“常见的有机物”单元教学设计与实践——探寻酒与醋中的有机之美.pdf

年第期总第 期单元教学“常见的有机物”单元教学设计与实践 探寻酒与醋中的有机之美徐泓朱成东孙影摘要：基于大概念的单元教学是落实“素养导向”教学的重要途径，也是推动课堂教学转型的突破口。乙醇、乙酸是学生掌握有机物学习思路和方法的重要载体。通过深入理解课标要求、深度整合教材内容，确定基于“结构决定性质，性质决定应用”这一大概念设计单元教学；通过精心挖掘情境素材、精准分析学情现状，立足乙醇和乙酸在结构、性质和应用等方面蕴含的“有机之美”开展教学实践。基于大概念的单元教学设计与实践既促进了教师对新课标、新教材的深入理解，也提升了区域单元教学主题教研的实效性。关键词：单元教学；教学设计；有机物；乙醇；乙酸参与该单元教学实践的教师包括薛宏亮、叶佳鑫、高妮、吴雅婷、潘萌。普通高中化学课程标准（年版 年修订）（以下简称“课程标准”）明确提出“重视开展素养为本的教学”，基于大概念的单元教学成为高中化学课程落实学科核心素养的主要方式。笔者将素养导向的单元教学作为推动课堂教学转型的突破口，基于人教版高中化学教材必修第二册第七章第三节的内容，梳理其中的乙醇和乙酸的结构、性质、转化与应用等核心知识，立足课程标准的内容要求，确立官能团决定有机物化学性质、应用反映性质等基本概念，抽提出“结构决定性质，性质决定应用”的大概念，设计了以“探寻酒与醋中的有机之美”为主题的单元教学。该单元包含以课程标准的基本学业要求为目标，面向全体学生的常规教学三课时；具有实践性、趣味性和跨学科综合特点，面向未选修化学学生的微项目教学一课时；具有拓展性、探究性和学科内综合特点，面向选修化学学生的微探究教学一课时。一、单元学习主题的生成课程标准要求，以乙醇、乙酸、乙酸乙酯为例认识有机化合物中的官能团，认识乙醇、乙酸的结构及其主要性质与应用，认识官能团与性质的关系，知道氧化、取代等有机反应类型，知道有机化合物之间在一定条件下是可以转化的。有机物认识思路的结构化可从官能团类型、碳骨架类型、官能团数目等角度入手。本单元以乙醇、乙酸为例，建立官能团与性质、性质与应用之间的联系，形成认识有机物的一般思路。酒、醋及其酿造文化是中华优秀传统文化的重要组成部分，也是学生熟悉且感兴趣的话题，具有重要的教育价值。本单元在三课时常规教学的基础上，利用“宣酒”这一地方资源以及葡萄酒酿制这一跨学科实践活动，设计了一个微项目。由于乙醇和钠与水反应的实验会引发对羟基 氢活性问题的探讨，导致学生产生“利用乙醇和乙酸分别与钠反应的剧烈程度说明二者中羟基氢的活性”即利用动力学依据去解释热力学问题的错误认知，本单元设计了一个微探究活动，以培养学生的创新意识和探究能力。笔者通过学情调研了解到，大多数学生对有机化学的学习存在“内容枯燥”“要求记忆的知识太多”等不良体验。为此，本单元力图改善学生在初学有机化学时的情绪体验，选择学生熟悉的酒与醋创设情境，通过引导学生发现有机化学中的结构之美、性质之美、应用之美，进入对乙醇、乙酸等常见有机物的学习。由此，本单元的学习主题被确定为“探寻酒与醋中的有机之美”。二、单元学习内容分析与核心知识的结构化乙醇和乙酸等内容位于人教版高中化学教材必修第二册第七章，主要包括乙醇和乙酸的官能团，乙醇与钠的反应，乙醇的氧化反应，乙酸的酸性，乙醇、乙酸的酯化反应，乙醇、乙酸、乙酸乙酯的用途等。教材依据有机物分类的逻辑顺序进行内容编排，分为乙醇、乙酸、官能团与有机化合物的分类三课时。对于乙醇、乙酸，教材的编排逻辑具有相似性，主要是沿着“结构性质应用”的认识思路展开。考虑到学生的认识水平，教材将乙醇、乙酸两种有机物与生活经验进行了关联，先介绍乙醇、乙酸的主要物理性质，随后直接给出乙醇、乙酸的分子式和结构式，引导学生从微观结构视角认识宏观物质，通过乙醇与乙烷结构的对比分析，引出“烃的衍生物”这一概念，将有机物的“结构”与“类别”进行了关联。