立足學(xué)科核心素養(yǎng)的化學(xué)單元學(xué)習(xí)

彭了 馮岸超

摘要：以“微粒及其相互作用”單元學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)和實(shí)施為案例，從學(xué)習(xí)目標(biāo)的確定，核心表現(xiàn)型任務(wù)群的設(shè)立，評(píng)價(jià)與反思幾個(gè)方面論述了單元的設(shè)計(jì)和落實(shí)核心素養(yǎng)的效果，為立足核心素養(yǎng)的化學(xué)單元的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；單元學(xué)習(xí)；物質(zhì)結(jié)構(gòu)；微粒及其相互作用

文章編號(hào)：1008-0546（2022）01-0036-07中圖分類號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.01.009

根據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[1]（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)），“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”屬于高中化學(xué)學(xué)科要求的學(xué)科核心素養(yǎng)之一，其中“模型認(rèn)知”的具體內(nèi)涵為“知道可以通過分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)特征，構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認(rèn)知模型，并能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律”。“模型認(rèn)知”是學(xué)生在高中階段形成的重要的化學(xué)學(xué)科的思想和方法之一，是解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架的基礎(chǔ)，對(duì)于幫助學(xué)生形成未來發(fā)展需要的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力有重要的作用和價(jià)值。

在新課標(biāo)[1]修訂的基礎(chǔ)之上，北京師范大學(xué)王磊教授團(tuán)隊(duì)主持編纂了新的《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的選擇性必修教材，并且由山東科學(xué)技術(shù)出版社出版[2-3]。新的魯科版教材包含“原子結(jié)構(gòu)”，“化學(xué)鍵與分子間作用力”以及“物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì)”三個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，體現(xiàn)了學(xué)生從原子結(jié)構(gòu)，到微粒相互作用，再到物質(zhì)聚集狀態(tài)，從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，到物質(zhì)的性質(zhì)和功能的學(xué)習(xí)進(jìn)階。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)于“模型”學(xué)習(xí)進(jìn)程的研究[4-6]，參照布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)[7]和韋伯知識(shí)深度模型[8]對(duì)認(rèn)知維度的劃分，“模型認(rèn)知”能力水平劃分為“認(rèn)識(shí)模型”“理解模型”“運(yùn)用模型”“建構(gòu)模型”四個(gè)水平。其中“運(yùn)用模型”即學(xué)生能夠利用模型描述物理或化學(xué)變化過程，解釋化學(xué)事實(shí)，根據(jù)模型預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)和變化等，而“建構(gòu)模型”即學(xué)生能夠建構(gòu)模型來展示和解釋現(xiàn)象是如何發(fā)生的，討論模型的適用范圍和局限性，根據(jù)證據(jù)或批判性思維優(yōu)化模型以提高模型的解釋力等。

在過去的教學(xué)過程中，絕大多數(shù)教師和學(xué)生均表示“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”內(nèi)容的難度較大，一方面，在過去10多年，“物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)”的相關(guān)內(nèi)容都不在北京等省市的高考要求之內(nèi)，教師缺少完整的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)；另一方面，涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)相對(duì)細(xì)碎繁多，交錯(cuò)復(fù)雜。相比于無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)等與學(xué)生生活緊密聯(lián)系的內(nèi)容，物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論知識(shí)相對(duì)較為抽象，不易理解，體現(xiàn)了“模型”學(xué)習(xí)的難度。因此，我們希望結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)于“模型”學(xué)習(xí)的研究，設(shè)計(jì)基于“認(rèn)識(shí)模型”“理解模型”“運(yùn)用模型”“建構(gòu)模型”的表現(xiàn)型任務(wù)，并且基于學(xué)科大概念形成學(xué)習(xí)單元，以不同微粒之間的不同相互作用力作為線索，引導(dǎo)學(xué)生深入認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系，發(fā)展化學(xué)學(xué)科“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“宏觀辨識(shí)與微觀探析”等核心素養(yǎng)，最終提高學(xué)生在真實(shí)情境中分析和解決問題的能力。

