成邏輯關(guān)系，明晰單元知識(shí)體系、方法策略，再來統(tǒng)籌安排實(shí)施教學(xué)。對(duì)于學(xué)生而言，有利于幫助學(xué)生從整體感知，到分布學(xué)習(xí)，再到結(jié)構(gòu)化呈現(xiàn)，形成較為系統(tǒng)的認(rèn)知體系。

核心素養(yǎng)下的大單元教學(xué)師生活動(dòng)如表1所示。

表1 核心素養(yǎng)下的大單元教學(xué)師生活動(dòng)

二、素養(yǎng)為本的“氮及其化合物”大單元教學(xué)設(shè)計(jì)案例

(一)教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課要學(xué)習(xí)的“氮及其化合物”內(nèi)容位于高中人教版新教材必修二“化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素”的第二節(jié)。在實(shí)際教學(xué)中，如果按照傳統(tǒng)的教學(xué)方式，將氮及其化合物的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、用途進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生雖能掌握氮及其化合物的性質(zhì)用途，但獲取的知識(shí)往往是碎片化的，很難將所學(xué)習(xí)的內(nèi)容知識(shí)遷移應(yīng)用到陌生的情境中解決實(shí)際問題。因此，要讓學(xué)生完成新課標(biāo)的要求，需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，引導(dǎo)學(xué)生建立“價(jià)類”二維圖，以及兩個(gè)轉(zhuǎn)化視角及物質(zhì)類別間和元素價(jià)態(tài)變化。結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究，來落實(shí)科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任、科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)、宏觀辨識(shí)與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。

通過自然界的氮循環(huán)建立價(jià)類二維圖如圖1所示。

圖1 氮及其重要化合物價(jià)類二維圖

本單元主要以氮肥為大情境，首先從自然氮肥到雷雨氮肥，再到工業(yè)氮肥，包括早期液態(tài)氮肥和后期固態(tài)氮肥的氨態(tài)氮肥和硝態(tài)氮肥。基于氮肥大情境不僅系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了氮及其重要化合物的重要性質(zhì)和用途，還培養(yǎng)學(xué)生體會(huì)氮肥的發(fā)展史也是科技發(fā)展史，也是科學(xué)家們的奮斗史。落實(shí)科技興農(nóng)，用知識(shí)發(fā)展農(nóng)業(yè)的態(tài)度。除了農(nóng)業(yè)氮肥背景，筆者還結(jié)合實(shí)際硝酸工業(yè)，選擇制備硝酸和硝酸鹽路線，來學(xué)習(xí)硝酸的性質(zhì)和用途，通過設(shè)計(jì)路線，不僅學(xué)習(xí)了硝酸的性質(zhì)，還復(fù)習(xí)鞏固了氮的其他化合物的性質(zhì)，形成了物質(zhì)轉(zhuǎn)化主線，更鍛煉了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，發(fā)展學(xué)生的高階思維。同時(shí)發(fā)展體驗(yàn)化學(xué)為生命、生活、安全所做出的突出貢獻(xiàn)，落實(shí)保家衛(wèi)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)的人生價(jià)值觀。

(二)教學(xué)目標(biāo)

本單元通過設(shè)計(jì)由簡(jiǎn)到繁、由易到難的任務(wù)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生對(duì)已學(xué)的氮元素及其化合物的知識(shí)進(jìn)行遷移應(yīng)用，在層層遞進(jìn)、螺旋上升的任務(wù)中，形成知識(shí)體系的建構(gòu)與深加工。本單元的教學(xué)目標(biāo)如表2所示。

表2 教學(xué)目標(biāo)

本單元教學(xué)流程如下：

大情境：雷雨氮肥→工業(yè)液態(tài)氮肥→工業(yè)硝態(tài)氮肥→硝酸工業(yè)