紧接着，教材通过乙醇与钠的反应、乙酸的酸性等知识，使学生初步感受有机物中“结构”与“性质”的联系，突出官能团在认识有机物过程中的重要价值；通过乙醇的氧化和乙醇、乙酸的酯化这两种重要的反应类型，使学生进一步理解“结构决定性质”的核心观念。最后，教材介绍了乙醇、乙酸及常见低级酯的主要应用，体现了“性质”与“应用”之间的关系；引导学生从官能团视角对数量众多的有机物进行分类，将有机物的“官能团”与“类别”进行了关联，帮助学生建构起“认识有机物的一般思路”。受篇幅和结构的限制，教材主要是依据物质分类的逻辑顺序进行编排的。这样的编排方式虽然有利于学生独立地掌握有机物官能团与性质之间的联系，但对有机物之间相互转化的内容涉及较少且不够系统，不利于学生建构从官能团视角认识有机物性质及其转化的思路，较难实现核心知识、认识思路、核心观念的结构化。因此，笔者以“从碳骨架和官能团角度认识有机物性质及其转化”这一视角为暗线，以承载这一认知视角的真实问题情境“酒、醋的酿造及其在人体中的转化”为明线，进行单元整体规划。酒、醋的酿造及其在人体中的转化恰好暗合了从乙醇到乙酸、从羟基到羧基这一暗线的变化过程，明线与暗线相契合，贯穿单元教学始终。通过上述对课程标准和教材内容的分析，从课程标准的内容要求出发，笔者明确了本单元的核心观念（大概念）、次级概念和基本概念，并结合教材内容梳理了基础知识和事实，建立了下页图所示的结构化知识层级，同时依据课时内容归纳了单元核心知识的逻辑关系。三、单元教学情境创设在分析课程标准中情境素材的基础上，结合单元内容特点和学情，笔者决定以生活中常见的、学生熟悉的酒和醋为大情境，充分发挥酒、醋的酿造及其在人体中的转化等情境素材的作用。同时，从日常生活、生产环保、传统文化、化学史料、实验探究等方面遴选素材，精心设计每课时的小情境，充分发挥情境的认知、交往、发展和生成功能。首先，选择江南春绝句哭宣城善酿纪叟宣州谢緿楼饯别校书叔云这三首学生熟悉的、能体现地域文化特色的古诗词分别创设三个常规课时的引入情境，体现情境在营造融洽热烈的课堂气氛方面的交往功能，激发学生对家乡的自豪感。其次，发掘、整合多种形式的资源，形成丰富的情境素材，构成每课时中的小情境。如利用酒和醋分别去除油性笔迹和水垢、酒和醋在人体内的代谢过程、乙醇汽油的应用等日常生活类的情境；宣酒生产的工艺过程等生产工艺类的情境；李比希燃烧法和维克托梅耶法、光谱技术测 图结构化知识层级定分子组成和结构的发展史等化学史料类的情境；乙酸乙酯制备实验及其改进、乙醇催化氧化实验、葡萄酒的酿制、乙醇和乙酸羟基氢活性的实验等实验探究类的情境。最后，充分利用不同情境的特点，发挥其教学功能。如通过酒和醋都能去除油性笔迹而醋还能去除水垢这一情境，引导学生将有机物结构与性质进行关联，渗透宏微结合的化学观念，体现情境的认知功能；利用乙醇汽油的应用、葡萄酒的酿制、乙酸乙酯制备实验及改进等情境，引导学生体会化学对社会和个人发展的重要意义，并通过对新旧知识、概念、原理与应用之间的意义联系，发展解决科学问题的能力，体现情境的发展功能；利用乙醇和乙酸羟基氢活性的实验探究情境，使学生产生认知冲突，经历指向问题解决的一系列高水平认知活动，即提出问题、作出猜想、进行假设、收集信息、提出解决问题的方案、根据实验或调查数据进行推理、得出结论等，体现情境的生成功能。四、单元教学整体规划根据课程标准的要求，结合教材分析及学情分析，笔者采用了“”的教学设计模式（见图），即设计三课时的新课学习任务，根据学生的兴趣爱好，提供一个微项目和一个微探究学习活动，供他们自主选择。?图单元教学整体规划（一）第一课时：乙醇和乙酸的结构之美以酒和醋在生活中的应用为问题情境，引出酒、醋中两种重要的有机物乙醇和乙酸，通过查阅资料和定性分析的方法，推测、拼接它们的可能结构，运用实验方法获取证据，推理乙醇、乙酸的分子结构并搭建模型，进而认识羟基和羧基官能团，初步感受有机物的结构之美。