四維模式高效推進真實情境下化學(xué)單元教學(xué)

劉玥晗 曾艷

摘要：為提升學(xué)生課堂學(xué)習(xí)興趣，促進單元整體教學(xué)與核心素養(yǎng)的發(fā)展，本研究圍繞如何設(shè)置真實情境解決實際問題，開展單元教學(xué)，提出了“主題—情境—任務(wù)—建構(gòu)”模式，引導(dǎo)師生構(gòu)建真實情境，創(chuàng)造真實學(xué)習(xí)需求，解決真實生活問題。

關(guān)鍵詞：單元教學(xué)? 真實情境? 化學(xué)

一、問題的提出

（一）政策文件研究

《普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）》在大量章節(jié)內(nèi)容中添加了“情境素材建議”教學(xué)內(nèi)容，積極倡導(dǎo)創(chuàng)建真實環(huán)境下的情境，同時指出：“重視以學(xué)科大概念為核心，開展素養(yǎng)為本的教學(xué)，使課程內(nèi)容情境化，促進核心素養(yǎng)的落實?！?/p>

（二）實踐探索現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的基于課時的教學(xué)導(dǎo)致了知識的不連貫與相對獨立性，學(xué)生無法形成完整的知識整合系統(tǒng)，難以依據(jù)教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)科思維能力，而單元整合教學(xué)改變了以課時為單位的授課模式，將學(xué)科內(nèi)容串聯(lián)，符合課程標準中關(guān)于教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)建議。

為了深化課堂教學(xué)改革，建構(gòu)真實情境，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，合肥市開展了大單元課堂教學(xué)“大練兵、大比武”活動。但整體對于真實情境的探索與創(chuàng)設(shè)較為孤立瑣碎，且實踐過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的理論知識與生活經(jīng)驗分離，無法順利將所學(xué)習(xí)知識內(nèi)容體系、方法和態(tài)度應(yīng)用到真實生活情境中，解決生活實際問題。

為提升學(xué)生課堂興趣，促進單元整體教學(xué)與核心素養(yǎng)的發(fā)展，將知識運用于生活，提出了“主題-情境-任務(wù)-建構(gòu)”四維模式，引導(dǎo)師生構(gòu)建真實情境，創(chuàng)造真實學(xué)習(xí)需求，解決真實生活問題。

二、研究價值

（一）厘清真實情境教學(xué)的目的，對尋找情境開展化學(xué)教學(xué)的方法研究具有理論價值

通過真實情境學(xué)習(xí)是新課程理念落實的關(guān)鍵，是單元整體教學(xué)的支架，有利于知識活化與概念建構(gòu)。建立情境是為了針對教學(xué)內(nèi)容和目標給學(xué)生一個真實的學(xué)習(xí)體驗，教學(xué)始終圍繞情境展開，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

（二）設(shè)計利用真實情境推動課堂實施、解決實際問題的單元教學(xué)研究框架，對培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和思維遷移運用能力具有較強的實踐價值

情境的積極開展有利于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，同時核心素養(yǎng)的培養(yǎng)又依賴于具體的情境問題解決，有助于提高學(xué)生問題解決的能力，而核心素養(yǎng)在形成之后又可以脫離某一具體情境的實施，延伸為一般性問題解決的思路與方法。

以情境素材作為知識載體，從情境中衍生出問題與任務(wù)，通過任務(wù)導(dǎo)向式的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生在課堂教學(xué)與知識的遷移運用過程中知識與能力得到提升，并構(gòu)建問題解決的框架，培養(yǎng)遷移運用能力。

（三）設(shè)計單元教學(xué)與情境教學(xué)融合模式，對完善高中化學(xué)知識體系、建構(gòu)學(xué)習(xí)框架具有理論價值

真實情境不僅可以幫助學(xué)生實現(xiàn)傳統(tǒng)意義的學(xué)習(xí)興趣提升，更能培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力。學(xué)生利用現(xiàn)有的知識基礎(chǔ)，通過實驗與探究、交流與討論等活動形成化學(xué)課堂，實現(xiàn)教學(xué)目標，以達到學(xué)科育人的目的。

以人教版化學(xué)必修第二冊第六章《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》為例，開展“主題-情境-任務(wù)-建構(gòu)”模式推進的單元化學(xué)教學(xué)研究，引導(dǎo)學(xué)生完成單元主題學(xué)習(xí)，構(gòu)建貫穿整個單元的真實情境，從學(xué)科綜合視角解決生產(chǎn)生活中的實際問題，為教師提供基于真實情境展開問題解決的單元教學(xué)案例。

三、研究目的及內(nèi)容

本研究希望教學(xué)情境進行四維建模，突出以學(xué)生為主體的教學(xué)要求，實現(xiàn)由低階思維向高階思維轉(zhuǎn)化，并實現(xiàn)以下目標：