教學(xué)流程：建立模型→設(shè)計(jì)思路→實(shí)驗(yàn)探究→形成結(jié)論

本單元教學(xué)內(nèi)容分為3個(gè)課時(shí)，總體思路是依據(jù)創(chuàng)設(shè)的情境—刺激學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題—根據(jù)價(jià)類二維圖預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)和相互轉(zhuǎn)化—小組討論設(shè)計(jì)諸多實(shí)驗(yàn)方案—相互評(píng)價(jià)并篩選優(yōu)質(zhì)方案—小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究—基于證據(jù)推理，得出合理的結(jié)論。從而獲得體驗(yàn)，提高認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)。整體教學(xué)設(shè)計(jì)為了使學(xué)生在真實(shí)情境中帶著核心問題、帶著任務(wù)持續(xù)進(jìn)行深度的思考，把對(duì)模擬人工氮肥—雷雨氮肥、工業(yè)氮肥—氨水和銨鹽、硝酸鹽以及硝酸工業(yè)的探究作為一個(gè)單元，主要內(nèi)容包括NO與NO相互轉(zhuǎn)化，氨氣、銨鹽、硝酸的化學(xué)性質(zhì)及對(duì)生態(tài)的影響，酸雨及其防治、說明轉(zhuǎn)化路徑、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、評(píng)價(jià)并探究、分析與抽象、控制變量思想等方法的運(yùn)用。具體教學(xué)過程如表3、表4、表5所示。

第1課時(shí) 氮?dú)馀c氮的固定

表3 第1課時(shí)教學(xué)過程

第2課時(shí) 氨和銨鹽

表4 第2課時(shí)教學(xué)過程

第3課時(shí) 硝酸

表5 第3課時(shí)教學(xué)過程

(三)單元目標(biāo)任務(wù)在分課時(shí)中的具體實(shí)施

第1課時(shí)——初步建構(gòu)模型階段，形成探究思路，提升認(rèn)知能力。

圍繞著自然氮肥、模擬雷雨，探究氮肥在人類早期農(nóng)業(yè)中的作用，及氮氧化物對(duì)生態(tài)的影響。筆者創(chuàng)設(shè)了3個(gè)情境，提出了3個(gè)問題來貫穿整個(gè)課堂。(1)氮元素在自然界中是如何循環(huán)的？(2)N、NO、NO是如何相互轉(zhuǎn)化的？(3)如何預(yù)防酸雨？如何利用物質(zhì)轉(zhuǎn)化，變廢為寶？層層遞進(jìn)推動(dòng)教學(xué)的發(fā)展。問題(1)主要任務(wù)是了解氮循環(huán)，建立“價(jià)類”二維圖，培養(yǎng)建構(gòu)模型能力和樹立物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀。

問題(2)的主要任務(wù)是結(jié)合元素周期律和原子結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)N的性質(zhì)和反應(yīng)條件，再通過“價(jià)類”圖，預(yù)測(cè)NO、NO的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，提出假設(shè)，小組討論設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案，相互評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案，再篩選優(yōu)質(zhì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，目的是掌握物質(zhì)的性質(zhì)，體驗(yàn)氮的固定對(duì)人類生存的重要意義，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科素養(yǎng)。問題(3)主要任務(wù)是讓學(xué)生參與社會(huì)問題的討論，撰寫小論文，目的是培養(yǎng)學(xué)以致用的能力，為建設(shè)和諧美好的中國(guó)而貢獻(xiàn)自己的力量。

第2課時(shí)——思維拓展階段，深化認(rèn)知模型，建立價(jià)態(tài)和類別間相互轉(zhuǎn)化模型，理解氮及其化合物的重要性質(zhì)。

圍繞著工業(yè)氮肥的發(fā)展史，沿用第1課時(shí)的學(xué)習(xí)方法，創(chuàng)設(shè)了3個(gè)真實(shí)的情境，依據(jù)情境，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)不同的問題，抽離出4個(gè)密切相關(guān)的問題。(1)氨水為什么可以直接做氮肥？(2)現(xiàn)在為何不用氨水做氮肥？(3)氮肥袋上的標(biāo)識(shí)說明什么？(4)如何得到硝態(tài)氮肥？層層遞進(jìn)，推動(dòng)新課的進(jìn)展。問題(1)的主要任務(wù)是通過完成噴泉實(shí)驗(yàn)的探究以及分析氨水成分這樣的探究和抽象概括的任務(wù)，學(xué)習(xí)氨氣與水反應(yīng)。通過實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生探究能力，通過早期氨水做氮肥的事實(shí)，認(rèn)識(shí)到化學(xué)對(duì)農(nóng)業(yè)所做出的突出貢獻(xiàn)。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。