（二）第二课时：乙醇和乙酸的性质之美以宣酒香味的来源为问题情境，引出乙醇与乙酸可以发生酯化反应这一性质，通过设计、改进乙酸乙酯制取的实验装置，建构有机物制备型实验的装置模型，学会运用绿色化学思想对有机实验进行评价。通过模型拼接，提出乙醇与乙酸发生酯化反应时可能的变化方式，凸显官能团对有机物性质的决定作用，感受有机物的性质之美。（三）第三课时：乙醇和乙酸的应用之美以酒、醋在人体内的代谢过程为问题情境，探讨乙醇的氧化反应，通过实验探究认识到乙醇 可以被氧化铜氧化生成乙醛，进而通过模型拼接分析乙醇与氧气催化氧化时官能团的变化。以乙醇汽油为情境，引导学生分析讨论乙醇汽油使用的利弊，进而学会对与化学有关的社会热点问题作出正确的价值判断。通过上述三课时的教学，帮助学生建构起从官能团视角认识有机物的新思路，进而将“结构决定性质，性质决定应用”的核心观念拓展到有机领域。（四）微项目：走进酿造工艺这一项目主要针对未选考化学学科的学生群体。通过文献查阅、酒厂调查实践、自酿葡萄酒、乙醇利弊辩论和汇报交流等任务与活动，帮助学生巩固乙醇、乙酸和乙酸乙酯的基本性质，用符号表征化学式、官能团、酯化反应等；感受本地的宣酒与诗歌文化，初步了解变量控制在酒的酿造过程中的重要作用，主动运用生物学等学科知识解释现象或解决问题。该项目兼具实践性、趣味性和跨学科综合性，凸显了科学态度与社会责任等核心素养。（五）微探究：由羟基氢活性引发的探究这一项目主要针对选考化学学科或有志于从事与化学学科相关工作的学生群体。通过乙酸和乙醇与钠反应的“异常”现象，引导学生提出问题；以此为基础，应用化学反应速率及其影响因素等原理性知识，探究影响乙酸、乙醇与钠反应快慢的原因，初步形成关于乙酸、乙醇与钠反应剧烈程度的主要影响因素的模型；从结构角度拓展到决定羟基氢活性的本质原因，纠正利用速率比较活性的错误认知模型。该项目兼具拓展性、探究性和学科内综合性，突出了证据推理与模型认知、科学态度（批判意识、质疑精神）等核心素养。五、单元教学目标和评价标准设计通过对化学学科核心素养和学业质量标准及水平的分析，结合课程标准中的学业要求和学生学情，以体现教学评一体化为旨归，笔者设计了以下单元教学目标和评价标准。（一）单元教学目标 能辨识羟基、羧基、醛基、酯基；能借助模型认识乙醇、乙酸的结构特点，并形成从微观视角对典型有机物进行分类的方法。能描述乙醇、乙酸的主要性质及相关实验现象，能借助实验，利用分子模型，说明乙醇、乙酸的主要性质及官能团变化情况。能基于证据说明官能团与有机物性质之间的关系，并设计实验进行证实或证伪；建立从微观和反应的视角认识有机物性质、用途的思路，强化“结构决定性质”的观念。能以乙醇和乙酸为例说明有机物性质、转化、合成与人类生活的密切关系，认识化学学科对促进社会发展、服务人类生活的重大贡献和独特价值，深化“性质决定用途”的认识。（二）单元评价标准结合教学目标要求，可将学生对核心知识的掌握情况、关键能力与必备品格的发展情况等从低到高分为三个水平。对于核心知识的评价，应聚焦乙醇和乙酸的结构、性质与应用，即前述单元目标、。如评价学生对羟基、羧基、醛基、酯基等官能团的认识时，可将三个水平依次设计为“水平：能辨识这些官能团”“水平：能书写符号或搭建模型”“水平：能根据符号分类或预测性质”。对于关键能力的评价，前述单元目标主要表现在以下两个方面：一是从碳骨架、官能团视角认识乙醇、乙酸的性质和转化的认识思路；二是基于证据说明乙醇、乙酸的性质和转化关系，并设计实验验证。其中，前者的三个水平可设计为“水平：能正确书写表现相关性质的化学方程式”“水平：能从官能团层面理解反应过程中物质结构的变化”“水平：能形成有机物转化的认识思路”。以乙醇和乙酸的酯化反应为例，具体可根据学生“能否正确书写二者反应的方程式”“能否通过官能团的变化认识酯化反应的特点”“能否通过反应物与生成物结构的比较，分析产物水的来源”等表现性行为进行评价。对于必备品格的评价，应聚焦学生的科学态度与社会责任，即前述单元目标。