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中学化学深度学习的大单元教学设计与实践以高中化学必修第一册第三章 铁 金属材料为例 摘要：以“高中化学必修第一册第三章铁 金属材料”为例，从教学设计思想、设计内容、特色教学片段等方面阐述中学化学深度学习的大单元教学。中学化学深度学习的大单元教学培养学生的关键能力和化学核心素养，真正落实立德树人的根本任务。关键词：中学化学深度学习；大单元教学设计；化学核心素养 中学化学深度学习是指在教师的引领下，学生围绕着具有挑战性的化学学习主题，开展以化学实验为主的多种探究活动，体验成功、获得发展的有意义的学习过程1。中学化学深度学习的大单元教学把零碎的知识进行整合，优化教学，获得化学核心知识；按照化学学科核心素养发展的进阶设计教学，培养学生的关键能力，落实化学核心素养。1 深度学习的大单元教学设计思想 本单元是以人教版（2019）化学必修第一册“第三章 铁 金属材料”为学习主题而设计的深度学习的大单元教学。本单元的教学设计思想是通过创设情境、实验探究、实验改进等活动，让学生掌握铁及其化合物、铝和氧化铝的化学性质、物质的量在化学方程式中的应用等核心知识，培养宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等化学核心素养2。本单元教学设计实现了从提高学生的“解决试题的能力”到提高“解决问题的能力”的转变。学生用掌握的核心知识对我校后山岩石中的金属元素进行测定、对黑木耳和菠菜中铁元素进行定性和定量测定。2 深度学习的大单元教学设计内容分析 2.1 课时安排、所含的核心知识、承载的核心素养 本单元安排了 7 个课时，巧妙地把人教版（2019）化学必修第一册中 P84 实践活动 2 的教学内容融合在第一、二、三课时中。每个课时承载核心知识的同时，落实核心素养。通过整个大单元的学习，能落实五大核心素养，例如，第一课时：铁单质的性质、铁的氧化物，承载的核心知识：铁单质的还原性、铁与水蒸气的反应，落实的核心素养：宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任。2.2 本单元的教学设计思路 前测 调查问卷 充分了解学生的知识水平、化学核心素养水平 第一课时 实验探究活动：铁和水蒸气 初步学习实验探究的方法和步骤 实验探究活动:我校后山岩石中铁元素的检测 评价上一课时实验探究方法和步骤的掌握程度 第二课时 实验探究活动:铁离子、亚铁离子的相互转化 解决生活中的实际问题：补铁剂与 VC 合服，提高铁的吸收 第三课时 实验改进:铝、氧化铝分别与氢氧化钠溶液的反应 实验创新，培养创新意识 第四课时 物质的量在化学方程式中的应用：出题活动 第五课时 定量分析生活、生产中的实际问题 分小组定性测定我校后山岩石中的金属元素并进行交流 评价学生所学知识：实验探究的方法和步骤、铁及其化合物。学以致用，解决生活中的实际问题。知识拓展，其他金属元素的检验。第六课时 定性、定量测定黑木耳和菠菜中铁元素 第七课时 评价学生所学知识：铁及其化合物、物质的量在化学方程式中的应用。学以致用，解决生活中的困惑：等质量的黑木耳和菠菜铁元素的含量哪个更多。后测 单元测试，金属或金属防护相关论文、手抄报 评价学生核心知识掌握程度和核心素养的水平 3 深度学习的大单元教学实践特色片段 3.1 铁离子、亚铁离子的检验 教师活动 学生活动 设计意图、承载的化学核心素养【创设情境】我们学校后山有很多矿石，大家想不想知道里面是否有铁元素？【提示】请大家设计实验验证。提醒：矿石是固体，如何检验是否有铁离子和亚铁离子呢？请大家根据所学知识，选用实验试剂，检验离子。【设问】没有任何现象，是不是矿石中没有铁元素？【设问】用什么试剂检验铁离子或亚铁离子更方便，更灵敏？【提示】【猜想】可能含有氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、铁。【设计实验】（1）矿石加入适量的硫酸观察现象（2）取上层清夜，滴加氢氧化钠溶液，观察现象。【讨论并思考】加了硫酸，硫酸与氢氧化钠反应了。