問題(2)的主要任務(wù)是引起學(xué)生認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生思考液態(tài)氮肥被取代的原因，深化氨水的性質(zhì)，結(jié)合價(jià)類圖推測(cè)可替代的氮肥，提出假設(shè)，設(shè)計(jì)合理的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，來學(xué)習(xí)氨氣與酸反應(yīng)生成銨鹽，體會(huì)銨鹽對(duì)于農(nóng)業(yè)以及生命的重要保障。培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。問題(3)是情境中的情境，緊接銨鹽情境，主要任務(wù)是通過氮肥銨鹽的農(nóng)用化肥袋的施用圖標(biāo)，指導(dǎo)學(xué)生討論學(xué)習(xí)銨鹽的性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生抽象概括的能力，培養(yǎng)思維的敏捷性。問題(4)的主要任務(wù)是學(xué)生根據(jù)情境和問題，沿用學(xué)習(xí)物質(zhì)性質(zhì)的一般思路和方法，根據(jù)價(jià)類圖來預(yù)測(cè)性質(zhì)，提出假設(shè)，交流設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行探究，得出結(jié)論，來學(xué)習(xí)氨氣的還原性。學(xué)習(xí)氨氣的催化氧化。體會(huì)通過氧化還原反應(yīng)原理，實(shí)現(xiàn)含有不同價(jià)態(tài)的同種元素的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。體驗(yàn)反應(yīng)受到條件的影響的科學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)。結(jié)合時(shí)代背景通過氮肥的發(fā)展史體會(huì)科技發(fā)展，奮斗強(qiáng)國(guó)的重要意義。

第3課時(shí)——綜合能力整體提升，深化物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀、元素守恒觀以及可持續(xù)發(fā)展觀。

第3課時(shí)利用前兩課時(shí)建立的兩個(gè)模型，來設(shè)計(jì)制備硝酸和硝酸鹽的路線，設(shè)計(jì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化路徑，選擇優(yōu)化方案，在解決問題中來學(xué)習(xí)硝酸的化學(xué)性質(zhì)。筆者創(chuàng)設(shè)了2個(gè)真實(shí)情境，抽離出4個(gè)問題。(1)根據(jù)價(jià)類圖如何實(shí)現(xiàn)硝酸的轉(zhuǎn)化？(2)物質(zhì)轉(zhuǎn)化路線有哪些？(3)如何給濃硝酸“祛黃”？(4)總結(jié)硝酸與金屬反應(yīng)的特點(diǎn)規(guī)律。由此可以看出，問題是相輔相成的，問題(3)是在解決問題(2)中衍生的問題，利用情境中的情境，在銅和濃硝酸的實(shí)驗(yàn)探究中，發(fā)現(xiàn)濃硝酸有顏色，培養(yǎng)仔細(xì)觀察，善于思考的好習(xí)慣，落實(shí)宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)。

三、教學(xué)反思

(一)真實(shí)有效的課堂問題，增強(qiáng)批判性思考

真實(shí)的情境素材能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。情境素材越樸實(shí)，越貼近學(xué)生生活實(shí)際，越能承載有效的課堂問題，越能使得學(xué)生積極參與，在解決實(shí)際問題的過程中進(jìn)行批判性思考以及完成知識(shí)的構(gòu)建與反思。

(二)轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念，服務(wù)育人目標(biāo)

日常教學(xué)目標(biāo)，往往聚焦本節(jié)課的知識(shí)，以及教學(xué)目標(biāo)突出，難點(diǎn)突破，很少關(guān)注到學(xué)生學(xué)的過程。不知道學(xué)生是怎么學(xué)習(xí)的，以及學(xué)得怎么樣，既忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所采用的學(xué)習(xí)方法，也忽視了學(xué)生在陌生情境中的知識(shí)遷移運(yùn)用能力、解決實(shí)際問題的能力。因此，教師在教書育人上，也要有大格局，樹新觀念，不斷學(xué)習(xí)，充實(shí)自己，提高自己的人文素養(yǎng)和社會(huì)擔(dān)當(dāng)，以便更好地整合資源，駕馭課堂，落實(shí)核心素養(yǎng)。

(三)整體設(shè)計(jì)教學(xué)單元，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)

本案例基于課時(shí)教學(xué)目標(biāo)的素養(yǎng)發(fā)展要求,對(duì)單元教學(xué)進(jìn)行整體設(shè)計(jì),交叉融合N、NO、NO、NH、HNO的性質(zhì)探究活動(dòng)和以通過氮肥的發(fā)展史相關(guān)的實(shí)際問題為主線的活動(dòng)。學(xué)生在學(xué)科活動(dòng)中總結(jié)歸納氮及其化合物的性質(zhì)，整理清楚物質(zhì)的性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)化關(guān)系；在實(shí)際應(yīng)用活動(dòng)中解決實(shí)際問題，遷移學(xué)科知識(shí)，認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)化學(xué)的一般思路和方法,從而實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。