一、學(xué)習(xí)單元設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：課程標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)新課標(biāo)[1]，“微粒及其相互作用”（物質(zhì)結(jié)構(gòu)）屬于必修課程“主題3物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律”，選修課程“模塊2物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”中的“主題2微粒間的相互作用與物質(zhì)的性質(zhì)”的內(nèi)容范疇?？傮w要求提升有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本認(rèn)識(shí)，深入認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，發(fā)展“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，其具體對(duì)應(yīng)的內(nèi)涵和要求如表1所示。

二、學(xué)習(xí)單元設(shè)計(jì)

1.單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

將課程標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)目標(biāo)是單元學(xué)習(xí)的核心問題，相關(guān)的策略和流程在有關(guān)文獻(xiàn)中已經(jīng)討論[9]。通過基于課程標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵詞解構(gòu)，基于核心素養(yǎng)的單元核心重構(gòu)，基于單元學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)者目標(biāo)的轉(zhuǎn)化，以及學(xué)習(xí)遷移和學(xué)習(xí)建構(gòu)的互補(bǔ)，得到的“微粒及其相互作用”的單元學(xué)習(xí)目標(biāo)如表2所示。

“微粒及其相互作用”單元的核心概念為：（1）能夠從不同層次對(duì)具有已知結(jié)構(gòu)的物質(zhì)進(jìn)行分類，能從不同水平預(yù)測(cè)其可能具有的性質(zhì)；（2）能夠結(jié)合物質(zhì)的已知性質(zhì)和變化，推測(cè)其可能具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-功能”的正向和逆向的推論關(guān)系。因此，對(duì)應(yīng)的核心問題分別為“物質(zhì)為什么會(huì)具有特定的性質(zhì)？”和“如何根據(jù)目標(biāo)功能尋找合適的化學(xué)材料？”。上述表2中的單元學(xué)習(xí)目標(biāo)不再基于碎片化的知識(shí)，而是聚焦于核心概念和核心問題這兩個(gè)更廣泛的框架之上。以核心概念和核心問題作為線索，可以引導(dǎo)教師從解決生活、生產(chǎn)中存在的實(shí)際問題的角度切入，設(shè)計(jì)表現(xiàn)型任務(wù)，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)。

2.核心任務(wù)（群）

在過去“物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)”有關(guān)的教學(xué)案例[10]中，絕大多數(shù)案例聚焦于觀察不同相互作用的靜態(tài)示意圖，或者觀察和分析已有的物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，其中涉及到的學(xué)科能力集中在“概括關(guān)聯(lián)”和“說明論證”中，缺少對(duì)于復(fù)雜體系或者高階學(xué)科能力的撬動(dòng)，因此很難實(shí)現(xiàn)對(duì)于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。北京師范大學(xué)王磊和胡久華老師的深度學(xué)習(xí)課題組提出，只有來源于日常生產(chǎn)生活，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣的學(xué)習(xí)任務(wù)，才能達(dá)成發(fā)展核心素養(yǎng)的目的。因此，基于深度學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)情分析，綜合考慮之下，我們將“構(gòu)建一套物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，裝扮化學(xué)學(xué)科功能教室”作為本單元的核心任務(wù)。在學(xué)生制作完模型，如NaCl，金剛石和水的結(jié)構(gòu)模型并且討論問題之后，由同學(xué)們按照量規(guī)為每個(gè)小組的模型投票選擇出最佳模型，在學(xué)科教室展出，并作為日常教學(xué)的工具。這些同學(xué)們自己制作的模型更加貼近同學(xué)學(xué)習(xí)的思維過程，能夠更好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理解，也是一種肯定和認(rèn)可，從而能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

為了幫助學(xué)生能夠成功地完成“構(gòu)建模型”的核心任務(wù)，我們通過任務(wù)一幫助學(xué)生了解構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒和微粒之間的相互作用的種類；在“構(gòu)建模型”的核心任務(wù)完成之后，讓學(xué)生進(jìn)一步“運(yùn)用模型”，完成對(duì)于“物質(zhì)-化學(xué)反應(yīng)-真實(shí)情境”的解釋，強(qiáng)化“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)，在這一過程中也不斷地修正和優(yōu)化自己的模型；最后，通過任務(wù)四中的思維導(dǎo)圖整理思維過程，形成結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系（見表3）。

