資源簡介

聚焦核心素養的單元教學研究
——以“身邊的化學物質”為例
一、問題的提出
新課標指出，義務教育化學課程應聚焦發展學生的學科核心素養，培養學生適應未來發展的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，落實立德樹人根本任務。因此，應精選結合學生已有生活經驗或反映化學學科發展新成就等真實、有意義的情境素材，體現化學課程內容的基礎性、時代性、實踐性，并注重“教、學、評”一體化的實現，來驅動知識掌握和素養發展的課堂教學雙重功能價值的落實。
如何精選情境素材，開展以核心素養為導向的“教、學、評”一體化課堂教學呢？近些年，我國航天事業進入創新發展的快車道，中國空間站建設工程全面實施，這將成為發展學生核心素養的知識載體。基于此，以“神舟十三號發射”時政熱點為主題情境，承載“身邊的化學物質”單元復習，并依據教學目標開展豐富活動任務及評價任務，以實現思維、實踐、價值三個維度的發展，促進深度學習，培育學生核心素養。
二、教學與評價思路
學生已對“身邊的化學物質”——氧氣、二氧化碳的性質和制取，水的凈化等知識有了一定認識基礎，但這些認識是割裂的，并未形成系統的知識體系，需要教師引導并促進深度學習，以實現核心知識的理解。基于此，本文以“神舟十三號發射”時政熱點為主題情境，通過三大教學環節開展多樣化學習及評價實踐，旨在實現學生核心知識掌握的同時，提升學科核心素養，具體設計思路如表1所示。
三、教學過程
【情境導入】播放視頻：神舟十三號發射—2021年10月16日，航天員翟志剛、王亞平、葉光富開始為期6個月的太空飛行任務。
【思考交流】宇航員在太空中執行任務長達6個月，需攜帶哪些必備生存物資呢？
設計意圖：以“神舟十三號發射”時政熱點，引出“身邊的化學物質”的單元復習，激發學生自主學習的內驅力；載人飛船升空的盛況，正是航天員們以身許國的見證，學生在感悟航天員偉大的同時，增強其愛國精神及社會責任感。
1.初識太空
任務1 分類歸納制取氧氣的方法及原理
【資料展示】太空中生存物資包括氧氣、水、食物等，可以利用宇宙飛船提供，其中，氧氣的占用空間過大，運輸成本昂貴，且氧氣罐在運輸途中會發生事故。因此，氧氣罐不適合在太空中長時間地執行任務。
【驅動性問題1】3位宇航員每天需要約1650 L 氧氣，長達6個月時間里，他們呼吸的氧氣從何而來？小組討論有關制取氧氣的物理及化學方法，并書寫化學方程式。
【師生活動】小組分類、歸納，分享成果，交流評價，教師點評。
【評價依據】以學生對氧氣制取方法的回顧及化學方程式書寫，來診斷學生對已學知識的掌握程度；通過學生對氧氣制取方法的分類、歸納，診斷學生是否能運用分類、歸納等科學方法解決簡單問題。
任務2 選取太空制取氧氣的適宜方法
【驅動性問題2】上述氧氣制取方法中，哪種適合太空中快速制取氧氣呢？
【師生活動】學生討論交流，生生互評，教師點評，再視頻展示：宇航員呼吸所需氧氣的主要來源是電解水。
【評價依據】以是否能全面分析太空制取氧氣的適宜方法，來判斷學生是否具備多角度分析和解決實際問題的能力。
設計意圖：利用太空中如何獲取氧氣的問題，鏈接到氧氣制備方式的復習回顧、分類歸納，進而分析太空制氧的適宜方法，由理論聯系實際應用，培養學生分類歸納、多角度分析及解決實際問題的能力，提升化學觀念、科學思維核心素養。
2.探秘太空
任務3 依據二氧化碳的性質分析二氧化碳捕捉的高效方式
【過渡】密閉空間站中，宇航員呼吸產生的二氧化碳濃度過高會造成窒息甚至死亡，那么產生的二氧化碳如何除去？
【驅動性問題3】通過二氧化碳性質的回顧，尋找二氧化碳捕捉的高效方式。
【學生活動】討論交流，互相評價，呈現結果如表2所示。
【評價依據】通過學生是否能回顧二氧化碳性質，得出二氧化碳捕捉的高效方式，來診斷其遷移應用能力。
任務4 選擇制備純凈二氧化碳的實驗裝置
【驅動性問題4】如何利用實驗驗證氫氧化鈉、氫氧化鈣溶液吸收二氧化碳的效果，首先必須制備二氧化碳氣體。利用如圖1所示的裝置制取一瓶純凈、干燥的二氧化碳，選擇合適的連接順序？
【師生活動】學生選擇實驗裝置并連接，交流成果并相互評價，教師點評，師生總結實驗室制取純凈氣體的一般思路與方法：藥品選擇—收集、發生裝置的選用—氣體檢驗—除雜、分離純化。
【評價依據】通過學生是否能準確選擇實驗裝置，并確定連接順序，來判斷學生是否形成制取純凈氣體的一般思路和方法，以此來診斷學生思維結構化的系統水平。
任務5 設計實驗方案驗證兩種堿溶液吸收二氧化碳的效果
【設計實驗方案】根據氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應的無明顯現象實驗驗證，小組討論得出驗證氫氧化鈉、氫氧化鈣溶液吸收二氧化碳效果的實驗方案，教師點評。
