指向深度學習的氯及其化合物單元教學設計【摘要】化學學科的深度學習，以學科素養為導向，以情景素材為引入，以化學實驗為主開展多種形式的探究活動，旨在獲得化學核心知識的基礎上，促進化學學科核心素養的發展。深度學習倡導單元學習主題教學。本文通過設計“自制含氯消毒劑”整體單元教學，意在通過熱點設計問題情景，整合“氯氣及其化合物”知識點，有效提升課堂教學的效率，加深學生對化學知識的理解，實現深度學習，使課堂學習內容與培養核心素養的目標全面契合。【關鍵詞】深度學習；單元教學；教學設計美國著名教育心理學家，哈佛大學資深教授戴維·珀金斯提出：“真正的學習，意味著不僅要培養學生學會主動思考學習主題本身，更要支持他們以主題內容為工具來進行思考----理解即應用、即注意、即感興趣。”[1]筆者以為深度學習即真正的學習。相對于傳統教學中非批判性的接受知識和停留在知識表層的教學，深度學習注重將前后學習知識進行有機整合，要求學習者在學習過程中應當對知識形成自己獨特的理解，并在此基礎上形成新的知識體系，同時能將知識進行遷移，用于解決實際問題，從而不斷地對知識體系盡享完善[2]。從培養學生核心素養的角度來看，深度學習是形成學生核心素養的基本途徑。深度學習并不只是為了讓學生粗淺的掌握學科知識，更重要的是促進學生高級認知和高階思維，而是指向立德樹人，指向發展核心素養，指向培養全面發展的人。化學學科的深度學習，需要結合學科特點。化學學科的深度學習應以情景素材為導線，以化學實驗為主開展多種形式的探究活動，通過完成具有化學學科特色的挑戰性任務，旨在獲得化學核心知識的基礎上，促進化學學科核心素養的發展。教學過程中，改變教學中的灌輸和強調反復記憶，改變學生的學習方式，其學習結果更強調化學學科思想方法的理解與運用。深度學習倡導單元學習主題教學。為了實現學生的深度學習，教師可以依據化學核心知識，確定單元學習主題，依據單元學習主題的知識結構及其挑戰性任務，設計整個教學過程[2]。單元學習主題統領的教學不僅幫助學生達成深度學習的渠道，更是起著打通化學知識到化學學科核心素養的通道的功效。本文通過設計“自制含氯消毒劑”整體單元教學，意在通過熱點問題情景設計，整合“氯氣及其化合物”知識點，有效提升課堂教學的效率，加深學生對化學知識的理解，實現深度學習，培養學生的化學學科素養，促進學生的全面發展。精選單元教學設計主題，圍繞熱點問題進行重新整合化學來源于生活，引用生活中的情景教學更能引起學生情感上的共鳴，也更能體現出知識的應用價值，培養學生解決實際問題的能力，具有更好的驅動力和挑戰性。教師在教學過程應該要為學生提供生活情景，讓他們對“如何在生活中運用所學的知識”產生濃厚而生動的興趣。基于此，在確定單元教學設計主題時，除了明確知識體系，教師還需要尋找承載核心知識的問題或任務，特別是學生感興趣的或是身邊的熱點問題。在當下疫情防控這樣的背景下，殺菌消毒成了熱點也是非常貼合實際的一個主題。在人教版化學必修第一冊第二章第二節“氯氣及其化合物”這節內容中，氯氣及含氯化合物在實際生活中使用廣泛，比如很多自來水用氯氣來殺菌消毒，生活中常用導84消毒液，以及很多場所包括醫用診療場所都需要用到含氯消毒劑。圍繞含氯消毒劑，我們就可以展開一系列問題：為什么自來水中會有Cl-？如何檢驗水中是否會有Cl-？除了會和水反應，氯氣還有什么性質？為什么含氯物質可以殺菌消毒？生活中常用的含氯消毒劑有哪些？如何在實驗室自制含氯消毒劑？在這些問題的驅動下，我們可以重新整合這一部分的教學內容，以“自制含氯消毒劑”為整個單元教學的主題，讓學生自主掌握核心知識的同時，通過實驗探究、討論、小組合作等多種方式來加深對氯及其化合物這部分內容知識點的掌握，讓學生的學習不僅僅停留在知識層面，且能利用所學知識來應用于實際生活，有效地發展化學學科核心素養，真正做到深度學習。