（1）理解模型：微粒如何構(gòu)成物質(zhì)？

【教師：情境引入】給出介紹四種代表性物質(zhì)（氯化鈉、水、金剛石和金屬鋁）的典型物理化學(xué)性質(zhì)的資料卡片，包括溶解性、導(dǎo)電性、穩(wěn)定性、硬度、延展性等；

【學(xué)生活動(dòng)1】閱讀上述資料卡片，判斷這四種物質(zhì)的晶體分別由哪種微粒組成？和同學(xué)們分享根據(jù)它們的物理化學(xué)性質(zhì)來進(jìn)行分析推理的思維過程。

【教師：提供資料】提供離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵的相關(guān)模型，包括：Na+和Cl-之間的離子鍵，以及H和Cl之間的共價(jià)鍵的形成過程，HCl分子形成過程中的能量變化，不同軌道相互重疊的示意圖和金屬鍵模型。

【學(xué)生活動(dòng)2】觀察不同種類的化學(xué)鍵的形成過程圖示，總結(jié)離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵的形成條件和判斷方法。

①仿照HCl中共價(jià)鍵的形成過程，寫出甲烷（CH4），氨（NH3）和水（H2O）中共價(jià)鍵的形成過程；

②在CH4分子中，四根C-H鍵在空間如何排列（即CH4的空間構(gòu)型是什么）？為什么？NH3和H2O的空間構(gòu)型又是什么樣的？

③根據(jù)不同類型的化學(xué)鍵的形成過程，離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵具有哪些特性？（如方向性和飽和性）有哪些參數(shù)能夠表征這些相互作用的強(qiáng)弱/特征？（如鍵長(zhǎng)、重疊程度、極性、鍵角、鍵能等）

【教師：深入發(fā)掘】回顧活動(dòng)1中四種不同物質(zhì)的物理性質(zhì)，不同的微粒是如何構(gòu)成晶體的？

①以Na+和Cl-作為基本構(gòu)成微粒，它們?nèi)绾瓮ㄟ^離子鍵形成NaCl晶體（離子晶體）？

②以C原子作為基本構(gòu)成微粒，它如何通過共價(jià)鍵形成金剛石晶體（原子晶體/共價(jià)晶體）？

③以Al3+和自由電子作為基本構(gòu)成微粒，它們?nèi)绾瓮ㄟ^金屬鍵形成金屬鋁晶體（金屬晶體）？

④在一個(gè)H2O分子中，H和O之間的相互作用是什么？多個(gè)H2O分子依靠什么相互作用構(gòu)成H2O/冰晶體（分子晶體）？

【學(xué)生活動(dòng)3：總結(jié)提升】總結(jié)四種不同晶體的異同點(diǎn)，包括它們的基本組成微粒，微粒之間的相互作用，以及形成過程和判斷方法。這些晶體中不同類型的相互作用分別受到哪些因素的影響？

設(shè)計(jì)意圖：辨識(shí)物質(zhì)構(gòu)成的微粒是學(xué)習(xí)本單元“微粒及其相互作用”的基礎(chǔ)，因此情境引入從真實(shí)生活中具有廣泛用途以及學(xué)生在過往學(xué)習(xí)中接觸過的物質(zhì)中分別選取具有代表性的晶體，引導(dǎo)學(xué)生通過這些物質(zhì)的性質(zhì)和功能分析其構(gòu)成的微粒，引導(dǎo)學(xué)生樹立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定功能”的化學(xué)學(xué)科思想，并且貫穿到整個(gè)單元的學(xué)習(xí)之中。

在了解構(gòu)成物質(zhì)的微粒的基礎(chǔ)之上，提供資料進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生了解微粒之間的相互作用。第一個(gè)水平層級(jí)為化學(xué)鍵，通過分別展示典型物質(zhì)的作用示意圖，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)鍵形成的微觀實(shí)質(zhì)，總結(jié)不同種類的化學(xué)鍵的形成條件和判斷方法。第二個(gè)水平層級(jí)為物質(zhì)的聚集狀態(tài)，通過總結(jié)四種典型的晶體的異同點(diǎn)，包括它們的基本組成微粒，微粒之間的相互作用，以及形成過程和判斷方法，形成結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系。