也可能铁离子或亚铁离子的量太少了。【重新设计实验】（1）矿石加入适量的硫酸观察现象（2）取上层清液于两支试管中，分别滴加几滴硫氰化钾溶液和铁氰化钾溶液，观察现象。【观察现象、得出结论】试管1：滴加硫氰化钾，出现血红色，就地取材，启发学生关注身边的化学，引发学生学习化学的兴趣。以矿石成份探究为主线，渗透铁离子和亚铁离子的检验。通过猜想-设计实验-实验-得出结论，让学生学会实验探究的方法和步骤，掌握铁离子和亚铁离子的检验方法，培养科学探究与创新意识的化学核硫氰化钾（KSCN）溶液可以检验铁离子，呈血红色。铁氰化钾K3Fe(CN）6可以检验亚铁离子，呈蓝色沉淀。【设问】同学们请总结一下鉴别铁离子、亚铁离子有哪些方法？说明有铁离子。试管 2：滴加铁氰化钾，没有蓝色沉淀，说明没有亚铁离子。我们学校后山的矿石中含有铁元素，主要成分是氧化铁。【小结】（1）观察溶液颜色（Fe3+:黄色、Fe2+:浅绿色）（2）氢氧化钠溶液（Fe3+:生成红褐色沉淀，Fe3+3OH-=Fe(OH)3；Fe2+:生成白色沉淀，很快变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀）（3）硫氰化钾溶液（Fe3+:溶液变红，Fe3+3SCN-=3Fe(SCN)3,Fe2+:没有现象）（4）铁氰化钾溶液（Fe3+:没有现象,Fe2+:蓝色沉淀。）心素养。3.2 定性、定量测定黑木耳和菠菜中铁元素 学生活动 教师活动 设计意图、承载的核心素养【前置性活动】文献检索、查阅资料：黑木耳、菠菜中铁元素是以什么形式存在的？指导查阅方式 让学生学会文献检索，学会主动学习，获得新知。学会提炼信息。【研讨方案】提示可用中和滴定巩固铁离子、亚铁离子的检验方法。巩固过滤、配1.如何把黑木耳、菠菜中的铁提炼出来 2.铁离子、亚铁离子的最佳检验方法 3.定量测定黑木耳和菠菜中的铁元素的方法、实验操作 定量测定黑木耳和菠菜中的铁元素 置一定物质的量浓度的溶液的实验操作；学会灼烧、酸碱中和滴定的实验操作。提高小组合作能力、实验探究能力。培养学生严谨认真的科学态度，培养科学探究与创新意识素养。【设计实验并进行实验】（1）定性测定黑木耳和菠菜中的铁元素：灼烧黑木耳加硫酸溶解过滤分别取少量的滤液于试管中，一支滴加几滴硫氰化钾溶液，一支滴加几滴铁氰化钾溶液观察实验现象（2）配置一定物质的量浓度的高锰酸钾溶液：计算称量溶解洗涤转移定容摇匀装瓶贴标签（3）定性测定黑木耳和菠菜中的铁元素：称量 10g 的黑木耳加硫酸溶解过滤加入过量的铜片过滤把溶液配成 100mL 的溶液取对学生提出的疑问进行解答 20mL 配好的溶液用已知浓度的高锰酸钾溶液进行滴定记录数据 称量 10g 的菠菜加硫酸溶解过滤加入过量的铜片过滤把溶液配成 100mL 的溶液取20mL 配好的溶液用已知浓度的高锰酸钾溶液进行滴定记录数据（4）重复实验 3 次【数据处理】利用方程式 MnO4-+8H+5Fe2+=5Fe3+Mn2+4H2O 进行计算 巩固物质的量在化学反应方程式中的应用，学会数据处理的方法。【得出结论】黑木耳和菠菜都含有铁元素，等质量的黑木耳比菠菜铁元素含量更高。中学化学深度学习的大单元教学是从教学理念到教学行为的转化，更符合“3+3”新高考选科模式，能更好地落实化学核心素养。中学化学深度学习的大单元教学更符合新时代对人才的要求，能更好地提高学生的社会竞争能力。参考文献 1刘月霞,郭华.深度学习：走向核心素养（理论普及读本）M.北京:教育科学出版社,2018:32 2中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017 年版）M.北京：人民教育出版社，2018:3-4 3朱如琴，王峰.真实情境推动下的大单元教学设计与实践*以“过碳酸钠专题复习”为例J.化学教育（中英文），2020，41（19）：25-31 4 胡久华,罗滨，陈颖.深度学习：走向核心素养（学科教学指南.初中化学）M.北京:教育科学出版社,2019 本文系课题“中学化学深度学习的单元教学设计与实施方案”阶段性成果之一，课题编号：20GDJY-B109