【经验分享】基于深度学习的单元整体教学设计分享

鲁新玲

鲁新玲，广东省省级骨干教师首批培养对象、广州市优秀教师、广州市名师工作室主持人、广州市基础教育系统“百千万”教育专家培养对象、广州市第六中学优秀共产党员、广州市第六中学十佳青年教师，广州市第十五届中学化学教研会常务理事、华南师范大学及中山大学硕士研究生教育实践导师、中国化学会新课程成果交流现场课特等奖、广州市中学化学高考个人贡献奖。

【概念解读】

什么是单元整体教学设计

单元整体教学是课程实施的单元，是以学科核心素养及其进阶发展为目标，对相关教学内容进行整合，体现学习目标、学习情境、学习活动、学习评价一致性的活动。传统的教学更多是依据内容逻辑来指导教学，而深度学习的重大突破是从内容单元到学习单元的转变。单元整体教学是实现深度学习的关键，非常强调超越具体的孤立的知识点的教学，追求整体性的目标，学生在单元活动过程中经历体验，通过完成挑战性任务，去获得理解，最终形成大概念，获得重要的思考方法和重要的态度、情感必备品格，这是一个学习单元的整体驱动目标。

案例分析

课题：基于核心素养的有机化学单元整体教学设计实践——甲醛知多少

执教：北京四中  靳豪  老师

单元设计计划

（3课时）

第1课时是常规课，以乙醛为代表性物质，建立对醛基的初步认识，重点是醛基的还原性，学会检验醛基的实验操作;

第2课时是探究课，对比甲醛和乙醛的异同，设计实验、学习科学探究的方法，建立针对复杂问题的分析角度和方法;

第3课时建立从内、外因两个方面认识和控制有机化学反应的思维模型，并从有机化合物结构与性质的关系过渡到其用途，最终形成完整的认识、学习有机化合物的一般流程。

教学目标

(1)通过学习乙醛的化学结构与性质，能够迁移应用到对甲醛化学性质的预测。

(2)通过科学探究复杂反应体系的成分，能掌握科学探究的基本方法、建立分析问题的思路和角度。

(3)通过分析目标产物的结构，能从官能团和碳骨架两个角度正、逆结合地分析和设计合成路线，能辩证地认识有机物的利与弊。

(4)通过对实验结果的宏观辨识和对比反思，能从有机化合物分子结构的角度对物质性质进行微观探析。

评价目标

(1)通过学生分析、预测甲醛与新制氢氧化铜反应的产物，诊断学生对官能团反应(基于物质类别)和氧化还原反应的认识水平(基于概念和规律)。

(2)通过设计实验和进行验证，诊断并发展学生科学探究进行物质检验的水平。

(3)通过设计特定有机化合物的合成路线，诊断学生基于性质和结构变化进行正、逆合成分析的水平。

靳豪老师第2、3课时的教学流程，总共分为四个环节。第2课时是甲醛中毒的机理、含量的检测，第3课时是甲醛的用途以及最后的总结提升。这些环节都是来自于真实的生活或者生产的一些情境，活动的设置非常丰富，有学生的预测、分组实验、合成路线的设计等等一些活动。在整体单元学习过程中，学生能够发展的思维线索包括类比的思想、对于实验探究结果的理论依据和实验依据的寻找，以及当没有办法解决问题的时候如何去建立一些新的方法，包括正逆合成分析等等。所有教学设计是希望学生最终能够把核心素养的发展方面落到实处。小编在此主要以甲醛含量的检测这个精彩片段来体会课程的魅力所在。

甲醛含量的检测教学片断

根据以前的学习，学生想到用新制氢氧化铜的方法来检测甲醛含量。在这就设计了一个分组实验，甲醛、乙醛分别和新制氢氧化铜的反应。甲醛的反应非常的快，生成深红色沉淀并扩散开，接下来产生了一个非常有趣的现象，颜色加深的区域开始大量的产生气体，颜色越深的区域气泡越剧烈。乙醛的砖红色沉淀产生的就比较慢，并且无气泡产生。

这个异常现象引起了学生的好奇心，于是自然要探究反应现象的背后，其产物是什么，为什么甲醛的反应与乙醛差别这么大。靳老师把探究任务拆解成了几个子任务：

任务1：描述实验现象。在这个体系当中就可以引导学生从固、液、气三个方面来进行实验现象的描述，形成一种有序的思维。

任务2：预测产物成分。要求学生有理有据进行预测，根据理论依据无机物氧化还原反应的价态规律、有机物结构和官能团的性质;以及实验依据剧烈产生气体，溶液蓝色褪去，得到棕红色沉淀。与乙醛做对比，甲醛有可能变成甲酸钠或碳酸钠。从实验现象来看，它并不是砖红色的沉淀，可能是氧化亚铜，还有可能是铜单质。从而将有机化学的氧化还原反应和无机化学的氧化还原反应统一起来。