以上活動(dòng)分別從“構(gòu)成物質(zhì)的微粒種類”“微粒之間的相互作用”和“物質(zhì)的聚集狀態(tài)”三個(gè)層次引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生思考，在學(xué)習(xí)過程中注意邏輯結(jié)構(gòu)，注重總結(jié)和比較，形成類比和比較的學(xué)習(xí)思想。

（2）建構(gòu)模型：構(gòu)建一套物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，裝扮化學(xué)教室。

【教師：情境引入】在了解了物質(zhì)的基本構(gòu)成微粒、相互作用和聚集狀態(tài)之后，如何用模型表示這些相互作用或者晶體的結(jié)構(gòu)呢？發(fā)揮你的創(chuàng)意，自己構(gòu)建一套物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，優(yōu)秀的作品還會(huì)被選為學(xué)科教室的教具，幫助更多同學(xué)的學(xué)習(xí)哦！

【學(xué)生活動(dòng)】構(gòu)建一套物質(zhì)模型，要求：

①包含3種基本構(gòu)成微粒（原子，離子和分子）和4種相互作用；4種相互作用可以體現(xiàn)在不同的模型中，分別為“A離子鍵”“B共價(jià)鍵（包括分子的空間結(jié)構(gòu)）”“C金屬鍵”“D分子間作用力（氫鍵和范德華力）”；A要求包含“晶胞結(jié)構(gòu)”，B要求包含“分子的空間結(jié)構(gòu)”要素，A和C鼓勵(lì)包含不同的堆積方式，鼓勵(lì)同一個(gè)模型中含有多種相互作用。

②模型構(gòu)建完成之后，對(duì)你的模型作用進(jìn)行科學(xué)描述，包括你所構(gòu)建的模型的基本構(gòu)成微粒，微粒之間的相互作用類型，以及形成的晶體類型。為你的作品配上一個(gè)以化學(xué)符號(hào)（電子式，結(jié)構(gòu)式均可）呈現(xiàn)的描述說明。

③觀察教室里一些常用的物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，你的模型和這些模型相比有什么異同點(diǎn)？有哪些優(yōu)點(diǎn)和不足之處？嘗試用自己的模型解釋一些問題，以自我檢驗(yàn)自己的模型是否構(gòu)建合理，在對(duì)比和運(yùn)用的過程中對(duì)自己的模型進(jìn)行不斷優(yōu)化。

設(shè)計(jì)意圖：在學(xué)生掌握“構(gòu)成物質(zhì)的微粒種類”“微粒之間的相互作用”和“物質(zhì)的聚集狀態(tài)”的知識(shí)基礎(chǔ)之上，通過自主構(gòu)建物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的任務(wù)，在創(chuàng)作的過程中引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，啟動(dòng)學(xué)生的自我系統(tǒng)，同時(shí)增加學(xué)生對(duì)于各種不同微粒及它們之間的相互作用的理解。在引導(dǎo)學(xué)生通過自己的模型解釋問題的過程中，強(qiáng)化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的基本思想，發(fā)展“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的化學(xué)核心素養(yǎng)。在解釋問題以及與常用模型的比較過程中，發(fā)現(xiàn)自己模型的不足并且進(jìn)行修正，對(duì)“發(fā)現(xiàn)問題——進(jìn)行改進(jìn)”的科學(xué)發(fā)展過程有更好的體會(huì)，也加深了對(duì)于常用模型的理解。

（3）模型如何解釋性質(zhì)和功能？

【情境引入】再次回顧任務(wù)1中的四種不同物質(zhì)，它們的晶體類型，微粒間相互作用的類型和它們的物理、化學(xué)性質(zhì)之間有怎樣的關(guān)系？