（1）歸納出真實情境下單元教學(xué)的研究思路。

（2）探索真實情境與單元教學(xué)、核心融合的教學(xué)方法，優(yōu)化單元教學(xué)模式。

（3）在一定范圍內(nèi)推廣研究成果，豐富單元整體教學(xué)模式資源。

四、真實情境下單元教學(xué)的步驟

（一）主題——單元主題內(nèi)容確定

教學(xué)主題是一節(jié)課的核心，是教學(xué)應(yīng)該完成的首要目標。實際教學(xué)時首先需要準確把握學(xué)科課程標準的要求明細，研讀教材內(nèi)容及所承載的學(xué)科核心素養(yǎng)及價值目標，重新構(gòu)建單元內(nèi)容和教學(xué)主題，實現(xiàn)各個課時由易至難、逐級遞增的螺旋式上升發(fā)展。

在結(jié)構(gòu)化組織單元的基本思路下，以驅(qū)動重要知識產(chǎn)生的大問題的解決過程為線索形成教學(xué)結(jié)構(gòu)。同時確定教學(xué)主題是否突出，是否有利于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)能力。這要求在教學(xué)設(shè)計時回歸到特定的情境中，從而建構(gòu)知識、技能體系。

（二）情境——教學(xué)情境分析創(chuàng)設(shè)

以大單元為依托，課堂活動的展開應(yīng)建立在同一個教學(xué)大情境中，再選取不同角度、不同知識內(nèi)容設(shè)計問題任務(wù)鏈。學(xué)生通過解決問題體會情境設(shè)置的目的與聯(lián)系，有助于完成理論知識的學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)。情境鏈中所呈現(xiàn)的思維邏輯能力可以促進學(xué)生完整建構(gòu)化學(xué)核心知識框架，還能幫助學(xué)生學(xué)會遷移運用，產(chǎn)生創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。情境的選擇需考慮本身的邏輯順序、與知識的銜接度及情境的呈現(xiàn)方式。

（三）任務(wù)——核心問題表征解決

創(chuàng)設(shè)好真實情境后，關(guān)注情境中含有的化學(xué)內(nèi)容，采用主題教學(xué)形式，將情境問題轉(zhuǎn)化成相關(guān)專業(yè)問題，把生活問題轉(zhuǎn)換成體現(xiàn)化學(xué)價值的問題并設(shè)計不同環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣，以任務(wù)驅(qū)動課堂模式突破教學(xué)重難點，完成內(nèi)容教學(xué)，解決實際問題，實現(xiàn)教學(xué)目標，促進學(xué)生建構(gòu)本課主題。

（四）建構(gòu)——遷移運用思維建構(gòu)

通過真實情境挖掘核心學(xué)科問題，開展基于真實情境的單元主題整合性教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生進行觀察、感知、體會，實現(xiàn)從情境中建構(gòu)知識，培養(yǎng)學(xué)生遷移應(yīng)用的思辨能力，實現(xiàn)去情境化。學(xué)生對所接觸的知識進行信息加工與處理，對專業(yè)知識及時反饋與運用，可以建構(gòu)起圍繞主題相對穩(wěn)定的認知結(jié)構(gòu)、情感態(tài)度和價值判斷的思維框架。

五、具體單元中的真實情境創(chuàng)設(shè)

以人教版高中化學(xué)第六章第一節(jié)《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》為例，設(shè)計了基于“主題—情境—任務(wù)—建構(gòu)”四維模式的單元教學(xué)問題解決教學(xué)案例。

（一）單元主題確定

“化學(xué)反應(yīng)與能量”是必修第二冊第六章前兩節(jié)內(nèi)容，屬于化學(xué)反應(yīng)原理模塊，能豐富和發(fā)展從不同視角認識化學(xué)反應(yīng)的思路，發(fā)掘物質(zhì)變化和能量變化兩個角度理解化學(xué)變化的方法。

化學(xué)反應(yīng)原理模塊引導(dǎo)學(xué)生從多角度、多維度認識化學(xué)反應(yīng)原理，并將化學(xué)反應(yīng)知識運用于解釋生活情境現(xiàn)象及問題，理解化學(xué)來源于生活又服務(wù)于生活的學(xué)科含義。本節(jié)內(nèi)容為從化學(xué)鍵認識化學(xué)反應(yīng)與能量變化的實質(zhì)，包括吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)，并通過設(shè)計原電池裝置認識化學(xué)能與電能的高效轉(zhuǎn)化。

由于不可再生能源的使用與環(huán)境污染問題，“化學(xué)與能源”是當今社會的一大熱點話題，對這一章節(jié)的學(xué)習(xí)能使學(xué)生理解改變能源結(jié)構(gòu)對生產(chǎn)生活的必要性。

基于以上分析，確定本單元教學(xué)主題為汽車動力來源與改進。單元教學(xué)中，從能量控制角度引導(dǎo)學(xué)生認識化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊鍵斷裂與新鍵生成，然后引導(dǎo)學(xué)生認識化學(xué)能變化的主要形式——熱能和電能，并借助燃料電池工作原理逐步掌握化學(xué)能、熱能、電能三者之間的轉(zhuǎn)化。單元分為兩課時，第一課時討論化學(xué)能與熱能，第二課時解決化學(xué)能與電能的相關(guān)問題。

（二）教學(xué)情境分析與創(chuàng)設(shè)

