大概念统领下的单元教学整体设计与实践——以第八单元“金属和金属材料”为例 教学设计 2022-2023学年人教版九年级化学下册

大概念统领下的单元教学整体设计与实践 ——以第八单元“金属和金属材料”为例 《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称“2022版课标”）构建了大概念统领的化学课程内容体系，要求教师注重“基于大概念来组织单元教学内容，发挥大概念的统摄作用”。单元教学设计需要通过情境、问题、任务、活动之间的逻辑关系，将单元教学组织成一个围绕目标、内容、过程实施与评价的“完整”的探究故事，从而让学生建构结构化知识，习得可迁移的课程核心素养。以现行人教版九年级化学教科书第八单元“金属和金属材料”为例，探索基于大概念的单元教学整体设计与实践，为一线教学提供可借鉴课例。 1 基于大概念的教材单元二次开发 人教版九年级化学下册第八单元“金属和金属材料”由“金属材料”“金属的化学性质”“金属资源的利用和保护”3个课题组成，其知识逻辑为“金属的物理性质与用途→金属的化学性质→金属（铁）的制备、利用和保护”，隐含了“物质具有广泛的应用价值，物质的性质决定用途”等大概念，3个课题之间逻辑递进关系清晰，整个单元相对完整、独立，具有方向上的一致性，因此，适宜作为一个教学单元进行整体性设计。但教材情境素材较为琐碎，缺乏整体连贯性，与学生日常生活经验联系的紧密度还不够。基于2022版课标要求，在“物质的多样性”主题大概念下，凝练出该单元的相关大概念（见图1），选择与学生生活联系较为密切又富有时代感的“高铁建设中的金属和金属材料”作为单元大情境，对教材单元进行二次开发，重构为“课题1 高铁建设中金属材料的选择” “课题2 高铁建设中金属材料的获取” “课题3 高铁建设中金属材料的保护”和“课题4 我为列车蚀刻车牌”4个课题。将核心知识巧妙地镶嵌在由情境衍生的问题解决任务中，学生在完整的探究与实践情境中，建构起对金属和金属材料较为整体的认识，强化学科观念。大概念统领下的单元结构如图1所示。 2 大概念统整下的单元教学目标 根据2022版课标“学习主题2 物质的性质与应用”中“2.1 物质的多样性”“2.2.3 金属与金属矿物”及“2.4 物质性质的广泛应用”等相关内容要求，结合教材内容分析，在图1所示大概念统领下，结合该主题学业要求和单元情境，以“合课标、可观测和可达成”为目标设计原则，设计该单元教学目标及分课时目标，如表1所示。 3 学情分析 学生在学习本单元时的已有知识经验、可能的学习困难及相应的利用策略如表2所示。 4 单元教学流程 以“高铁建设中的金属和金属材料”为大情境，衍生出4个单元大问题：“问题1高铁建设中如何选择金属材料？”“问题2 这些金属材料从何而来？”“问题3 这些金属需要怎样的保护？”“问题4 如何为列车刻蚀一个心仪的Logo？”。学生在这些问题驱动下，在教师的指导、帮助下，通过对学习资源的主动寻求和利用，在自主探索和互动合作的过程中，不断提出问题、解决问题，从而完成任务并实现知识与意义的建构。单元教学流程见图2。 5 单元教学过程 5.1 课题3 主要教学过程 5.1.1 情境引入 ［资料1］生锈（标注主要成分是Fe2O3·xH2O）的铁轨、较为光亮的车体、高铁弓网系统裸露的铜导线的图片。 ［问题］观察这些图片，你有哪些想法？ ［学生主要回答］（1）铁易生锈，铝、铜不易生锈；（2）想知道为何铁易生锈而铝、铜不易生锈。 5.1.2 任务1 探究铁轨的锈蚀原因和防锈措施 ［资料2］我国沿海地区的铁路，由于酸雨、高温、潮湿、盐雾（主要成分为氯化钠）等影响，钢轨和扣件锈蚀都十分严重。以狮子洋隧道为例，在3年时间内，锈蚀严重的区域，剥落厚度达1mm。 ［活动1］铁生锈条件探究。 问题1：铁在什么条件下会生锈？如何设计实验验证？ ［学生活动表现］学生根据铁锈的成分很快猜出锈蚀因素。铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触，存在两个变量，需要分别验证，开始，大部分学生设计不出探究方案，教师引导学生想“需要几只试管，每只试管除了铁钉还需要放什么”，学生尝试画实验设计图，以“小组讨论—组间分享评价”的形式，选出最优方案。小组完成实验，持续观察一周。 ［教师支持］铁生锈的过程比较缓慢，我们提前1周就让学生按下面的设计方案准备了实验并拍了视频。课上播放视频。 学生观看视频，记录现象，商讨结论，探究过程和结果见图3。 ［活动2］醋酸、氯化钠对铁生锈的影响探究。 问题2：从资料2看，可能是哪些物质加速了金属锈蚀？请用稀醋酸代替酸雨，设计实验验证。 ［学生活动表现］学生认为潮湿、酸雨、盐雾都加速了铁的锈蚀并很快设计出探究方案。学生按方案完成实验，持续观察一周。 ［教师支持］用氧气含量数字传感器演示实验。 学生通过图像中氧气含量变化情况，发现铁制品在水中锈蚀相对缓慢，在食盐水中锈蚀较快，在稀醋酸中锈蚀最快，对