其三个水平可划分为“水平：具有安全意识”“水平：崇尚科学真理，不迷信权威”“水平：具有绿色化学观念，能运用所学知识分析和探讨有机物对人类健康、社会可持续发展带来的双重影响”。此外，学生参与课堂学习的积极性、思考与回答问题的主动性等方面的表现也可纳入单元评价标准中。六、单元设计与实践反思（一）线上线下的联合式教研有效促进了教师的专业发展单元教学是落实学科核心素养的重要途径，也是有效实施新课标和新教材的重要抓手。为此，笔者所在地区以单元教学课例的开发为基础，从宣传发动到组织实施、从单元主题的确立到团队成员的遴选、从学情调研到情境素材的组织、从单元整体规划到课时方案设计，通过线上线下相结合的方式，先后开展了线下集中培训、单元课例评选、团队成员独立和集体备课、学情调研、宣酒厂家实地走访、教学实践等十余次单元教学主题教研活动。在此过程中，参与人员逐渐扩展，来自不同县域和学校的教师被组织在一起，教研规模和影响不断扩大。这种跨区域、围绕特定主题、指向问题解决的教研形式，将单元教学的理论与实践紧密结合，充分调动了教师的积极性，有效促进了教师的专业发展。（二）单元设计既符合课程标准要求，也适应学生发展需求单元设计体现了以下三个特点：一是核心知识的结构化，即乙醇和乙酸的“结构性质应用”；二是认识思路的结构化，即从碳骨架和官能团的角度认识有机物的结构，从结构和反应的角度理解有机物的性质，从性质的角度了解有机物的用途；三是核心观念的结构化，即结构决定性质，性质决定用途。为适应不同学生的发展需求，在三课时常规教学的基础上，还对单元内容作了进一步挖掘，设计了以实践性、趣味性和跨学科综合为特点的微项目和以拓展性、探究性、学科内综合为特点的微探究，为教师创造性教学和学生个性化发展提供了机会。（三）情境和活动既有助于核心素养发展，也有利于学业质量达成为充分落实单元内容承载的学科核心素养，单元和课时教学设计以“情境问题活动知识素养”为基本模式。精选教学情境素材，如结合地方文化的诗词和宣酒酿造，源于生活的油垢去除、酒与醋在人体内的转化，体现学科特点的钠与乙醇、乙酸反应等实验，为学生发展核心素养提供了载体。同时，通过模型制作、实验探究、参观调研、生活实践、文献查阅等多样化的活动，促进学生高阶思维的发展；将核心素养要求进行拆解，以具体的学业要求为标准，设计了一系列的问题和表现性评价任务，探查学生外显的行为表现，为学业质量的有效达成提供了多样化的渠道。（四）未来应持续关注学生核心素养的追踪评价，拓展课程的整体育人功能在上述单元整体设计中，虽然通过课堂问题、课时和单元作业等方式进行了评价，但还缺少对单元教学效果和学科核心素养的持续性评价。未来，应在充分研究单元内容标准和学业要求的基础上，开发核心素养的评价指标，开展对学生核心素养的表现性评价和追踪评价。此外，“跳出学科看化学”是单元教学的设计初衷之一，笔者期望通过乙醇和乙酸的分子结构之美（模型美、符号美）、性质之美（酯的香美、酯化反应的装置美、醇的催化氧化的现象美）、应用之美（乙醇和乙酸在人体内的转化美、乙醇在美化人类生活中的作用等），改善学生的不良学习体验，使他们感受化学学科的美育价值。单元整体设计中还关注了跨学科内容，如微项目中的葡萄酒酿制涉及生物学科内容、教学引入的诗词体现语文学科内容等。未来，应进一步拓展课程的整体育人功能。参考文献：中华人民共和国教育部普通高中化学课程标准（年版 年修订）北京：人民教育出版社，人民教育出版社课程教材研究所化学课程教材研究开发中心普通高中教科书化学：必修第二册北京：人民教育出版社，：郭震融合学科核心素养的高中化学教科书编制：人教版普通高中教科书化学必修第二册简介中学化学教学参考，（）：（作者徐泓系安徽省宣城市教育体育局教研室化学教研员，正高级教师、特级教师；朱成东系安徽省教育科学研究院化学教研员；孙影系安徽师范大学化学与材料科学学院教授、硕士生导师。）（责任编辑：郭晨跃）