冯晓芸 汪定用

摘要：在课程核心素养取向下，通过外部单元结构的厘清——新课程标准的逆向分析、单元主题概念的明确、单元教学目标的确定和构建单元内容结构，课时内部结构的具体分析，明确“二氧化碳的性质”的准确定位。学生通过课时学习实践，从而初步建立“性质一用途”间关系的认知模型，搭建起课时内部框架，再映射到外部单元框架中，从而帮助学生形成一个相对完整的知识框架体系，逐步植入大概念思维，提升学生的学科核心素养。

关键词：课程核心素养；结构化课堂；二氧化碳的性质

文章编号：1008-0546（2022）12-0070-05

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.018

一、问题的提出

《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称新课程标准）课程理念明确指明了整体规划学生核心素养的协调发展。义务教育化学课程核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过课程学习而逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力。[1]

在课程核心素养的取向下，解决以往课程内容碎片化，单元体系零散化，课时单独割裂，导致学生关键能力发展受阻的问题。所以，结构化的课堂教学设计尤为重要。

二、厘清课时外部单元结构——“碳和碳的氧化物”单元

从学生认知评价角度，结构化的课堂需要有结构的教学设计，这就需要厘清此内容所关联的单元中大概念、核心概念和基本概念间的关系，明确单元体系下的主线。从新课程标准的逆向分析、单元主题概念的明确、单元教学目标的确定，从而构建单元内容结构。这四个方面构成具体课时的外部单元结构。单元的确定是依据人教版九年级化学教科书中具体单元的划分情况，选取第六单元“碳和碳的氧化物”为此研究的主单元。本单元人教版书本中包括三个课题。课题1主要单质及其化学性质。课题2引导学生探究实验室如何制取二氧化碳。课题3介绍了二氧化碳和一氧化碳的主要性质和用途。[2]该单元是在学生从化学角度初步认识了身边的物质，初步了解了物质构成的奥秘，学习了一些化学基本概念和化学基本实验技能之后，开始较为深入、细致地研究碳和碳的氧化物。

1．课程标准的逆向分析

为培养学生适应个人终身发展和社会发展所需要的必备品格、关键能力，引导学生形成正确的世界观、人生观和价值观。从学生认知发展角度思考逆向分析课程标准。学生在此前学习掌握了一些基本实验技能和理解了一些化学基本概念，可初步解决一些简单的实际问题。义务教育课程标准对于“碳和碳的氧化物”具体要求较为分散，在学习主题：科学探究与化学实验、物质的性质与应用、物质的组成与结构、物质的化学变化和化学与社会等五个主题下均有涉及，此单元依据“碳和碳的氧化物”知识内容，课标具体要求综合如表1所示。

2．单元主题概念的明确

通过对课标此单元的要求分析，厘清单元内各知识点间的关系以及找寻其上位概念。学科大概念并不仅仅停留在所包含的学科知识范围上，其既是使各种条理清晰的关系的核心，又是使事实更容易理解的概念的锚点，作为一种概念性的工具用于强化学生学科思维，联结学科知识片段，使学生具备迁移和应用的未来素养。[3]由此确定本单元的大概念为“物质多样性”，而大概念下的核心概念则为三点：物质的分类、“结构一性质一用途一制取”相互关系和物质间的转化。单元内的基本概念等，如图1所示。

3．单元教学目标的确定

通过上述具体分析结合义务教育课程标准要求，再进一步确定单元具体目标：知道金刚石、石墨物理性质不同的原因。通过对金刚石、石墨和C60的了解，初步认识结构与性质，性质与用途的关系。[2]通过回顾实验室制取氧氣的原理及氧气的相关性质，初步确立实验室制取气体的一般思路和方法。并依此来探究实验室制取二氧化碳的装置，学习制取二氧化碳的实验操作。了解二氧化碳和一氧化碳的性质和用途，学会二氧化碳的检验。了解自然界中二氧化碳的循环及温室效应的影响。[2]

4．单元结构内容的构建

新课程标准的逆向分析、单元主题概念的明确、单元教学目标的确定，从而构建单元内容结构。分析人教版九年级化学课本中此单元编排，可以看出“碳和碳的氧化物”单元有其内在的知识结构。在进行单元教学设计时，可将单元知识内容按其内在联系和规律进行梳理和提炼，通过梳理出单元大概念、核心概念和基本概念，构建单元清晰脉络，从而更好地引导学生将零散的知识整体化、条理化，形成知识结构，以此提高学生对本单元更深度的理解。

此单元梳理出两条系统框架，一条主线是研究物质的一般过程，从物质的“结构一性质一用途和影响一制法”方面的有机结合了解碳和碳的氧化物。由结构和用途可以推断出物质的一些性质，由物理和化学性质又可以确定物质的制法和用途。这样也可以初步建立起物质的组成与结构在很大程度上决定物质的性质，以及物质的性质是物质结构的反映，物质的性质很大程度上影响其用途，而用途又可以反映出物质的性质的思维模型。另一条主线为物质的分类，从碳单质到碳的氧化物，两条主线垂直交错，构成此单元的知识网络。知识框架的形成不仅以概念为基础，更是以概念与概念之间的相互关联以及从属关系为依据，日积月累地搭建起来的。设计单元内容结构见图2。