【學(xué)生活動(dòng)1】如何應(yīng)用我們自己構(gòu)建的物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)和功能進(jìn)行解釋？針對(duì)每種晶體類型，小組一位同學(xué)列舉出2-3種常見代表性的物質(zhì)，對(duì)它們的常見物理、化學(xué)性質(zhì)和在日常生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用和功能進(jìn)行歸納總結(jié)，另一位同學(xué)嘗試用自己的模型進(jìn)行解釋這些性質(zhì)和功能，在解釋的過程中不斷地優(yōu)化自己的模型。

【教師引導(dǎo)】在物質(zhì)性質(zhì)和功能解釋的基礎(chǔ)之上，能否用我們的模型，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)的相關(guān)機(jī)理和過程進(jìn)行解釋？

【學(xué)生活動(dòng)2】選擇一個(gè)反應(yīng)，結(jié)合小組的模型，用模型表示反應(yīng)歷程?？梢越Y(jié)合模型繪制簡(jiǎn)單示意圖，也可以制作新的實(shí)物模型?？蛇x的反應(yīng)包括化合/加成反應(yīng)、質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)、電解反應(yīng)等，其他自選反應(yīng)亦可。

【教師：深入挖掘】化學(xué)不僅是停留在書面上的理論，更可以幫助我們更好地理解生活中的相關(guān)問題，與生產(chǎn)和我們的生活有緊密的聯(lián)系。那么，我們的模型是否能夠夠進(jìn)一步用于解釋或解決生活中遇到的化學(xué)問題呢？

【學(xué)生活動(dòng)3】選擇一個(gè)你感興趣的與物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)的論題進(jìn)行科學(xué)闡釋，撰寫一篇小論文，可以將該項(xiàng)目作為研究性學(xué)習(xí)課題進(jìn)行研究。要求能夠結(jié)合小組構(gòu)建的物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型對(duì)問題進(jìn)行闡述；能夠緊密聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活和科學(xué)的前沿進(jìn)展?？蛇x論題包括：

①“鉆石”騙局（從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)或?qū)ふ乙环N鉆石的替代品）；

②如果沒有了氫鍵（氫鍵與生命的密切關(guān)系，如DNA，蛋白質(zhì)中的氫鍵）；

③處處都有“相似相溶”（如蔗糖、氨和碘分別在水和四氯化碳中的溶解性）；

④破解頭發(fā)的結(jié)構(gòu)之謎（頭發(fā)中化學(xué)鍵，洗發(fā)、燙發(fā)對(duì)頭發(fā)結(jié)構(gòu)的影響）。

設(shè)計(jì)意圖：從活動(dòng)1中列舉的四種晶體的學(xué)習(xí)拓展到具有同種晶體類型的其他物質(zhì)，體會(huì)“從個(gè)別到一般”的歸納法在學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。在理解歸納法的基礎(chǔ)之上，通過小組內(nèi)同學(xué)的互相提問，在解釋問題的過程中，發(fā)現(xiàn)自己模型的不足并且進(jìn)行修正，對(duì)模型和相互作用有更加深刻的認(rèn)識(shí)，也對(duì)“發(fā)現(xiàn)問題——進(jìn)行改進(jìn)”的科學(xué)發(fā)展過程有更好的體會(huì)，發(fā)展“宏觀辨識(shí)與微觀探析”和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的學(xué)科核心素養(yǎng)。

在靜態(tài)的物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)之上，用小組模型表示動(dòng)態(tài)的化學(xué)反應(yīng)，深入理解“化學(xué)反應(yīng)是舊化學(xué)鍵斷裂、新化學(xué)鍵形成的過程”，最后，在綜合論題的寫作過程中繼續(xù)“運(yùn)用模型”，形成利用物質(zhì)結(jié)構(gòu)解釋和預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)，以及從物質(zhì)的性質(zhì)反推物質(zhì)結(jié)構(gòu)的解決問題模式，在寫作的過程中深刻體會(huì)化學(xué)與生命科學(xué)和生活的聯(lián)系，同時(shí)發(fā)展“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的學(xué)科核心素養(yǎng)。

（4）梳理知識(shí)形成思維導(dǎo)圖。

【任務(wù)布置】對(duì)本單元中的知識(shí)進(jìn)行梳理，形成思維導(dǎo)圖。結(jié)合小組的模型，小組共同梳理本章的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，以思維導(dǎo)圖的形式呈現(xiàn)。要求：

