蔡辉舞 洪兹田 王锋

摘要：单元教学是激发课堂教学方式转型的一个支点。素养为本的单元备课，从课程标准到素养目标的定位，从核心素养达成的起点、注意点和延伸点的分析，从单元教学策略的研究到单元课时具体活动设计的构想与呈现，不仅促进了单元核心知识的建构，而且有效落实了化学核心素养的培育和发展。以“碳和碳的氧化物”单元为例，例析核心素养视域下的初中化学教材单元整体备课的实施流程。

关键词：教材单元;单元整体备课;核心素养;碳和碳的氧化物

文章编号：1008-0546（2022）06-0022-06

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.06.005

學科教育的本质是让学生通过学科知识的学习培育学生未来发展所需的素养。学科核心素养是每名学生获得成功生活、适应个人终生发展和社会发展所不可或缺的共同素养[1]。指向核心素养的教学备课以宏观层面的大观念统领化学知识、观念与素养，以中观层面规划设计单元教学内容的整体实施，以微观层面聚焦课时教学内容的教育功能与价值，精淮对接课堂教学转型与学科素养提升[2]。实施单元教学是落实学科育人和素养落地的关键环节，是激发课堂教学方式转型的一个支点。单元整体备课是以学科核心素养为导向，从单元整体内容出发，厘清教学素养目标，摸清学生素养提升点和延伸点，设计有利于学生深度体验的若干学习活动，探讨突破重难点内容的教学策略和方式，综合构想教学设计各要素并进行整体规划的备课过程。化学学科中的“单元”通常分为教材单元（即教材章节中的单元）和主题单元（比如参考课标主题、基于特定化学问题、基于专项能力等构建的单元）两大类。基于教材单元的整体备课是当前新课教学中落实学科核心素养常用的备课方式。通过把单元内部各阶段、各课时的教学置于整个教材单元系统中，揭示并帮助学生体会各部分教学内容的内在联系，理解学科内容和学习过程中承载的核心素养目标。

一、“教材单元”整体备课的实施范式（图1）[3]

二、“教材单元”整体备课的实施过程——以“碳和碳的氧化物”单元为例

1.单元内容梳理

在课程标准中，关于碳和碳的氧化物是分散提出的，但出于全书体系结构的设计，对于碳及碳的氧化物的学习，人教版九年级教材采取了集中编排和处理的方式。从教材内容的时代性、反映学科发展科技前沿的角度，集中介绍了丰富多彩的各种碳单质，进而认识物质存在的多样性和用途的广泛性。碳的氧化物（CO和CO2）是重要的元素化合物内容，与学生日常生活及工农业生产息息相关。以实验探究作为学习的重要方式，引导学生进一步从化学视角掌握研究物质的方法。制取气体的实验技能是初中化学实验的重点和难点，在实验室制取O2的基础上，探究CO2的实验室制取的反应原理和实验装置的问题，建模制取气体的研究思路。通过学习倡导“低碳行动”，增强对自然和社会的责任感。

（1）课程标准及实施建议（表1）

①本单元可供选择的学习情境素材

温室效应;金刚石、石墨和C60;石灰岩溶洞和钟乳石;用石灰石或贝壳烧制生石灰;吸烟者的肺部病理照片、录像或图片……

②单元知识内容结构（图2）

（2）单元教学核心素养目标解读

①教学目标梳理（表2）

②单元学习目标

本单元大多采用演示实验，通过观察、记录、归纳、比较等活动，帮助学生生动形象地认识物质及其变化的宏观事实性知识。通过引导学生对事实性知识背后的化学学科方法和观念的思考、分析、讨论、综合等活动，体会事实性知识背后的化学学科观念，如“物质结构决定性质、性质决定用途”等，把握物质变化及其相互转化的规律，形成学习研究物质的相关知识（比如组成、结构、性质、制法、存在及用途等）及其相互联系的方法。学生实验以碳单质、CO、CO2性质探究和CO2的实验室制取与检验为探究活动载体，经历“提出问题→设计实验验证→进行实验探究→实验结果分析一交流与反思”的探究过程，体验科学研究的方法和途径，养成科学态度与科学思维品质[4]。