如何從化學(xué)反應(yīng)和能量轉(zhuǎn)化兩大角度綜合解決實際問題，讓學(xué)生真正參與到問題解決過程中并學(xué)會遷移運用，是本單元教學(xué)中的一大難題。因此，選取學(xué)生熟悉的燃料為主題，從生活中的交通工具引入，帶領(lǐng)學(xué)生了解汽車的兩大動力來源：燃油汽車和動力汽車。通過探討汽車動力來源→汽車尾氣污染的治理→燃料優(yōu)化、環(huán)境保護等任務(wù)形式推動問題解決。

（三）單元教學(xué)實施

（四）教學(xué)設(shè)計

教學(xué)目標：（第一課時）

（1）知道化學(xué)反應(yīng)可以實現(xiàn)化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化，認識吸熱和放熱反應(yīng)。

（2）能用化學(xué)鍵解釋某些吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)。

（3）認識燃料的燃燒效率、保護環(huán)境、開發(fā)清潔燃料的必要性和重要性。

評價目標：

（1）通過對吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的學(xué)習(xí)，診斷并發(fā)展學(xué)生對微觀本質(zhì)和宏觀的認識水平。

（2）通過從微觀角度分析放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)，診斷并發(fā)展學(xué)生對化學(xué)鍵認識水平和證據(jù)推理能力水平。

教學(xué)過程：

【導(dǎo)入】人類對能源的使用包括太陽能、潮汐能、化石能源等。展示能源圖片，介紹自然界中能量轉(zhuǎn)化形式包括化學(xué)能與熱能、化學(xué)能與電能、化學(xué)能與光能等多方面。

【分析】汽油燃燒是因為斷鍵吸收的能量小于成鍵放出的能量。

【任務(wù)1】通過展示反應(yīng)物與生成物的總能量關(guān)系從宏觀角度理解吸、放熱反應(yīng)。

【展示】

【總結(jié)】

設(shè)計意圖：宏、微、符、圖四重表征吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的微觀本質(zhì)，同時借助概念集強化學(xué)生化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)與能量變化的相互關(guān)系的認知，有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的路徑和素養(yǎng)。

【問題】從能量高低角度，分析汽油燃燒為什么放出熱量。

【分析】反應(yīng)物總能量大于生成物總能量。

設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識的遷移運用能力。

【任務(wù)2】展示幾種車用燃料數(shù)據(jù)，從能量變化角度分析如何選擇車用燃料。

【展示】常溫常壓下幾種燃料的燃燒數(shù)據(jù)，并選擇合適的車用燃料。

（1）1 g氫氣燃燒時放出142.9 kJ熱量。

（2）1 g乙醇燃燒時放出29.7 kJ熱量。

（3）1 g汽油（辛烷）燃燒時放出48.4 kJ熱量。

【分析】從能量變化角度，氫氣燃燒時放熱最多，效果更好。但實際選擇時還需要考慮設(shè)備問題、氫氣的來源等。

【任務(wù)3】展示能源的可持續(xù)發(fā)展及環(huán)保問題，從物質(zhì)變化角度分析如何選擇燃料。

設(shè)計意圖：了解人類對化學(xué)反應(yīng)能量的利用情況，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。

（五）教學(xué)反思

本節(jié)課首先選取汽車動力來源這一大情境，以任務(wù)串形式展開情景教學(xué)，使學(xué)生從主動學(xué)習(xí)探索知識框架的氛圍中掌握知識。通過創(chuàng)設(shè)分層問題情境教學(xué)讓學(xué)生在解決問題的過程中積極思考、構(gòu)建知識體系，一方面加深了對學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度理解，另一方面提升了學(xué)生分析和解決問題的能力，促進其化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展，落實了思維教學(xué)的目標要求。課堂教學(xué)中學(xué)生們集思廣益，勇于表達，課堂氛圍達到高潮，取得了良好的教學(xué)效果。

六、研究結(jié)論與展望

本研究提出了“主題—情境—任務(wù)—建構(gòu)”四維模式推進基于真實情境的單元教學(xué)設(shè)計，即教師依據(jù)課程標準，分析學(xué)生知識基礎(chǔ)和教材特點后，重新構(gòu)建教學(xué)單元，整合單一的課時內(nèi)容，初步確定新主題。再依據(jù)單元教學(xué)主題尋找相匹配的真實情境或問題，設(shè)計一系列不同層次的任務(wù)，以大情境、大任務(wù)為線索，提出化學(xué)核心素養(yǎng)背景下情境教學(xué)的新要求以及情境教學(xué)的功能，構(gòu)建關(guān)于一般性問題解決的思維框架，完成教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的自主參與度，促進完善單元教學(xué)模式。在長期的單元教學(xué)中，使用此模型可有效發(fā)展學(xué)生面對真實情境的問題解決能力，將理論知識具體化、實用化，完善單元教學(xué)設(shè)計流程，提升教育教學(xué)水平。

參考文獻：

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［3］陳晨.情境教學(xué)法在《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊教學(xué)中的應(yīng)用［D］.福建師范大學(xué)，2014.

責(zé)任編輯：趙瀟晗