明確單元教學設計目標，依據核心素養確定整體規劃確定深度學習的單元學習目標，首先要以核心知識為載體。本單元的核心知識內容框架如下：圖1單元核心知識內容框架確定深度學習的單元學習目標，還需要結合學生學情分析。學生在前一節內容中已經學習過鈉及其化合物的性質，初步了解了金屬元素的研究思路，即貫徹分類的思想，從單質到化合物，從物理性質到化學性質，再到用途。學生對于學習元素及其化合物性質的方法有了大致的了解，已經能從元素和原子、分子水平認識物質的組成、結構、性質和變化，初步形成“結構決定性質”的觀念。但鈉是金屬，學生對于非金屬的性質還停留在初中學的氧氣的性質，且對于氧化還原反應、離子反應這部分的內容認識存在不完整性。基于此，在教學中教師在教學過程中應緊緊圍繞氧化還原反應、離子反應的特征來分析氯氣的性質，引導氯氣的氧化性，最終建立非金屬及其化合物的研究方法，為進一步學習硫、氮及其化合物奠定知識基礎。確定深度學習的單元學習目標，要將單元學習主題承載的化學學科核心素養具體化，要把知識、方法、能力、觀念、態度等進行整合[2]。通過前面的學習，學生已經初步具備通過已有知識預測物質性質，再通過實驗探究，觀察現象繼而得出結論的能力。但是面對實驗現象，學生還缺乏一定的證據推理能力來解釋實驗現象，還不能做到很好的從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決問題。基于以上分析，根據本單元核心知識內容，培養學生核心素養，確定指向深度學習的教學目標如圖2所示。圖2單元教學目標確立單元學習主題和單元學習目標以后，是進行單元學習主題的整體規劃。本單元教學設計著重以日常生活中的應用為情景線索，以問題為抓手，充分調動學生主動參與探究學習的積極性，引導學生通過實驗、觀察、調查、閱讀、討論等多種方式進行學習，培養學生提出問題、分析問題以及通過實驗解決問題的能力。用三個子課題的內容，層層遞進，逐漸建立對氯氣、次氯酸、次氯酸鈉等物質的性質及氯氣的實驗室制備、氯氣在生活中的用途這些核心知識有一個系統的認識（圖3）。這樣的教學設計，問題來自于實際生活，不僅能激發學生對本節內容的學習興趣，探究中又突出了化學學習的社會價值，最后又回到了生活。圖

3本單元主題整體規劃精心設計單元教學活動，依托實驗探究完成深度學習本單元教學設計的三個課時的主要教學活動安排如各表所示。第一課時化學與職業：水質檢測員教師活動學生活動設計意圖提問：自來水中為什么會有氯離子？閱讀教材P32“化學與職業欄目”、P43“思考與討論”激發學生學習興趣粉，發展社會參與意識。提問：為什么氯氣可以用于自來水殺菌消毒？小組實驗教材P43實驗2-8。觀察實驗現象，討論得出結論。培養學生通過實驗現象探究微觀本質的能力。培養證據推理核心素養。提問：推測新制氯水中含有哪些微粒？如何用實驗證明這些微粒的存在？小組討論、設計實驗方案、進行實驗驗證新制氯水中含有H+、Cl-等微粒。培養學生實驗探究能力，并能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結論的能力。引導學生閱讀生活中常見含氯消毒劑的資料，提問：為什么次氯酸不做為常用消毒劑在使用？閱讀、思考、討論分析，對比新制氯水與久置氯水的區別。培養學生分析問題、解決問題的能力，培養學生證據推理能力。使用氯氣對自來水消毒時可能產生一些負面影響，人們已開始用時一些新型自來水消毒劑。課后查閱資料，以小論文的形式整理新型自來水消毒劑如二氧化氯（ClO2)的性質和使用前景。