【小組實驗探究】利用實驗方案進行探究，觀察現象并分析得出結論：吸收CO2效果較好是NaOH溶液。
【教師總結】吸收 CO2應優先選擇 NaOH 溶液，而 Ca（OH）2溶液適用于檢驗二氧化碳。
【教師拓展】視頻展示：空間站中二氧化碳通過二氧化碳收集系統去除。此外，空間站中的二氧化碳還原子系統能將電解水產生的氫氣和人體產生的二氧化碳反應生成水，有效提升了空間站的物質循環能力。
【評價依據】學生實驗方案設計是否合理、創新；實驗操作是否規范，小組能否分工合理。
任務6 回顧水的凈化流程，拓展空間站的資源循環
【過渡】空間站遠離地球，為了降低空間站的運營成本，空間站中的水資源必須循環利用。
【驅動性問題5】除了二氧化碳還原子系統生成的水可以循環利用外，宇航員的生活廢水：尿液、汗液等如何回收利用呢？利用所學知識簡單處理一下空間站的廢水并介紹流程。
【師生活動】學生回顧水的凈化流程，教師介紹空間站中的廢水處理流程，并拓展延伸空間站中其他資源的循環利用。
【評價依據】依據學生是否能準確回顧水凈化流程，來診斷學生對已學知識的思路結構化系統水平。
設計意圖：以空間站中二氧化碳吸收問題為依托，首先設計引導型問題—回顧二氧化碳的性質并分析二氧化碳捕捉的高效方式，增強學生遷移能力；其次，設計挑戰型問題—驅動學生形成實驗室制取純凈氣體的一般思路，形成科學思維；然后設計開放型問題—學生自主設計實驗方案驗證兩種堿溶液吸收二氧化碳的效果，養成注重實證、合作探究的態度與創新意識；最后，由二氧化碳還原子系統生成水的回收聯系至空間站中的水循環，培養節約資源、保護環境的意識，提升學生科學思維、科學探究與實踐核心素養。
3.感悟太空
任務7 感悟航天精神，分享收獲
【過渡】太空遙不可及，為什么要探索太空，太空探索對于人類生活有何意義呢？
【視頻展示】介紹太空探索對食品、醫療、新型材料等相關領域的貢獻，以及一代代航天英雄的無私奉獻精神。
【教師提問】請從知識及弘揚航天精神兩個層面談談你的收獲。
【師生活動】學生交流并分享，教師升華課堂主題：作為中學生應弘揚航天精神，腳踏實地，仰望星空，實現夢想，為祖國建設貢獻力量。
【評價依據】根據學生分享收獲的全面、系統性來診斷學生根據課堂學習形成思路結構化的系統水平。
設計意圖：此環節，首先介紹太空探索的意義，再引導學生總結本節課的收獲，最后升華航天精神，將科技自立自強信念自覺融入人生追求中，提升學生的社會責任感和愛國情懷，凸顯化學學科價值，有利于科學態度與責任核心素養的發展。
四、教學反思
1.聚焦時政熱點，凸顯化學價值
習近平新時代中國特色社會主義思想強調落實立德樹人的根本任務，培養有理想、有本領、有擔當的時代新人，這表明化學教學過程不僅僅是智育的培養，更強調展現化學學科價值，實現德育的發展。基于此，精選符合學生認知、激發積極思考、滲透德育發展的時事熱點—“神舟十三號發射”來統領“身邊的化學物質”復習課的教學，喚醒學生學習的內驅力，促進學生積極主動探索并感悟化學對科技創新、社會生活的推動作用，提升學生的社會責任感與愛國情懷，凸顯化學學科的育人價值，落實立德樹人的根本任務。
2.豐富活動任務，促進深度學習
豐富的活動任務應立足于問題情境的驅動性、探究活動的多樣性、核心素養的導向性，才能促進深度學習，實現單元復習課教學的優化。本文選取“神舟十三號發射”時政熱點為載體，以“引導型”“挑戰型”“開放型”問題分析、感悟升華等類型學習任務，驅動多元教學方式包括啟發式、探究式、建構式等的運用，促進學生自主合作探究與深度學習，發展學科核心素養。其中，在“探秘太空之旅”環節設計了梯度性小組探究活動，首先從二氧化碳性質回顧到選取吸收二氧化碳高效方式的遷移運用，然后形成實驗室制取純凈氣體的一般思路的模型建構，實現核心知識建構到科學思維發展的轉化；之后引導小組設計實驗驗證兩種堿溶液對二氧化碳的吸收效果，培養對比歸納、推理論證的合作探究能力與創新思維；最后，由二氧化碳還原子系統生成水的回收聯系到空間站中的水循環，增強了節約資源、保護環境意識，環環相扣，層層推進，在教學過程中實現掌握核心知識到發展核心素養的轉變。
3.“教、學、評”一體化，培育核心素養
課堂教學中應加強過程性評價，關注學生在活動探究中的表現并及時診斷，實現“教、學、評”一體化。本文以教學目標為依據，借助主題情境開展豐富多樣化、素養化學習任務，來驅動學生在解決問題的同時促成自主探究，合作交流，模型建構，實驗驗證等層次性學習活動的高效實施。此外，在豐富活動任務中通過生生互評、教師點評方式呈現多元分析評價，并以此診斷學生學與核心素養發展水平，進而改進教學過程，實現以評促學，以評促教，促成學生學科核心素養的發展。

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