③核心素养目标细化——以“课题2 CO2制取的研究”为例（表3）

2.核心素养阶段性目标达成特点分析

（1）素养提升的起点

通过对第二单元“我们周围的空气”和第四单元“自然界的水”的学习，学生已经能初步从化学视角了解研究物质的方法。“金刚石、石墨和C60”的教学是培育学生化学学科核心素养的良好载体。虽然教材中对该知识要求并不高，但教学中可充分挖掘隐藏在知识背后的素养价值功能。通过精心设计一系列教学活动，实现由传统的知识解析模式向素养立意的教学导向的转型。在真实情境中，通过问题引领，促进学生思维的发展和素养目标的达成。

碳的氧化物（CO和CO2）是重要的元素化合物内容，与学生日常生活及工农业生产息息相关。学生对CO2的认识多来源于生活经验和前面章节、小学科学、初中生物课程中的学习，主要是宏观方面及经验认识。初中化学很多反应都与碳和碳的氧化物有关。通过本单元课题3“二氧化碳和一氧化碳”的学习，对后续学生进一步学习“燃料利用和开发”“金属冶炼”“碱和非金属氧化物反应”等内容打下基础。同时，建构从元素角度和物质类别角度对物质相互转化的初步认识和应用，在学科方法上，“CO2与水反应”的探究为“中和反应”“NaOH溶液与CO2反应”提供了思维借鉴和方向。

O2的制取为气体的制备提供了实验室制取气体的样式和范例，学生已经能从反应原理、实验装置及实验步骤等方面，对实验室制取气体有一定的知识积累和感性认识，对实验室制取气体的一般思路有了初步的体验。通过学习，学生已经知道有多种途径可获取到CO2气体，这是反应原理探究的前提，对可生成CO2的反应原理的选择与评价，与实验原理的确定、装置的选择、气体的制取这几个过程是分不开的，通过探究，引导学生在不断的体验中，提升解决问题的能力，建构制取气体的思路，为后续的实验室制取H2提供思维模型。

（2）素养提升的障碍点

CO2制取的研究应当分步进行，从较容易的制备药品的探究到制取装置的探究。首先采用探究的方式寻找实验室制取CO2的理想药品，从复习实验室制取O2的方法中，分析制取O2所用的反应物状态、反应条件以及生成物的性质，引导学生有目的地从所给的仪器中选取适当的仪器进行装配（可以是示意图或实物）。针对学生的设计，展开小组内或小组间交流，评价每套装置的优缺点，在体验中完成对实验室制取CO2装置的研究，提升学生思考的深刻性和问题呈现的丰富性，达成思维的螺旋上升。

本单元研究的对象是物质，对于CO2和CO的学习，应根据物质研究的方法，充分发挥化学实验的重要作用，以实验为载体，基于实验现象获取证据，而且应密切联系生活实际，激发学生学习兴趣，感受化学学科价值。教学过程中应注意贯穿“性质决定用途”的化学学科思维，引导学生分析元素组成相同的CO2和CO，化学性质差异的本质原因，促进“宏观一微观—符号”三重表征的统一。

本单元教学中应注意引导学生走出一些认识误区。如CO2对生活和环境的影响，学生对空气中的CO2含量易产生片面认识，有的同学会认为越少越好;CO2通人紫色石蕊试液，溶液变红，学生会误认为是CO2使紫色石蕊溶液变红;CO2实验室制取中学生极易将“检验”和“验满”混淆;由一种元素组成的物质误认为一定是纯净物等。教学中，应促进学生学习方式的转变，基于对证据的分析推理，注重思维和学科方法的引导，在探究中、体验中，去证实、去解决。

