單元教學(xué)：助力初高中化學(xué)實驗教學(xué)有效銜接

林偉 何曉云

摘 要 為了實現(xiàn)初高中化學(xué)實驗教學(xué)的有效銜接，根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)情，通過運用單元整體規(guī)劃、任務(wù)引導(dǎo)驅(qū)動、基于真實情景三種教學(xué)策略，在新課標(biāo)規(guī)定必做實驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計實驗單元進行整體教學(xué)，學(xué)生經(jīng)過三個實驗課時的學(xué)習(xí)，能夠逐漸地適應(yīng)高中的實驗?zāi)芰σ蟆嵺`表明，實驗單元教學(xué)能夠更好地實現(xiàn)初高中實驗教學(xué)的有效銜接。

關(guān)鍵詞 單元教學(xué) 初高中銜接 實驗教學(xué)

一、問題的提出

“單元教學(xué)”是指教師在對課程標(biāo)準(zhǔn)、教材等教學(xué)指導(dǎo)性資源進行深入地解讀和剖析后，根據(jù)對教學(xué)內(nèi)容的理解，以及對學(xué)生情況的了解，對教學(xué)內(nèi)容進行分析、整合、重組，形成相對完整的教學(xué)主題，并以一個完整的教學(xué)主題作為一個教學(xué)單元的教學(xué)[1]?；趯W(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)需要教師由“課時教學(xué)”轉(zhuǎn)向“單元教學(xué)”，因為核心素養(yǎng)的內(nèi)涵豐富，教師往往難以在一節(jié)課中完成相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)[2]。教學(xué)單元不一定是來自于現(xiàn)行教材的內(nèi)容，教師可以基于核心素養(yǎng)，按照知識邏輯、學(xué)生認知規(guī)律，以相關(guān)主題與任務(wù)為線索對教學(xué)內(nèi)容進行分析重整，形成結(jié)構(gòu)單元，進行單元教學(xué)[3]。

實驗在化學(xué)學(xué)科體系中的重要地位毋庸置疑?；瘜W(xué)實驗在學(xué)生的知識構(gòu)建、實驗技能形成、發(fā)展“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)上有著不可替代的作用。高中化學(xué)實驗內(nèi)容可以視為初中化學(xué)實驗內(nèi)容的拓展和實驗方法的深入。因此處理好初高中化學(xué)實驗教學(xué)的有效銜接，有助于高一學(xué)生更好地適應(yīng)高中化學(xué)課程?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》[4]77（以下簡稱為新課標(biāo)）規(guī)定了必修階段的9個必做實驗。筆者所在的福建省使用的高中化學(xué)必修教材中，均是將實驗內(nèi)容穿插到各個章節(jié)中，如表1所示。這樣的安排符合當(dāng)下的教學(xué)實際，但是會造成初高中實驗教學(xué)缺少必要的、有效的銜接。首先，新課標(biāo)中的必做實驗作為高中化學(xué)實驗教學(xué)的基本要求，采用分散編排的形式，使得學(xué)生接觸到的是零散的實驗內(nèi)容，不成系統(tǒng)；其次，教材中的實驗主要是驗證性實驗，探究性實驗相對較少，關(guān)注點在于實驗技能的養(yǎng)成或者知識點驗證。

因此，在新課標(biāo)中必做實驗的基礎(chǔ)上進行拓展與整合。一方面實驗素材盡量以初中生較易理解的內(nèi)容為主體，對初中內(nèi)容進行了復(fù)習(xí)與鞏固；另一方面介紹部分高中的實驗技能，滲透高中實驗的方法與思想，設(shè)計一個完整的實驗教學(xué)單元，為后續(xù)的高中實驗教學(xué)做好鋪墊。

二、實驗銜接教學(xué)單元教學(xué)策略

在進行初高中實驗教學(xué)銜接時，應(yīng)對初、高中教材和課程標(biāo)準(zhǔn)進行分析，探討教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)方法銜接教學(xué)，幫助學(xué)生適應(yīng)高中化學(xué)教學(xué)，提高學(xué)習(xí)效率[5]。本單元建議安排在高一上學(xué)期期中之前，此時的學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“物質(zhì)的量”“物質(zhì)的分類”“離子反應(yīng)”“氧化還原反應(yīng)”等基礎(chǔ)知識；而在實驗技能方面，學(xué)生在初三已完成了8個必做實驗，同時按照新課標(biāo)的要求，學(xué)生已經(jīng)完成了“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”“用化學(xué)沉淀法去除粗鹽中的雜質(zhì)離子”兩個必做實驗的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備一定的知識與實驗技能，足以完成相對復(fù)雜的實驗。新課標(biāo)在實驗教學(xué)上提出了相應(yīng)的教學(xué)策略，整體規(guī)劃實驗及探究教學(xué)，發(fā)揮典型實驗探究活動的作用；選取真實的、有意義的、引發(fā)學(xué)生興趣的探究問題；改變在實驗中注重動手但缺少思考的現(xiàn)狀，強調(diào)高級思維過程[4]12。通過教學(xué)實踐，我們提出了以下策略。