三、厘清课时内部教学结构——“二氧化碳的性质和用途”课时教学设计

1．“教”“学”分析和教学目标

二氧化碳是生活中常见的一种重要气体，也是继“空气”学习后初中常见物质学习的核心和纽带，回顾生活经验，学生在生活环境和以前学习中积累了不少有关二氧化碳的相关信息，但是这些内容是零散积累的，缺乏系统性。此单元又是在化学方程式学习后，正式开始从化学元素角度认识物质的开始。本节课继碳单质的学习后，初步掌握了“研究物质的一般流程”思路，但还不够系统，这节课的首要任务就是把这些零散的二氧化碳知识概念按照化学学科学习一种物质一般方法如物质的结构、物理性质、化学性质、用途以及制取等这几个方面进行系统地梳理，形成从化学学科角度初步认识物质的一般方法。并在此认识提升过程中尝试解决生活、实验中的实际问题，并在实验探究过程中培养学生的科学探究能力和社会责任感等核心素养。

对于二氧化碳的学习，在学情方面，学生具有一定的生活和学习经验，但缺乏从化学学科角度系统地认识物质的思维。通过前面的学习，学生具备一定的实验基本能力，可以尝试通过实验来验证物质的性质，但仍需提高学生依据实验证据推理物质的性质和用途的能力，初步形成“性质一用途”相互关联的认知模型。学生对于“温室效应”“碳达峰”和“碳中和”略有耳闻，乐于关注社会热点问题，具有比较强的好奇心和探索欲。

通过教学分析和学生情况的初步摸底，再明确课时教学目标。学生通过生活经验回顾初步认识二氧化碳用途和性质，再通过实验探究了解二氧化碳主要的性质和用途。通过二氧化碳性质和用途相互间推理建立“性质一用途”间的关联，初步构建“性质一用途”认知模型。通过对二氧化碳的环境影响和社会时事的了解，培养学生密切关注社会和环境的责任感。

根据以上单元分析和“二氧化碳的性质”的课时分析，设计具体教学思路，如图3所示。课堂实施情况记录如下。

2．具体教学实施过程

板块1-寻找CO2

任务1-感知CO2的存在。首先展示世界最大化合物数据库统计的化合物种类。全球化合物种类高达亿万种，其中含碳化合物占其90%。可见，物质世界中含碳物质的重要性。教师学生对话交流，“你最熟悉的含碳氧化物是什么？你能找寻它的身影吗？”“由这些生活现象可以反映出哪些二氧化碳的用途？”“由此可以反映二氧化碳具有什么性质？”，引导学生开始有针对性地思考。

评估证据：大多数学生思考后可回答：于冰、灭火、碳酸饮料、光合作用等。部分学生会联想到温室效应。学生可零散回答出：CO2一些物理性质和化学性质和用途。

板块2——认识CO2

任务2-探究灭火实验。完成几组化学实验，引导学生思考根据实验现象可推理出二氧化碳还具备哪些性质。探究1-CO2灭火实验。学生实验并讲述实验现象。引导归纳出二氧化碳能用于灭火，既因为它不能燃烧也不支持燃烧，还因为它密度比空气大。通过实验现象分析，学生对于二氧化碳的性质和用途有了更深层次的理解。

评估证据：学生可通过实验现象归纳出灭火利用了二氧化碳的化学性质和物理性质。部分学生对于用途和性质初步建立起了一定联系，知道性质和用途存在对应关系。

任务3-探究CO2与水反应。进行探究2——CO2是否溶于水，学生分小组完成人教版课本实验6-4，并记录实验现象。教师提出问题：“CO2溶于水后可能同时与水反应吗？如何证明？”教师演示：取软塑料瓶内的液体少量于试管中，滴人几滴紫色石蕊溶液。另取等量的蒸馏水于另一支试管中，滴人相同滴数的紫色石蕊溶液，观察现象。教师追问：“是什么使石蕊变红的？如何证明你的猜想？”演示实验：将紫色石蕊小花放人干燥的二氧化碳中，学生分析得出结论：水和二氧化碳都不能使石蕊变红。推出二氧化碳与水发生反应生成了新物质。书写反应方程式：CO2+H2oO==H2CO3，接着演示实验，操作步骤：将试管内液体一分为二，加热其中一支试管内液体。最后再得出结论：碳酸不稳定，受热易分解。书写反应方程式：H2CO3 =H2O+ CO2↑。教师继续追问：CO2遇到水到底发生什么本质变化？引导学生从宏观现象人手进行微观本质的思考，教师进行微观分析CO2分子先分散到水中，然后一小部分的CO2分子与水分子发生了反应生成新的分子。