（3）素养提升的延伸点

①建模学习方法

a.无明显现象反应的实验探究

有气体生成、有沉淀出现、有颜色改变、有能量变化等，这些是化学反应中通常伴随的现象。但如果对于CO2+H2O==H2CO3等没有明显现象的反应，该如何判断反应是否发生？教学中应创设实验教学情境，让看不到的现象“可视化”，以此来激发学生探究“事实真相”的欲望。通过获取相关实验证据（如实验现象或数据），从微观层面探析可能发生的反应，利用“证据推理”的思维对物质间是否发生反应进行判断。建立“证据（事实）一结论”的逻辑关系，提升学生的分析、推理、论证等思维品质和理性思维。教学中对学生思维的引导为后续HCl+NaOH ==NaCl+H2O;2NaOH+CO2-Na2CO3+H2O提供了实验设计方向，做好了铺垫和延续。

b.利用控制变量法设计多个因素影响的对比实验

紫色石蕊试液遇到CO2变红可能为a.水;b.CO2;c.CO2与水作用生成酸性物质等原因所致。对于多因素变量的影响，如何引导学生自主设计实验来验证猜想？可运用控制变量的对比方法进行设计实验，为第七单元“燃料条件的探究”和第八单元“金属锈蚀条件探究”提供了可借鉴的方法。

c.氣体的制备思路

在第二单元制取O2的基础上，本单元通过对CO2制取的研究，总结出实验室制取气体的一般思路和方法，为后续H2的实验室制取和其他气体（如氨气）的制备提供了方法，提升了知识的迁移拓展和应用能力。

d.研究物质的方法

化学的研究对象是物质，实验是化学学科的重要方法，通过实验，基于证据，在真实的问题情境中，围绕物质的“结构一性质一用途”的逻辑关系为线索开展教学，促进“宏观辨识与微观探析”素养真正在课堂落地。

②核心知识的拓展与延伸

镁条可在CO2气体中燃烧，生成黑色的炭粉和白色的固体氧化物。利用该反应提醒使用CO2用于灭火时需注意的问题。人们对燃烧的认识是不断发展的，根据上述反应事实，引发学生对后续初中化学所学的物质燃烧条件提出了新的认识。以CO2为核心物质构建出碳和碳的化合物间的转化关系网络图（图3），凸显“变化观念与平衡思想”素养，着眼于物质观的建立与发展。同时，也为后续从化合价、物质分类（或“价一类”二维）、化学反应类型、化学反应中的能量、有机物等多角度、全方位、多层次（图4）对“碳家族”内容的梳理和整合[3]。

③可持续发展观

本单元与生产生活紧密相连，通过学习引导学生逐渐地形成科学的价值观，增强学好化学造福人类的社会责任感。通过多姿多彩的碳单质的学习，感受具有优异性能的各种新型碳单质材料，体会化学学科在社会发展中的重要价值，激发学科自豪感。创设CO：对生活环境的影响、合理使用化学物质等真实情境，激发学生积极参与社会决策的责任和使命，培养学生看待物质应辩证、一分为二的观念。帮助学生树立保护环境、爱护资源、合理使用物质的可持续反应观念，形成低碳环保、简约适度、绿色出行的生活方式。本单元的学习也为后续学习燃料的合理利用与开发，提供了必要的知识储备和素养基石。

3.研究单元素养目标达成策略

（1）STSE教学策略

STSE（“科学”“技术”“社会”“环境”英文单词首字母大写缩写）强调科学、技术、社会、环境四者之间的相互关系[6]。《义务教育化学课程标准（2011年版）》提出：引导学生从化学视角正确认识科学、技术、社会和生活等领域问题，体会化学对社会发展的巨大贡献;了解人类健康与化学制品息息相关，在环境污染治理方面懂得运用化学知识、原理和方法;对化学资源应合理、适度地开发和利用，特别是面对与化学相关的社会问题，能从对自然和社会的责任感出发，理智、科学地做出决策[7]。

本单元STSE教学策略的应用尤为突出，应尽可能创设真实的情境，让学生接触与科学技术有关的社会生活实际，把化学、科学、技术有机地结合起来，在社会生活的实践中主动地学习化学知识，感受“化学来源于生活，应用于生活”的学科理念，赞赏化学在改善人类生活和社会发展所做出的贡献，发展综合应用所学知识、方法、原理分析并解决生产生活实际问题的能力。例如，CO2对生活和环境的影响，用发展的眼光看碳单质及其氧化物用途的教学等，应用STSE的教学策略有助于促进“科学态度与社会责任”素养发展。

