付士林1 高玉龙2
1.临沂市教育科学研究院 山东临沂 276000 2.山东省临沂第一中学 山东临沂 276000
摘 要：本文基于“构建电化学认知模型分析和解决实际复杂问题”化学学科大概念,对人教版高中化学选择性必修1第4章“化学反应与电能”进行单元教学设计,在学科大概念的统摄下,将多个零散的课时内容进行有机融合,创设真实问题情境,引导学生将主题内容拆解并转化为化学问题,使学生建立电化学认识模型分析和解决实际问题的一般思路,尝试抽提学科大概念统摄下单元教学的设计策略和一般方法。
关键词：学科大概念;单元教学设计;化学反应与电能;学科核心素养;电化学认知模型
一、研究背景
《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《高中新课标》)学科核心素养中指出,高中化学学科核心素养反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求。[1]化学学科核心素养需要学生在真实问题情境下,分析和解决真实问题任务的过程中得以培养和发展。[2]同时,高考命题强调以实际问题为测试任务,以真实情境为测试载体,以化学知识为解决问题的工具,以学科素养为测试宗旨。[3]基于《高中新课标》和高考命题的要求,由“知识本位”向“素养本位”的课堂教学模式转型迫在眉睫。
教师在教学实践过程中,如何落实“素养本位”的课堂教学模式转型?学科大概念是学科核心素养嵌入具体知识的固定锚点。学科大概念是指向学科基本结构、深层次、可迁移的核心概念,体现学科本质,反映学科思维和方法。它居于学科上位,内涵丰富,具有高度的概括性、极强的实用性。[4]《高中新课标》明确指出,教师在组织教学内容及实施教学活动时应重视以学科大概念为核心,对单元课程内容进行知识重构和结构化设计,以主题为引领,以任务为驱动,使单元课程内容情境化,促进学科核心素养的有效落地。学科大概念统摄下的单元教学设计,能够提升学生对学科的认知与理解,使其学会运用学科的思维和方法理解物质性质、解释物质和能量变化,具备迁移和应用等学科关键能力。因此,学科大概念是单元课程内容重构和结构化设计的学科逻辑主线。
电化学是高中化学“能量转化”模块的核心知识,其主要研究内容包括:化学能与电能相互转化的装置、过程和效率等,其研究成果与工业生产及人类日常生活联系紧密。[5]从知识分类的角度分析,电化学属于化学反应原理的内容,引导学生从氧化还原反应的本质出发,从化学反应与能量的关系上,进一步学习和探究化学反应的规律及其应用。张星华[6]从教学目标设定、教学内容的组织规划、教学情境的创设等方面对“化学反应与电能”的教学设计相关文献进行系统梳理。夏添等[7]从“能量转化”的视角抽提大概念统领“化学反应与电能”的单元教学,从而实现知识关联、认识思路、核心观念的结构化。这些资料显示,基于学科大概念统摄的人教版高中化学选择性必修1第4章“化学反应与电能”单元教学设计的研究相对较少。基于此,笔者通过创设真实问题情境,探索学科大概念统摄的“化学反应与电能”单元教学设计过程,以期为高中化学教师进行教学设计时提供参考与借鉴。
二、学科大概念的凝练与解构
学科大概念统摄的高中化学单元教学设计打破了以往不同课时教学内容的边界,以主题内容作为不同课时之间的“逻辑链接纽带”,学科大概念则镶嵌于主题背后的一个个具体真实的问题情境中,需要教师和学生主动提取、自觉凝练。[8]在进行单元教学设计时,教师应聚焦核心素养,明确所选主题需要培养学生哪些关键能力,对主题背后的学科知识进行本质提炼,梳理学科核心概念之间的关系,通过核心概念派生或总结的方式形成高位的、深层次的“学科大概念”,这是一种自下而上的凝练路径。教师可以基于《高中新课标》,聚焦学科本质,对核心概念进行“降维解读”并加以升华,生成“大概念”,这是一种自上而下的凝练路径。两条提取路径都需以学生的发展为初衷。通过创设真实的问题情境,聚焦化学学科核心素养,培养学生运用电化学知识分析和解决实际复杂问题的能力,抽提出“构建电化学认知模型分析和解决实际复杂问题”学科大概念。为完成真实情境下的学习任务,学生需掌握的学科基本知识:原电池原理及其应用、电解池原理及其应用、金属的腐蚀与防护等作为学科基本概念,在学科基本概念的基础上,进一步凝练出“化学能与电能的相互转化”学科核心概念,具体单元教学知识框架如图1所示。
图1 “化学反应与电能”单元教学知识框架
三、教学目标设定与课时分配
1.教学目标设定
大概念统摄的单元教学目标具有承上启下的作用,向上承接课程目标,向下统领具体的课时目标,具有导向和调节作用。[9]基于《高中新课标》提出的要求及学生已有的知识基础,笔者从知识、能力和核心素养发展水平的进阶等多层面制定单元教学目标,如表1所示。
表1 “化学反应与电能”单元教学目标
2.教学课时分配及课时教学目标设定
基于对《高中新课标》、单元教学目标及学生学情的分析,将本单元划分为三大模块,具体课时分配建议如下:原电池的工作原理及其应用3个课时,电解池的工作原理及其应用3个课时,金属的腐蚀与防护1个课时。具体课时分配及课时教学目标如表2所示。