①與小組模型緊密聯(lián)系，能夠指導(dǎo)自己和他人使用模型進(jìn)行問題解釋；

②思維導(dǎo)圖中要體現(xiàn)3種基本構(gòu)成微粒，4種相互作用；對(duì)同一水平的不同概念進(jìn)行比較和辨析；

③要求包含下列問題的答案：不同的相互作用有哪些異同點(diǎn)？不同的相互作用受到哪些因素的影響？如何判斷不同種物質(zhì)的熔沸點(diǎn)高低？

設(shè)計(jì)意圖：總結(jié)該單元的知識(shí)點(diǎn)，在對(duì)同一水平的不同概念進(jìn)行辨析的過程中，加深對(duì)于易混淆概念的理解，比如化學(xué)鍵和分子間作用力等。結(jié)合物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，形成自己的解釋說明（從結(jié)構(gòu)角度對(duì)性質(zhì)進(jìn)行解釋）和推論預(yù)測(cè)（已知結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)可能具有的性質(zhì)）的解決問題模式，發(fā)展“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、評(píng)價(jià)與反思

1.對(duì)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”核心素養(yǎng)的發(fā)展

“宏觀辨識(shí)與微觀探析”是本單元最為重點(diǎn)發(fā)展的學(xué)科核心素養(yǎng)之一，只有在深入認(rèn)識(shí)物質(zhì)構(gòu)成微粒和微粒間相互作用的基礎(chǔ)上，學(xué)生才能夠?qū)崿F(xiàn)“從不同層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性；從原子、分子水平認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)”。為了通過表現(xiàn)型任務(wù)檢測(cè)學(xué)生是否達(dá)成了該目標(biāo)，我們對(duì)學(xué)生完成的任務(wù)進(jìn)行了深入的分析。

本單元的任務(wù)2為構(gòu)建一套物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，裝扮化學(xué)學(xué)科教室，經(jīng)過學(xué)生的制作、討論、修改和評(píng)選，有代表性的三個(gè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。圖1a為學(xué)生構(gòu)建的NaCl的離子晶體結(jié)構(gòu)模型，與傳統(tǒng)的晶體結(jié)構(gòu)模型不同，該結(jié)構(gòu)模型采用了球形的切片來表示晶胞中位于頂點(diǎn)的離子。這一方面能夠更好地幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到晶體可以通過晶胞的重復(fù)堆積形成，另一方面也能夠幫助學(xué)生理解晶胞中不同位置的微粒的計(jì)數(shù)原理。圖1b是學(xué)生構(gòu)建的氨分子的空間結(jié)構(gòu)，用體積較大的藍(lán)色柱狀部分表示了氨氣分子中孤對(duì)電子的存在，從而能夠幫助學(xué)生形象地理解氨分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐型的原因：因?yàn)楣聦?duì)電子與N-H鍵有較大的排斥作用。圖1c為學(xué)生構(gòu)建的氨分子與水分子之間的氫鍵的作用，直觀地體現(xiàn)出了一水合氨分子的空間結(jié)構(gòu)，也能夠幫助學(xué)生更好地理解氫鍵的方向性和飽和性。

雖然學(xué)生自己制作的模型與通常學(xué)科教室呈現(xiàn)的離子晶體等的模型不同，不能盡善盡美，存在一些缺陷，但對(duì)于解決學(xué)生本章中遇到的“迷思概念”有很大的幫助。在制作模型的基礎(chǔ)之上，讓每組學(xué)生描述自己的模型，并嘗試用自己的模型解釋化學(xué)問題，在這一過程中不僅從不同層次認(rèn)識(shí)了物質(zhì)，還從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析和解決了實(shí)際問題，從而發(fā)展了“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.對(duì)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)的發(fā)展

在本單元，“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)要求學(xué)生能將化學(xué)事實(shí)和微粒間相互作用相關(guān)理論模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)和合理匹配，并能選取適當(dāng)?shù)淖C據(jù)從不同視角分析問題，推出合理的結(jié)論。此外，能描述和表示與微粒間相互作用有關(guān)的理論模型，指出做模型表示的具體含義，并運(yùn)用理論模型解釋或推測(cè)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和變化。

