單元教學設計中真實情境的選擇與創設策略

袁天祥

摘要：為了進一步深化課堂教學改革，實現教學效果最大化，可以實施大單元教學?；瘜W大單元教學設計應立足化學課程整體，通過創設真實情境，以任務目標為驅動，以學生活動為主線，圍繞單元主題設計，展開促進學生深度學習的課堂教學，落實化學學科核心素養。大單元教學設計需具備整體性、深度性、情境性、活動性等特點，其中選擇和創設契合單元主題的真實情境意義重大，在真實的情境中讓學生主動發現問題、解決問題，將知識本位的課時教學轉化為能力本位的單元教學，從而有利于學生發展優秀品格與關鍵能力。本文結合“硫及其化合物”教學設計，例談在大單元教學實施過程中創設真實情境的策略。

關鍵詞：真實情境 單元設計 深度學習 學科素養

2017年版高中化學課程標準出臺后，化學學科核心素養有關內容進入老師的視野，指向化學學科核心素養的深度學習成為化學教學探索的焦點?！八仞B為本的單元教學設計、真實情境中的深度學習”，對化學課堂教學形態產生了深遠的影響。新的課程理念、教學理念要求化學老師能立足學科核心素養整合教材內容，進行單元整體設計，讓真實情境在課堂上發生，還原學習的真實性和完整性。學生在所創設的真實情境下，通過完成任務，解決問題，進一步達到發展高階思維水平進行深度學習的目的。由此可見，真實情境作為化學學科核心素養和實施大單元教學的載體，其重要性不言而喻?！傲蚣捌浠衔铩贝髥卧虒W的真實情境的創設，基本遵循如下幾個環節：確定教學內容，明確單元主題→分析課程標準，設定單元目標→結合單元目標，尋找真實情境→開發真實情境，設計情境任務。

一、確定教學內容，明確單元主題

元素化合物知識在化學學習中占有重要地位，是化學必修一教學內容的主要組成部分，高中化學課程標準將“常見無機物及其應用”和“化學與社會發展”定為化學教學的核心內容?！傲蚣捌浠衔铩钡慕虒W基于學生已經具備了學習無機化合物的方法上，其學習重點在于以下兩點。

1.用之前建構起來的元素化合物學習模型再度認知新元素、新物質的性質；

2.根據掌握的新知解決真實情境問題，提升解決實際問題的能力。

在確定了教學內容是“硫及其化合物”之后，該單元學習的主題就是多角度、多途徑探討不同價態含硫物質的轉化，以及利用不同價態含硫物質的轉化解決一些實際問題。

二、分析課程標準，設定單元目標

認真研讀《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》中與本單元內容相關的要求，并依據課標要求，將本單元學習目標初步設定為以下幾個。

1.了解主要含硫物質的物理性質，能從物質類別和價態兩個維度進行物質分類；能繪制元素及其化合物價類二維圖。

2.能描述S、SO2和H2SO4的主要化學性質。

3.能基于證據說明含硫化合物的性質和轉化關系，并能設計實驗進行驗證。

4.能結合煙氣中二氧化硫處理等實例了解化學在生產中的應用，發展綠色化學觀念，體會化學學科在促進人類發展和解決環境問題中的價值。從化合價和物質類別角度領會硫及其化合物之間的相互轉化關系，以及運用硫及其化合物之間的相關轉化解決生產、生活中的實際問題。

三、結合單元目標，尋找真實情境

“硫及其化合物”作為元素化合物知識體系中非常重要的部分之一，該內容已經被很多一線化學教師選為教學展示的課題。查閱部分優秀課例發現，多數教學情境都是基于某一含硫物質的某些性質在生活和生產的應用。例如，將利用二氧化硫的抑菌作用保存紅酒作為背景，導入二氧化硫性質的教學；或以環境污染治理為背景，將“工業煙氣脫硫”作為教學素材，展開環境教育主題的“硫及其化合物”的教學;等等。這些教學設計能調動學生的學習興趣，激發學生探究硫及其化合物性質的熱情，同時也能聯系生產生活，發展學生學科素養。如“展示紅酒成分中有SO2”等，在一定程度上聯系社會發展，體現化學學科的社會價值；如“工業煙氣脫硫”知識教學，強化學生的環境意識，發展了學生的社會責任意識。但相對于“硫及其化合物”大單元教學來說，這些情境忽視了不同價態、不同類別含硫物質之間的相互轉化的知識教學，甚至有些情境中的含硫物質的性質的知識和教材中學習的含硫物質性質的知識是割裂的。在這些情境進行的教學，難免又會回到以獲得化學知識為目的的傳統教學模式中，學生無法突破思維慣性。

在分析了單元學習目標、了解了硫及其化合物教學設計現狀的前提下，本單元教學的真實情境選擇和創設應該具備兩點突破：一是實現元素化合物知識本身所蘊含的功能和價值；二是實現情境材料能幫助學生建立起研究元素化合物性質的基本思路（物質類別通性、化合價升降以及元素周期律的三個視角）。在查閱大量文獻資料后，筆者將“硫及其化合物”的單元教學情境確定為“自然界中的硫循環”。本著縮小情境素材范圍、緊系學科，化繁為簡、突出重點等處理原則，筆者又節選了自然界陸地部分硫元素的循環作為本單元的主要教學情境素材。