任务3：结合信息设计实验，分别确认固、液、气三类产物的成分。整个环节中学生能够建立起实验探究的一般方法，包括对比、除杂、检验产物等等。同时学生也能够建立起来两个重要的角度，既要从定性的角度来分析，还要建立起定量角度。图片上是学生的初步设计思路。

根据学生的实验设计做了对比实验验证固体产物，左边是氧化亚铜，右边是生成物过滤得到一些固体。分别加浓盐酸之后，氧化亚铜溶解，但生成物没有溶解，但往生成物中加浓氨水一段时间之后，最终大部分固体都溶解了，溶液从无色慢慢变成了深蓝色，生成铜的络合物。证明甲醛可以将氢氧化铜还原为铜单质。

为什么甲醛和乙醛有这么大的差异，引导学生从定量的角度来分析。经过一个简单计算，会发现甲醛其实是大大过量的。那么在少量甲醛存的情况下是否能得到氧化亚铜。通过实验可以发现，氢氧化铜过量时，得到产物是氢氧化亚铜。

接着进行液体产物的猜测是甲酸钠还是碳酸钠。学生猜想如果往溶液中加入氯化钙，当有沉淀出现，同时加入盐酸有气泡出现则是碳酸钠，无沉淀就是甲酸钠。但实验现象与猜测出现冲突，当出现沉淀时，加入盐酸无气泡出现。分析发现由于氢氧化钠过量并且浓度很大，因此沉淀是氢氧化钙。少量新制氢氧化铜时，甲酸变为甲酸钠。如果是过量呢?实验发现把甲酸钠和新制氢氧化铜混合反应无现象出现，这对学生来说又是一个冲突。引发学生产生思考，为什么这个时候控制用量就不行了，带着思考进行后面的学习。

从气体角度来看，学生猜测有可能是氢气、一氧化碳。通过实验发现气体能点燃并产生水，同时具有还原性，由此可以得出结论产生的气体是氢气。氢气是从哪里来?为什么不同的实验，氢气产生剧烈也不同?学生对这种现象就更加的感兴趣了。在这又给了学生一个信息，甲醛在碱性条件下的歧化反应，可以得到甲醇和甲酸钠;然后甲醇在活性铜催化的条件下快速产生氢气。

通过一系列活动学生认识到有机化学反应的复杂性(副反应)，对“醇催化氧化”性质的再认识，再次感受甲醛化学性质的特殊性。在实验探究过程中既体现了定性思想，也有定量思想。

那么能否用新制氢氧化铜测定甲醛的含量，若不能又如何更精确测定?通过前面的实验探究，学生可以得知甲醛和新制氢氧化铜反应，会有大量的副反应的存在解决，所以不能用新制氢氧化铜检测甲醛含量。这时学生会联想到生活当中甲醛的自测盒，这是运用一个简单的比色法，但这种比色法并不是一个精确的测定。所以我们要引导学生用真实的实验分光光度计来进行甲醛的含量的测定，在测定之前要对它的反应原理有个了解，并了解溶液颜色的深浅(吸光度)与浓度之间的定量关系。通过信息学生可以了解到，其实也是发生了一个加成反应和一个取代，接下来的是一个氧化反应。手持系统也是一个非常有力的工具，在探究过程当中，运用手持技术，帮助学生建立起一个标准体系。

观课感悟

醛在教材中学生需要掌握的性质比烯烃、醇等要少，在教学中主要是通过讲授乙醛的性质来类比醛类物质，掌握醛基的性质。对于甲醛，我们常见的讲授方法都是甲醛有两个醛基，以此类推甲醛和新制氢氧化铜的用量配比和产物。但是靳豪老师对甲醛的教学设计和传统讲授截然不同，真实情境下的实验，真正的探究过程也让我们更了解甲醛和新制氢氧化铜反应的实质。

我想这节课除了甲醛的性质，更重要的是学生在整个预测产物的过程，以及对产物进行验证的探究过程。这样的教学才是“真”教学，根据学生已经学习乙醛的经验，与甲醛相比较，通过实验现象引发知识的冲突，从而提高学生的兴趣，调动学生能动性。学生全身心的参与其中猜测，并根据自己猜测设计实验，进行实验探究，培养学生的学科思维。从定性和定量角度对醛基有了更进一步的了解，进行了学习内容的深加工，了解甲醛的社会应用价值，辩证的看待有机物。在整个过程中，靳豪老师一直在引领学生解决挑战性的任务，学生从中学会如何分析问题如何解决问题，让学生学会做事，从而达到核心素养目标。