评估证据：大多数学生可以根据实验现象确定二氧化碳能溶于水，并可以提出三种假设猜想。学生通过演示实验可明确“酸可以使紫色石蕊溶液变红”的概念。大多数学生可以通过小组实验确实石蕊小花变红不是CO2也不是水的单一作用，进而推出是水和二氧化碳两者反应产生新的物质。少部分学生可以大致从微观角度想象二氧化碳溶于水的过程。

任务4-探究CO2与澄清石灰水反应。引起学生思考：“如果我们向一只软塑料中的气体倒人澄清石灰水？会有什么现象？”学生通过实验进行证据推理：向2个收集满CO2软塑料瓶分别倒人等体积的水和澄清石灰水，立即旋紧瓶塞，振荡。如图4所示。

观察实验现象并分析。通过石灰水变浑浊的现象和瓶子变瘪程度更大同时推出二氧化碳能与澄清石灰水反应的结论。书写反应方程式：CO2+Ca（OH）2一CaCO3↓+H2O。（此实验设计为日后学习二氧化碳和氢氧化钠反应无现象证明埋下伏笔。）教师继续追问：“CO：遇到澄清石灰水到底发生什么本质变化？”根据水和二氧化碳的反应微观分析，可大致推测出此变化的微观过程：CO2分子先分散到水中，小部分的CO2分子与水发生了反应生成新的碳酸分子。还有一小部分与氢氧化钙发生了反应。所以瓶的变瘪程度更瘪。教师引导学生通过以上实验可得出二氧化碳的哪些性质？这些性质很大程度上决定着二氧化碳具有哪些用途。最后，梳理CO2的性质和用途。

评估证据：全部学生知道用澄清石灰水检验CO2，并了解反应现象。大多数学生可尝试完成方程式的书写。小部分学生可以初步从微观角度去思考二氧化碳与氢氧化钙反应过程。大多数学生可系统归纳二氧化碳的物理性质和化学性质，并可以对应看出具体性质决定二氧化碳的具体用途，以此初步形成“性质一用途”的认知模型。

板块3-控制CO2

任务5-CO2对环境的影响。通过归纳得出二氧化碳对我们生产和生活的用途很多，但是否意味着空气中的二氧化碳越多越好？展示时事新闻：2021年12月16日，近200个国家参加的《联合国气候变化框架公约》第二十六次缔约方大会才刚刚结束，为解决全球变暖问题有着重要意义。引导学生阅读书本中温室效应的定义和危害。教师提出问题串：“是什么原因导致空气中二氧化碳含量剧增？会导致什么结果？全球变暖的危害？”“通过分析碳一氧平衡图，我们可以通过什么途径减缓温室效应？可采取什么措施？”学生利用所学初步设想方案。接着播放视频：新型CO2的捕捉技术——将CO2变成石头，分享时事新闻-CO2合成淀粉的新技术。结语：从生活中发现物质，带着化学思维去认识物质，希望通过我们努力让二氧化碳使世界变得更美好！

证据评估：学生可以感受到二氧化碳的重要性。学生了解温室效应加剧的危害，感受二氧化碳的利弊。大多数学生会说出如何减缓温室效应的措施。学生可体会到“化学来源于生活，并更好地服务于生活”的基本理念。

四、教学反思

课程核心素养取向的课堂教学实践，其目的是架构结构化的课堂。而建构的核心就是必须站在学习者的角度来思考如何设计，要站在单元的视角来审视主题概念结构，从而解决学习深度和广度的问题，解决培养学生学习兴趣、学科素养的问题。通过对单元的认识架构结构化课堂研究实践与反思再认识，不断提升教育教学水平。 单元的架構可以从一章节或者一单元人手，结合单元中的大概念和核心概念，分析单元中的各种教学内容中的基本概念，再明确课时内教学目标，厘清课时内外结构，从而展开教学。最终，通过持续学习，学生形成一个相对完整的单元框架，逐步植入大概念思维，提升学生的学科核心素养。逐步形成适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部，义务教育化学课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]课程教材研究所，义务教育教师教学用书[M].北京：人民教育出版社，2016.

[3]李刚，吕立杰，落实学科核心素养：围绕学科大概念的课程转化设计[J]．教育发展研究，2020（15）：86-93．（上接第21页）理健康教育及相关教师培训提供更多有效的建议。

参考文献

[1]郭明春，吴庆麟．父母教养与学业成就：心理因素的中介作用[J].心理科学，2011（2）：122-126.

[2]雷浩，徐瑰瑰，邵朝友，桑金琰．教师关怀行为与学生学业成绩的关系：学习效能感的中介作用[J].心理发展与教育，2015，31（2）：188-197.

[3]吴艳，戴晓阳，温忠麟，崔汉卿．青少年学习倦怠量表的编制[J].中国临床心理学杂志，2010（2）：22-24.

[4] 余安邦．社会取向成就动机与个我取向成就动机不同吗？从动机与行为的关系加以探讨[J].中央研究院民族学研究所集刊，1994：32-33.