四、開發真實情境，設計情境任務

研究“自然界中的硫循環”的情境時，筆者發現該情境涵蓋了“不同類別、不同價態含硫物質的轉化”“酸雨的形成過程”“工業制硫酸”“資源利用與環境保護”等情境素材。如何利用好這些情境素材，如何引導學生在已有知識和方法的基礎上多視角認識元素化合物性質與構建轉化模型，如何設計化學實驗開展科學探究與實踐活動，等等，是該單元教學的重點。為此筆者設計了以下幾個對應的情境任務和探究實驗展開教學，見下表。

五、教學過程展示

以第二課時設計中圍繞課時情境設計的任務和活動為例。

【課時情境1】“自然界中硫循環示意圖”。

任務1：探索自然界中的SO2從哪里來，又到哪里去了。

活動1：觀察“自然界中硫循環示意圖”，結合價類二維圖，分組討論，交流匯報。

設計意圖：以自然界中的硫循環示意圖為情境，通過探尋SO2的來源，引導學生從價態、物質類別角度分析認識物質間的轉化，幫助學生建構價態觀、類別觀、轉化觀。另外帶領學生從宏觀角度認識含硫物質在自然中的循環是一種動態平衡，引導學生發散思維思考有機硫與無機硫如何實現相互轉化。

【課時情境2】實驗室模擬酸雨的形成。

任務2：探索硫循環的核心物質（二氧化硫）的性質。

活動2：設計實驗模擬雨水回降過程中SO2的兩步轉化。

第一步模擬溶于水：用收集了半針管二氧化硫的針管吸入少量蒸餾水，觀察中發現二氧化硫溶于水，氣體體積縮小，針管活塞前移。（可以用紫色石蕊證明SO2與水發生反應生成亞硫酸）

第二步模擬被氧化：將亞硫酸注入敞口燒杯中，再抽取，再注入，與空氣充分接觸，最后靜置一段時間。

活動3：實驗證明模擬液中的H2SO3已經被氧化成H2SO4。

學生能提出以下兩種方案。方案一：加入BaCl2溶液，溶液變渾濁。從定性角度分析問題，關注氧化前后粒子種類的改變：SO3→SO4。教師可以進一步引導學生從定量角度分析問題。方案二：pH傳感器測定模擬液被氧化前后的pH變化。學生關注了氧化前后粒子濃度的改變：H濃度增大，這是因為亞硫酸是弱電解質，部分電離出氫離子，硫酸是強電解質完全電離出氫離子。

活動4：設計實驗證明靜置一段時間后的模擬液中依然存有H2SO3。

學生討論后提出方案：加入酸性KMnO4溶液（或溴水），觀察溶液顏色變化。學生分組實驗，驗證方案的可行性。老師再引導學生從定量的角度設計實驗方案。方案1：先加Ba（OH）2溶液，再加鹽酸溶液，觀察溶液的渾濁度。（引出濁度傳感器）方案2：加入H2O2或通入O2，用pH傳感器測定pH的變化。（引出pH傳感器）

設計意圖：通過模擬酸雨的形成，探討酸雨形成過程中含硫物質的一系列變化，總結二氧化硫的核心知識。通過設計實驗、動手實驗培養學生嚴謹求實的科學態度、科學探究的精神。引入濁度傳感器、pH傳感器技術讓學生了解現代技術對化學實驗的支撐作用，讓學生更易從定性思維過渡到定量思維。

【課時情境3】酸雨的危害。

任務3：從化學視角認識環境問題——酸雨的危害與防治。

活動5：學生交流討論酸雨的危害與防治。

引導學生以“開源節流”的思想解決環境問題，從控制污染物產生、將污染物轉化為無污染物的角度分析解決環境問題的方法。學生基本能談到開發新能源、煙氣脫硫（SO2+CaOCaSO3，2CaSO3+O22CaSO4）、堿液吸收（SO2+NaOHNa2SO3）等方法。老師還可以布置課后任務，要求學生收集現實工業中是治理SO2排放的方法，形成報告進行反饋。

設計意圖：有助于學生從化學視角尋找解決環境問題的思路和方法，增強學生的環保意識，提高學生對環境問題的認識，發展學生的社會責任感，讓學生在面臨環境問題時能夠根據所學知識做出正確的決策，能真正參與到環境保護行動中，使學生深入理解化學與環境和社會之間的關系，做到在日常生活中能應用化學知識，科學合理地使用物質，避免或者減少環境問題的產生。

六、單元教學設計反思

通過“硫及其化合物”單元教學，我們明確了大單元教學設計的路徑。先是基于化學學科素養和學科內容及課程標準，界定學科核心觀念，再圍繞學科核心觀念，尋找能夠承載學科核心觀念的真實情境，最后圍繞真實情境，設計驅動性的學習任務，通過學生交流合作、深度學習完成學習任務，達成教學目標，發展學生核心素養。在選擇單元教學情境時往往會出現兩種情況，要么情境過于簡單不足以支撐整個單元教學的教學內容和化學學科內涵，要么過于復雜，僅基于現有單元學科內容，老師、學生均無法駕馭?；诖祟惽闆r，對能夠承載學科核心觀念的真實情境進行有效整合尤為必要，或是將復雜情境精簡，或是多情境交互使用，這些都有助于學生進行知識遷移，有利于學生理解學科中的“大概念”，進而便于學生對學科知識的記憶與調用。另外本單元作為“表后元素”，在對情境素材進行開發和設計情境任務時，還可以借助元素周期表和“表前元素”等，促進學生對認知內容的正向遷移，加強學生對新舊知識關系的認知，使學生能從對個別元素性質的認識，提升到對一般元素抽象概括的思維水平。

參考文獻：

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[3]王磊.從知識解析為本到基于學生認識發展促進化學教學設計與實踐向高水平跨越[J].化學教育，2010（1）：2.

責任編輯：黃大燦