本單元的任務(wù)3為“運(yùn)用模型”，其中在小組構(gòu)建的深度模型的基礎(chǔ)上撰寫小論文的活動(dòng)引起了同學(xué)們的積極參加。部分同學(xué)論文中的相關(guān)摘錄如下：

學(xué)生通過提供的學(xué)習(xí)資源以及自己上網(wǎng)搜查感興趣的與物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)的議題，并且利用自己構(gòu)建的模型和所有的物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)的知識(shí)進(jìn)行解讀。例如：在“鉆石恒久遠(yuǎn)：金剛石的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之謎”中通過C-C形成的穩(wěn)定的單鍵和原子晶體的結(jié)構(gòu)，解釋了鉆石作為碳單質(zhì)的穩(wěn)定性，并且通過鍵長(zhǎng)和鍵能等的數(shù)據(jù)比較佐證了這一點(diǎn)；在“如果沒有了氫鍵”中，結(jié)合氫鍵的作用強(qiáng)度討論了DNA結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性和復(fù)制的功能；在“碳vs.硅：命運(yùn)的鴻溝從何而來”中，結(jié)合Si和C的成鍵能力和性質(zhì)的對(duì)比，解釋了為什么碳原子成為了生命的基礎(chǔ)，而硅成為了電子以及半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的基石。這些論述都體現(xiàn)了學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)的發(fā)展。

此外，上述論文的撰寫過程，也使學(xué)生們深刻認(rèn)識(shí)到了化學(xué)對(duì)于創(chuàng)造更多物質(zhì)財(cái)富，滿足人民美好生活的重大貢獻(xiàn)，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，探索未知和崇尚真理的意識(shí)。學(xué)生選擇的主題，如“利用霧霾合成鉆石”“碳vs.硅：命運(yùn)的鴻溝從何而來”“是什么讓我每天發(fā)型爆炸”“如果沒有了氫鍵”等，都與日常生活實(shí)際密切相關(guān)，體現(xiàn)了學(xué)生從書面知識(shí)向思考生活的轉(zhuǎn)變，形成觀察、思考、分析、解釋生活中與化學(xué)有關(guān)的現(xiàn)象的習(xí)慣，繼而自愿成為化學(xué)科學(xué)的宣傳者，也反映了“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

綜上所述，此次以“構(gòu)建一套物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，裝扮化學(xué)功能教室”和“運(yùn)用模型解決實(shí)際問題，撰寫小論文”為核心的任務(wù)群的學(xué)習(xí)，對(duì)于不同化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)的發(fā)展都起到了一定的促進(jìn)作用。在單元學(xué)習(xí)季結(jié)束之后，絕大多數(shù)同學(xué)在訪談中表示，在該單元的學(xué)習(xí)中，自己動(dòng)手制作模型，并且將其作為化學(xué)學(xué)科功能教室的教學(xué)工具，不僅增加了自己對(duì)于模型和物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)的理解，而且也獲得了成就感和自豪感。用自己制作的模型解決實(shí)際問題，能夠更好地培養(yǎng)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定功能”的觀念。因此，以后在生活中遇到其他與物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的問題，也能夠更加自主地從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)行思考和解釋。本單元的學(xué)習(xí)也對(duì)本學(xué)年的學(xué)習(xí)起到了很好的承上啟下作用，對(duì)暑假的自主學(xué)習(xí)起到了總結(jié)提高、拓展升華的作用。

四、總結(jié)

總之，我們以課程標(biāo)準(zhǔn)作為單元設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，以落實(shí)核心素養(yǎng)作為單元實(shí)踐的目標(biāo)，對(duì)于“微粒及其相互作用”的單元設(shè)計(jì)和實(shí)踐展開了研究。任務(wù)完成的結(jié)果表明，單元學(xué)習(xí)中包含的學(xué)習(xí)任務(wù)（群）促進(jìn)了學(xué)生化學(xué)學(xué)科的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”等學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，對(duì)于化學(xué)學(xué)科其他單元的設(shè)計(jì)提供了參考和借鑒。

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