核心素養(yǎng)下高中化學單元整體教學路徑

單元教學是克服傳統(tǒng)課堂教學弊端的一個重要方式，同樣有助于學生系統(tǒng)知識體系的建立。為了解決學生化學知識散亂、對化學概念理解不深的問題，文章在深入分析新課標的基礎(chǔ)上，提出了單元整體教學的觀點，以蘇教版“海洋化學資源的綜合應用”這一單元為例，從以下幾方面展開了分析，期望給有關(guān)工作者提供參考。一、基于新版化學教材，構(gòu)建單元教學體系全新的蘇教版化學教材特別重視知識的系統(tǒng)設(shè)計，這一點在內(nèi)容選擇和編排上有所體現(xiàn)。如蘇教版“海洋化學資源的綜合應用”這一單元編排了有助于學生終身發(fā)展的內(nèi)容，如人類生活與生產(chǎn)用到的基礎(chǔ)化學，人類可持續(xù)發(fā)展的綠色化學。除了主干內(nèi)容外，蘇教版教材還增設(shè)了很多特色欄目，如“拓展視野”“實驗探究”“調(diào)查研究”等，大大提升了教學的實用性。為了激發(fā)學生學習化學的熱情，教材內(nèi)的欄目采取圖文結(jié)合的方式進行展現(xiàn)，有利于學生從中獲取知識。在本單元的教學中，教師讓學生經(jīng)歷從工業(yè)到自然資源再到產(chǎn)品生產(chǎn)的學習過程，幫助學生樹立了“綠色化學”的思想。這有助于提升學生利用理論知識解決現(xiàn)實問題的能力，更為學生化學核心素養(yǎng)的提升夯實了基礎(chǔ)。二、整合化學素材，創(chuàng)設(shè)單元教學情境在明確好單元內(nèi)容、知識體系后，如何將知識傳授給學生是教師需要認真思考的問題。教師是平鋪直敘地開展，還是創(chuàng)設(shè)探究情境，引領(lǐng)學生一步步地探索？關(guān)于這一點，《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（下文簡稱“新課標”）早已明確了要求：化學教學要加強與學生生活的聯(lián)系，從學生熟悉的生活現(xiàn)象入手，然后巧設(shè)問題，以此推動學生的主動探索與研究，從而讓學生汲取知識、掌握規(guī)律。所以，對于“海洋中化學資源的綜合應用”這一單元的教學，教師要把握新課標的要求，并積極整合與之相關(guān)的生活元素，具體的流程如下。（一）教師組織課堂教學首先，教師用語言引出本課探究的重點。海洋是一個巨大的資源庫，我們?nèi)梭w所需的碘、國防科技發(fā)展用到的鎂、藥物制備和醫(yī)療感光劑制作用到的溴大多來自海洋。其中關(guān)于碘鹽的提取，我國古代便有，教師利用多媒體為學生展示我國古代提取碘鹽的資料。隨后，教師布置以下問題：“我國古代制鹽采取了什么方法，其中的煎、曬與分離提純中的什么方法相似？”“粗鹽中的不溶性雜質(zhì)如何去除，請同學們用自己的語言對實驗操作進行描述？”“粗鹽中還存在哪些可溶性的雜質(zhì)離子，如何檢驗和去除？”（二）開展小組合作學習基于上述問題，教師將班內(nèi)學生劃分為若干學習小組，鼓勵學生以小組的方式討論本次的實驗方案，然后自主開展實驗操作。下面是班內(nèi)一個小組的探究成果：小組1：古代采用的煎煉制鹽法的本質(zhì)是蒸發(fā)結(jié)晶，后來曬鹽用太陽熱量蒸發(fā)海水，也是蒸發(fā)結(jié)晶。小組2：關(guān)于粗鹽中的不溶性雜質(zhì)，可以先將粗鹽放置在一個裝有水的燒杯中，一邊加一邊攪拌直到粗鹽不再溶解；然后將燒杯內(nèi)的食鹽水倒到濾紙上，我們可以得到一個澄清的濾液；隨后將澄清液倒到蒸發(fā)皿上，并用酒精燈對蒸發(fā)皿進行加熱，同時還要用玻璃棒不停攪拌，直到蒸發(fā)皿中出現(xiàn)固體方可停止，這樣我們便可以得到精細的鹽。