表2 “化学反应与电能”具体课时分配及课时教学目标
四、大概念统摄的单元教学活动任务设计
教师进行学科大概念统摄的单元教学活动设计时,要以真实、有意义的问题情境作为教学活动的起点,创设多样化的学习活动引导学生进行科学探究,以问题为引领,以任务为驱动,逐步培养和形成学生的关键能力和必备品格。[10]
以铜锌原电池为例,通过多种教学活动引导学生学习原电池的工作原理。随后,按照一次电池、二次电池和燃料电池三种类别介绍常见的化学电源,结合实例使学生进一步加深对原电池工作原理及其应用的认识。将原电池的工作原理与常见的化学电源两部分内容进行有机整合,有利于加强化学反应原理与实际应用的联系,具体教学情境创设、问题设定及学生活动如图2所示。
图2 “原电池的工作原理及其应用”课时教学活动任务设计
电解池及其工作原理的教学活动设计是从能量转化的角度对比电解池,创设真实的问题情境,以电解熔融状态NaCl和饱和食盐水为例,通过多种教学活动引导学生学习电解池的工作原理。随后,结合电解饱和食盐水,分析电解原理在电镀和电冶金等具体生产过程中的实际应用,具体教学情境创设、问题设定及学生活动如图3所示。
图3 “电解池的工作原理及其应用”课时教学活动任务设计
金属的腐蚀与防护教学活动设计以设计港珠澳大桥的防腐方案作为真实情境载体,引导学生运用已有电化学知识探究金属腐蚀的原理,并在设计防腐方案中运用原理,体会利用电化学认知模型分析问题的一般思路与方法,使认知结构系统化、思维模型化。通过学生解决生活中的实际问题,体会电化学认知模型的实用价值,感受化学工作者在“变害为利”方面的创造性贡献,培养学生学以致用的创新精神和实践能力。具体教学情境创设、问题设定及学生活动如图4所示。
图4 “金属的腐蚀与防护”课时教学活动任务设计
五、大概念统摄的单元教学评价
学科大概念统摄下的单元教学活动实施后,需基于单元教学目标的预设,对教学实施效果进行评价。在学科大概念的统摄下,注意内容的衔接评价。在每一课时的课堂活动中,及时了解学生是否达成课时目标,关注学生学习结果的及时评价。以原电池及其工作原理教学为例,学生完成原电池的工作原理及其应用学习后,教师可通过检查课时作业、课上互动等形式实现对学生学习结果的评价。原电池的工作原理及其应用的教学评价方法如表3所示。
表3 “原电池的工作原理及其应用”教学评价方法
六、教学反思
本教学设计通过聚焦“构建电化学认知模型分析和解决实际复杂问题”学科大概念,对人教版高中化学选择性必修1第4章“化学反应与电能”相关内容进行学习单元整体教学设计与实施。围绕学科大概念系统组织和整体规划单元学习过程,对课时教学的开展具有统领作用,是课时教学设计的根本出发点和着力点。本教学设计在学科大概念的统摄下,以真实情境为主线,贯穿知识内容,以具体问题引领课堂教学,将学生置身于真实而有意义的问题情境中,驱动学生完成一系列层层递进的学习任务,让学生自主构建电化学认知模型,并引导学生在真实问题解决过程中逐步深化和完善电化学认知模型,形成变化观、能量转化观等化学观念,养成用科学的方法解决实际问题的求真态度,促进化学学科核心素养的融合发展。
参考文献
[1] 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)[M].北京:人民教育出版社,2020.
[2] 王磊,陈光巨.外显学科核心素养促进知识向能力和素养的转化——北京师范大学“新世纪”鲁科版高中化学新教材的特点[J].化学教育(中英文),2019(17):9-19.
[3] 王春,李艳.学科大概念统摄下的化学单元整体教学设计——以“醛酮和糖类”教学为例[J].化学教学,2022(3):48-52.
[4] 李刚,吕立杰.落实学科核心素养:围绕学科大概念的课程转化设计[J].教育发展研究,2020(Z2):86-93.
[5] 莘赞梅.落实“模型认知”的电化学单元整体教学设计[J].中学化学教学参考,2020(5):21-25.
[6] 张星华.高中化学“化学能与电能”教学设计分析——基于2010—2020年的文献梳理[J].新智慧,2021(24):101-102.
[7] 夏添,王姝玮,王珍珍.大概念统领下“化学能与电能”单元教学设计与实践[J].化学教学,2022(12):48-52,58.
[8] 江合佩.大概念统领下的单元项目式学习设计——以“碳达峰碳中和背景下的液态阳光与CO2利用”为例[J].福建教育,2022(46):58-61.
[9] 梁俊.单元教学目标设计:框架、思路与表达——以“物质构成的奥秘”为例[J].中学化学教学参考,2020(3):21-25.
[10] 王春.聚焦学科大概念的单元整体教学设计研究——以“乙醇和醇类的性质研究”为例[J].教学月刊·中学版(教学参考),2022(11):3-7.
文章编号：1008-0546(2024)15-0037-04
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