（一）單元整體規(guī)劃

學(xué)生通過學(xué)習(xí)本單元實驗內(nèi)容，基本上可以對高中階段常見的實驗類型有所了解（物質(zhì)的制備、物質(zhì)的分離與提純、反應(yīng)規(guī)律的研究、物質(zhì)的檢測）。本單元進行整體規(guī)劃，共設(shè)計為3個課時：“實驗方案的設(shè)計——碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別”“物質(zhì)的分離與提純——海帶中碘的提取”“實驗條件的控制——催化劑對H2O2分解反應(yīng)的影響”。經(jīng)過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠基本掌握物質(zhì)的鑒別、物質(zhì)的分離與提純、反應(yīng)規(guī)律的研究、物質(zhì)的檢測等幾類常見實驗的一般思路與方法，同時掌握必要的實驗操作技能。

（二）任務(wù)驅(qū)動引導(dǎo)

為了改變以往實驗教學(xué)注重動手而缺少思考，注重實驗現(xiàn)象而忽視實驗思維的情況，本單元涉及的實驗內(nèi)容都不直接給予實驗操作步驟，而是給出明確的實驗任務(wù)。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計實驗方案，通過交流討論不斷地完善，強調(diào)高級思維過程?？紤]到學(xué)生的學(xué)情，本單元的3個課時從物質(zhì)的鑒別實驗方案設(shè)計，到物質(zhì)的分離與提純實驗流程設(shè)計，再到多個變量的探究實驗方案設(shè)計，實驗方案設(shè)計的難度由低到高。

（三）基于真實情境

新課標(biāo)中明確指出，創(chuàng)設(shè)真實問題情境，促進學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變；以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進學(xué)科核心素養(yǎng)的落實[4]4。新課標(biāo)中提倡在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實問題情境，提倡基于綜合問題解決的主題式教學(xué)。本單元實驗涉及的物質(zhì)都是高一學(xué)生比較熟悉的化學(xué)物質(zhì)，如碳酸鈉、碳酸氫鈉、雙氧水等。實驗內(nèi)容選用與生活、生產(chǎn)緊密相關(guān)的素材，如從海帶中提取碘單質(zhì)、侯氏制堿法、酶催化雙氧水分解等，有助于學(xué)生認識化學(xué)與日常生活的緊密聯(lián)系，體會化學(xué)知識的價值。

三、單元教學(xué)活動設(shè)計

單元中的3個實驗均基于真實情境，突出了“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念。單元教學(xué)目標(biāo)與課時教學(xué)目標(biāo)如表2所示。

課時1通過侯氏制堿法制得的碳酸鈉中含有碳酸氫鈉的真實情境，學(xué)生利用提供的信息，設(shè)計鑒別碳酸鈉與碳酸氫鈉的實驗方案并進行實驗。實驗方案的設(shè)計要求學(xué)生綜合運用所學(xué)化學(xué)學(xué)科知識或其它學(xué)科知識，思考實驗的具體實施，這是實驗探究能力的集中體現(xiàn)。將此內(nèi)容安排在本單元教學(xué)的第1課時，意在起到鋪墊作用，為第2、第3課時的實驗方案設(shè)計作準(zhǔn)備。通過碳酸鈉與碳酸氫鈉等學(xué)生熟悉的物質(zhì)作為實驗素材，適合處于銜接階段的高一學(xué)生。

課時2通過海帶具有富集碘元素的特性，工業(yè)上以海帶為原料獲取碘單質(zhì)的真實情境，在教師指導(dǎo)下，設(shè)計從干海帶中提取碘單質(zhì)的流程，并在實驗室進行模擬。在實驗室中對化工流程進行模擬，在過程與方法上，除了需要學(xué)生有一定的實驗探究能力，還要求學(xué)生從經(jīng)濟效益、環(huán)境保護等多個角度進行思考，發(fā)展學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。同時通過此課時，可以相對完整地將中學(xué)階段需要掌握的物質(zhì)分離方法，如過濾、蒸發(fā)、萃取、分液等實驗操作一次性呈現(xiàn)，為高中階段后續(xù)更復(fù)雜的物質(zhì)的制備實驗，物質(zhì)的分離與提純實驗等學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

課時3通過雙氧水催化分解這一學(xué)生熟悉的情境，引導(dǎo)學(xué)生探究不同催化劑催化效果的差異，以及外界條件對酶催化效果的影響。控制變量的思想在初中階段就已經(jīng)有接觸，但是本課時除了強化學(xué)生對這一思想的認識以外，學(xué)生還需要有定量研究的意識。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，能夠認識到比較、歸納等方法在實驗數(shù)據(jù)分析和實驗結(jié)論推理等方面的價值。