上面的問題，學生可以通過對資料的分析、結(jié)合自己的以往經(jīng)驗給出相應的答案。對于如何檢驗和去除粗鹽中的可溶性雜質(zhì)，學生犯了難。于是，教師便可以提醒學生：“大家想一想粗鹽中含有哪些元素？要想檢驗這些元素是否存在，我們一般會用到的化學反應有哪些？”由此，學生的思維被激活，大家開始在小組內(nèi)盡情討論。三、開展合作學習，幫助學生突破學習難點在“海洋化學資源的綜合應用”一課的教學中，鎂、溴、碘的反應原理和生產(chǎn)流程是本課的重難點。學生之所以感到難學，是因為他們對這些元素的性質(zhì)不了解，同時他們的學習停留在課堂上，很少有接觸社會生產(chǎn)的機會。為了降低學生的學習難度，使其更好地掌握這部分知識，教師可以開展合作學習。具體的教學流程如下。（一）認識鎂教師首先借助多媒體為學生展示絢爛的煙花、汽車、導彈的點火棒，自此將學生帶入“鎂”的世界。而后教師繼續(xù)進行引導，鎂單質(zhì)和合金在我們的生活、社會生產(chǎn)和國家發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，那么自然界中的鎂以怎樣的形式存在呢？人類是如何一步步探索到鎂單質(zhì)的呢？隨后，教師引導學生自主閱讀書本內(nèi)容或利用網(wǎng)絡查找資料，學生通過分析和整合認識到“鎂存在于地殼之中，以白云石、光鹵石等礦石的方式存在，海洋中也含有大量的鎂”。（二）探究鎂的提取方式“人類對于鎂的提取，一般采用海水提取和礦石提取這兩種方式，那么哪一種更合適呢？請說明理由?！睂τ谶@個問題，教師可以鼓勵學生以小組的方式進行分析。小組1：從礦石提取鎂更合適，因為人類有著豐富的經(jīng)驗，而且技術(shù)先進。這種方式還可以降低二氧化碳的排放量，減少能耗。小組2：海水提取鎂更好，因為海洋有著豐富的鎂資源，和傳統(tǒng)的工藝相比，海水提取鎂的成本更低，而且海水提取鎂不需要大規(guī)模的開發(fā)和破壞環(huán)境。對于各小組的回答，教師用表格的方式呈現(xiàn)并進一步完善學生的答案。（三）引導學生自制海水提取鎂本課的重點是讓學生了解海洋提取鎂的流程和反應的原理，為此教師給出了25℃下鎂的化合物的溶解度表、鎂離子在不同原料中濃度對比表、常見的鎂的化合物的熔點、常見的堿的市場價格表，要求學生根據(jù)以上資料和以往所學的知識，設(shè)計一份從海水中提取鎂的方案。如下是班內(nèi)一個小組設(shè)計的海水提取鎂的詳細的思路流程：對貝殼進行煅燒，然后將其制作成石灰乳，再通過高溫加熱會產(chǎn)生CaO+CO2↑，CaO+H2O==＝Ca（OH）2，然后向準備好的海水中加入石灰乳，通過沉降、過濾和洗滌的方式得到Mg（OH）2：MgCl2+Ca（OH）2==＝Mg（OH）2↓+CaCl2，并通過沉淀物和鹽酸的反應得到融合結(jié)晶，再通過過濾、干燥法得到MgCl2·6H2O，隨后對MgCl2·6H2O進行加熱，使其脫水，可以得到Mg（OH）2+2HCl==＝MgCl2+2H2O。最后熔融MgCl2，再通過電解便可以得到Mg+Cl2↑。小組合作不僅降低了學生的學習難度，還在大家的集思廣益下突破了學習難點，為他們后續(xù)探究溴的提取方案打下了堅實的基礎(chǔ)。四、采用類比法指導學生利用模型解決新的問題經(jīng)過對海水中提取鎂的探究，學生掌握了從海水中提取元素的初步方法。為此，在從海水中提取溴的教學中，教師可以采用類比法指導學生運用模型來解決新的問題，以此提升學生的模型認知素養(yǎng)。（一）教師做好引導首先，教師為學生出示資料：“99%的溴隱藏在海洋中，海水中的溴的總量高達“1×1014t，海水中的Br-的濃度約為67mg.L-1?！