培養學生閱讀、收集和整理材料的能力，引導學生關注與化學有關的社會問題，發展社會參與意識。第二課時探秘生活中常見含氯消毒劑教師活動學生活動設計意圖提問：展示在此次新冠肺炎疫情防控中使用的84消毒液及產品說明書。小組交流討論預測次氯酸鈉的化學性質。以日常生活中應用為情境線索，激發學生興趣。提問：84消毒液為什么不能和潔廁靈一起使用？實驗探究：探究84消毒液與酸反應得到的氣體產物的性質（物理性質、氯氣遇干、濕紅色石蕊試紙反應）。培養學生通過預測物質性質、提出實驗方法、進行實驗探究能力，獲取證據推理，培養證據意識。提問：氯氣還有哪些重要的化學性質？演示氯氣與灼熱鐵絲、灼熱銅絲等實驗。觀察實驗現象、從氧化還原角度分析反應實質，并用化學方程正確表達。培養學生通過觀察、辨識一定條件下物質的形態及變化的宏觀現象來探究微觀層面組成、結構和性質的聯系。除了可以制取84消毒液，氯氣還可以和冷的石灰乳反應制得以次氯酸鈣為主要成分的漂白粉。依照氯氣和氫氧化鈉反應的化學方程式正確書寫氯氣和石灰乳反應的化學方程式及離子方程式。培養學生用所學知識進行遷移應用的能力，將知識用于解決實際問題，從而不斷地對知識體系盡享完善。提問：氯氣在生產、生活中還有哪些用途？了解氯氣的其他用途。感受物質性質與用途的關系，體會化學對生活的重要意義。第三課時如何自制含氯消毒劑教師活動學生活動設計意圖提問：根據所學知識，如果想要在實驗室自制含氯消毒劑，我們該怎么做？思考、交流討論自制含氯消毒劑的方案。以日常生活中應用為情境線索，激發學生興趣。提問：要想制得次氯酸鈉，首先得制得氯氣，那么實驗室是如何制得氯氣？是哪位科學家最早在實驗室制得氯氣呢？閱讀教材P41正文及資料卡片，發現獲取信息。完成“思考與討論”。感受科學家用于探索、執著追求的精神，培養學生科學態度與社會責任的核心素養。提問：請書寫出氯氣實驗室制法的化學方程式。并閱讀教材P45“思考與討論”（1）交流如何制得純凈的氯氣？書寫實驗室制備氯氣的化學方程及離子方程式，思考交流實驗室制備需要用的儀器裝置以及如何凈化氯氣。幫助學生梳理從實驗原理的分析到實驗裝置的選擇，再到實驗儀器的連接的基本思路，構建制取氣體的方法模型。提問：“思考與討論”（2），在設計實驗室制取氣體的裝置時，應考慮哪些方面？思考并閱讀教材“方法導引”，整理歸納實驗室制取氣體裝置的設計要點。培養學生對知識的遷移和應用的素養。信息引導：生活應用：淘寶上賣的“家庭衛士”，請看產品的介紹圖片。提問：為什么電解飽和食鹽水，可以產生次氯酸鈉溶液？根據所給信息，書寫電解飽和食鹽水的化學方程式。并小組討論通過所學知識設計一種類似的簡易自制含氯消毒劑的裝置。培養學生知識的綜合運用能力及，在陌生情景中利用任務驅動、交流討論等活動來解決實際問題。反思單元教學活動，促進落實核心素養單元教學設計更需要教師精心備課，統籌規劃。相比根據教材編排一個課時的內容上課，單元教學更要求教師能利用生活情景，合理設問，調動學生的學習興趣及課堂參與度。另外在實施單元教學活動時，容易出現這樣的問題：即使設計了多樣化的學習活動，讓學生進行探究和問題討論，充分實踐體驗，最終卻因為課堂時間緊迫，或者是學生呈現的內容教師不知如何對學生的表現給予反饋評價，而使得課堂效果大打折扣。因此教師需要充分預設學生核心素養的行為表現，根據學生的實際，及時調整教學內容設計，以減少課堂意外的產生。課堂點評應該有的放矢，除此之外，還需要關注課后作業的選擇和編排，精心標志或精選課堂練習和課后作業題，使“教、學、評”活動有機結合，同步實施，形成合力，有效促進學生化學學科核心素養的形成與發展[3].深度學習最終指向核心素養發展，因此在學習評價時應樹立“素養為本”的化學學習評價觀。要本