四、單元教學(xué)過程

（一）實驗方案的設(shè)計（課時1）

本課時具體教學(xué)過程如圖1所示。首先是引導(dǎo)學(xué)生對已有實驗方案進行分析與評價。其次要求學(xué)生模仿已有實驗方案，根據(jù)碳酸鈉與碳酸氫鈉在性質(zhì)上的差異，選擇新的視角，設(shè)計出新的實驗方案，通過交流討論、確認實驗方案可行后再進行實驗。課堂的探究活動并不止步于此，實驗中存在“氯化鋇與碳酸氫鈉反應(yīng)生成沉淀”的實驗異?，F(xiàn)象。雖然屬于高一學(xué)生尚未學(xué)習(xí)的內(nèi)容，通過信息給予的方式解釋其原因。一方面讓學(xué)生體會到實驗預(yù)設(shè)與實驗結(jié)果可能存在偏差；另一方面這一異?，F(xiàn)象可以為學(xué)有余力的學(xué)生提供進一步實驗探究的方向。最后引導(dǎo)學(xué)生認識到實驗方案設(shè)計的基本原則（科學(xué)性、安全性、簡約性），并從方法論的角度對實驗設(shè)計的流程進行歸納。

（二）物質(zhì)的分離與提純（課時2）

本課時具體教學(xué)過程如圖2所示。首先通過教師講解與演示實驗，介紹高中階段常見的幾種分離與提純實驗方法，如灼燒、過濾、萃取、反萃取、分液等。其次學(xué)生在學(xué)習(xí)了新的實驗技能與實驗原理的基礎(chǔ)上，思考如何合理地利用上述新習(xí)得的實驗方法從海帶中提取碘單質(zhì)，設(shè)計出實驗流程。在流程設(shè)計環(huán)節(jié)中，教師可以在氧化劑、萃取劑等試劑的選擇，萃取劑回收方法等方面進行指導(dǎo)，滲透綠色化學(xué)思想。最后根據(jù)設(shè)計的流程進行碘單質(zhì)提取實驗，學(xué)生需要使用本課時中新學(xué)到的實驗技能完成實驗，這種“現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用”式的教學(xué)活動安排，有利于學(xué)生對新學(xué)實驗技能的掌握。

（三）實驗條件的控制（課時3）

本課時以雙氧水的催化分解條件的探究為實驗素材，整節(jié)課聚焦于利用控制變量法設(shè)計出多組實驗進行探究，具體教學(xué)過程見圖3。首先組織學(xué)生討論如何對比不同催化劑的催化效果，定性地對比顯然難以完成實驗任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生思考定量測量雙氧水分解速率的實驗方案。其次要求學(xué)生利用控制變量法設(shè)計實驗組，探究不同催化劑的催化效果。再次是在前一實驗的基礎(chǔ)上，探究過氧化氫酶的催化效果最佳時的溫度與酸堿性條件，從單一變量擴展為多個變量。最后的教學(xué)活動是實驗數(shù)據(jù)分析處理，溫度、pH兩個因素對過氧化氫酶催化效果的影響均不是單調(diào)變化的，而是存在變化區(qū)間，這有助于讓學(xué)生認識到化學(xué)實驗條件控制的復(fù)雜性。

初高中化學(xué)實驗教學(xué)的銜接是初高中化學(xué)教學(xué)銜接的重要組成部分。由于現(xiàn)行教材中實驗?zāi)K的分散性，在以往教學(xué)中，初高中實驗教學(xué)銜接的研究比較少。為了使銜接教學(xué)更有效，教師從初高中課程標(biāo)準(zhǔn)的要求、教材的內(nèi)容分析對比入手，設(shè)計實驗單元教學(xué)。從真實情境出發(fā)，設(shè)計探究式的實驗內(nèi)容，以任務(wù)驅(qū)動的方式引導(dǎo)學(xué)生自主進行實驗探究。從課堂表現(xiàn)來看，學(xué)生的積極性和主動性非常高，真正動手操作、動眼觀察、動腦思考，讓學(xué)生在實驗中認識到高中化學(xué)實驗與初中化學(xué)實驗的進階，從而實現(xiàn)初高中實驗教學(xué)的有效銜接。

[參 考 文 獻]

[1]朱鵬飛，陳敏.化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為本的單元教學(xué)設(shè)計：以蘇教版化學(xué)“研究物質(zhì)的實驗方法”為例[J].化學(xué)教與學(xué)，2020（1）：6-9.

[2]朱鵬飛.學(xué)科核心素養(yǎng)的研究進展及其對中學(xué)化學(xué)教學(xué)的啟示[J].化學(xué)教學(xué)，2017（1）：7-15.

[3]黃莉.發(fā)展“證據(jù)推理與模型認知”的單元教學(xué)設(shè)計[J].中小學(xué)教學(xué)研究，2020（5）：65-70.

[4]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：105.

[5]竇守法.加強學(xué)段銜接 實現(xiàn)教學(xué)相長：新課改形勢下初高中化學(xué)銜接教學(xué)初探[J].中小學(xué)教學(xué)研究，2016（7）：3-7.

（責(zé)任編輯：姜顯光）