比缓蠼處熢O(shè)置問題：“我們可以從身邊的物質(zhì)來了解溴在化合物生產(chǎn)中發(fā)揮著怎樣的作用，我們提取溴有什么目的呢？”學生通過對相關(guān)資料的分析明確“溴是重要的化工原料，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、油田等行業(yè)有著很大的用途，提取溴元素有助于我國的科學研究，可以提升我國的綜合國力”。（二）為學生提供探究的材料在學生了解到溴元素重要性的基礎(chǔ)上，教師為學生提供氯水、溴化鈉溶液、碘化鉀溶液、CCl4和淀粉KI等原料，并出示相應的資料“曬鹽后的母液中，溴離子中Br-的濃度約為2500～3000mg·L-1，I-的濃度約為1.23mg·L-1”。然后布置本次的探究問題：“請同學們類比從海水中提取鎂的流程，設(shè)計從海水中提取溴的流程?！薄澳阕约涸O(shè)計的提取溴的流程，與教材內(nèi)給出的流程有哪些不同，你有哪些體會？”下面是班上一名學生制作的關(guān)于提取溴的流程圖（見圖1）。通過上述的對比分析，學生建立了從自然界獲取物質(zhì)的一般模型：“整合原料—精心制備—產(chǎn)品分離”，為日后利用模型解決問題奠定了堅實的基礎(chǔ)。五、開展微項目學習，提升學生學以致用的能力項目學習是新課標下發(fā)展起來的一種新型教學模式，它以“做中學”為理念，要求學生綜合所學的知識解決現(xiàn)實生活中的問題，以此提升學生學以致用的能力。本單元的微項目是“海水的淡化”，本次微項目的教學目標為：了解我們的淡水資源現(xiàn)狀，幫助學生樹立能源危機的意識；針對從海水中獲取淡水，要求學生制訂一份詳細的實驗方案，以此培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與社會責任感。在微項目的探究中，學生要在綜合自身所學知識的基礎(chǔ)上利用網(wǎng)絡或文獻查找有關(guān)資料，再通過整合信息形成探究的方法。下面是班內(nèi)一個小組制訂的詳細的微項目方案：（一）本次探究的總思路我們查找和分析了相關(guān)資料，了解到海水淡化的方法有蒸餾法、離子交換法、海水冷凍法等。通過對比，我們采用了蒸餾法來淡化海水。（二）實驗方案設(shè)計我們利用實驗室制取蒸餾水的方法開展了本次的操作，首先將海水燒到沸騰，淡水會隨溫度的升高蒸發(fā)為蒸汽，鹽會留在鍋底。然后采用收集器將蒸發(fā)的蒸汽匯集到一起，通過冷卻成為蒸餾水，即淡水。（三）實驗反思對于本小組的實驗方案，教師鼓勵其他學生分析并提出相應的問題，有的學生指出：“你如何檢驗得到的水是淡水呢？”“你們上述實驗中水蒸氣的冷凝效果并不好，需要對整個實驗做出改進。”對于其他學生提出的問題，教師鼓勵全班學生共同分析，然后在下節(jié)課提出一個完整的方案。六、繪制思維導圖，幫助學生建立系統(tǒng)的知識體系思維導圖是一種可視化的教學工具，將其應用于化學單元教學中，不僅可以幫助學生明晰本單元的學習要點、知識點間的關(guān)系，還能幫助學生建起整體的認知結(jié)構(gòu)。因此在學完本單元后，教師引導學生利用思維導圖繪制本單元的重要知識。在學生繪制完成后，教師要求大家分享自己的思維導圖，在這一過程中學生可以學習他人的長處，彌補自己的不足，最終提升自身的學習能力，為自身化學核心素養(yǎng)的發(fā)展夯實基礎(chǔ)。下面是班上一名學生繪制的思維導圖詳細過程：首先確立核心關(guān)鍵詞“海洋中的化學資源”，然后下設(shè)第二級關(guān)鍵詞溴、碘、鎂，再分別在第二級關(guān)鍵詞的下面，詳細寫出溴、碘、鎂的用途和制備