（2）实验探究策略

实验作为化学学科认识物质的重要手段，对于学生各种核心素养的提升至关重要。实验不仅是激发学习兴趣和动力的重要源泉，而且可以帮助学生化抽象为具体、轻松理解教学重难点内容，特别是在启迪思维、内化方法、树立科学态度观和价值观方面更是离不开实验。在教学中，可从以下几个方面发挥实验的功能价值：

①促进深度思维

实验探究作为科学实践活动的重要手段，对五大核心素养的培育也是有着举足轻重的地位。实验探究活动的开展离不开具体的学科知识作为支撑。例如，“实验室制取CO2原理和实验装置的探究”“CO2通人紫色石蕊试液变红原因的探究”等，将学科必备知识学习、科学探究能力形成与学科核心素养培育融为一体并发挥协同发展的效应。

②形成研究物质的方法

借助典型的化学事实引导学生认识物质及其变化规律。例如，在碳单质和CO2性质的学习中，借助实验观察等研究手段获取物质的相关物理或化学性质。对碳单质、CO、CO2的性质及其变化提出假设，基于实验探究，收集实验过程中的各种证据（如现象、数据等），进一步通过分析、推理、归纳、解释等思维框架，确定形成科学结论所需要的证据和寻找证据的途径。

（3）情境体验策略

无论是建构主义理论，还是情境认知学习理论，都追求将学生置于真实情境中，通过个体与社会交互作用，逐步建构最终形成认知。指向核心素养的单元教学设计，将教学起点定位在以真实情境的创设中，通过精心设计的若干个探究活动，实现对真实问题的解决、迁移和应用，是激发课堂教学方式转型和落实核心素养的应然追求[2]。本单元的知识与生产生活紧密联系，更应突显情境体验策略的重要应用。设计基于真实情境的问题，使学生在经历一系列任务活动和情境体验中，内化学科知识、习得思想方法、提升学科素养。例如，在碳单质的学习中，播放“空调房里吃木炭烤鱼引发CO中毒的新闻”视频，设计问题驱动，引发学生一系列的思考、活动和启发。通过上述生活实例，使學生感受身边真实的化学。通过分析推理、比较论证，体会化学的人文价值。引导学生辩证看待不同条件下物质转化的方向和结果的不同，体会“量变引起质变”的哲学观点。帮助学生认识到人们可有意识地控制化学反应条件，使化学更好地服务和造福人类，激发学生更高层次的价值追求。这些学习活动的设计与实施，自然而然承载着“变化观念”“科学态度与社会责任”素养的培育。

4.设计重点教学活动过程——以“课题2 CO2制取的研究”为例（表4）

三、“教材单元”整体备课实施小结

以核心素养指引下进行单元的整体备课设计，促进了课堂教学的素养转型和师生的教学相长。作为教师，运用核心素养重新审视和重组教材，改变教学立场和角色转变，提升了专业素质。作为学生，在知识载体中构建核心观念，形成关键能力和学科品质，促进了深度学习和进阶发展，基于真实情境的问题解决，有利于核心素养在课堂落地扎根。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[s].北京：人民教育出版社，2020：3.

[2]孙重阳，魏爱民.大观念、大主题、大过程——指向化学核心素养的单元教学设计与实践[J].中学化学教学参考，2018（11）：6-9.

[3] 洪兹田，王锋.基于核心素养的“教材单元”整体备课——以“第一单元走进化学世界”为例[J].课程教学研究，2021（3）：68-74.

[4]徐淀芳.中学化学单元教学设计指南[M].北京：人民教育出版社，2018：31.

[5] 北京教育课程研究院基础教育教学研究中心.学科能力标准与教学指南初中化学[M].北京：北京师范大学出版社.2015：48.

[6]孙夕礼.上好课：问题与对策·初中化学[M].长春：东北师范大学出版社，2009：224.

[7] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[8] 王锋.教与学一体化设计案例——二氧化碳制取的研究[J].中小学教学研究，2012（9）：45-47.