1、*广东省基础教育教研基地(2 0 2 1-2 0 2 3);广东省教育研究院“新时代广东省中学化学深度学习教改实验”基地“中学化学深度学习区域推进的实践研究”(证书编号:2 0 G D J Y-A 0 0 3);全国教育科学规划教育部重点课题“指向核心素养的中学化学深度学习教学评价研究”(D HA 2 1 0 3 4 7)*通信联系人,E-m a i l:1 1 5 2 0 3 7 8 8 6 q q.c o m学科大概念统领下基于真实情境的“合成高分子”单元教学*王 玲1 邢东阳1 郭晓琴2 蔡丹菊1 王怀文3*曾仲献4(1.佛山市南海区南海中学 广东佛山 5 2 8 2 1 1;2.佛山市
2、南海区南执高级中学 广东佛山 5 2 8 2 1 1;3.佛山市教育局教学研究室 广东佛山 5 2 8 2 0 0;4.佛山市南海区教育发展研究中心 广东佛山 5 2 8 2 0 0)摘要 通过新旧课标与教材的对比分析,在大概念的统领下,确定“合成高分子”的教学目标以及认识方式。以“结构决定性质,性质决定用途”大概念统领单元教学,围绕教学目标选择新冠疫情下的“防病毒口罩”为情境,在真实问题的解决过程中发展学生认识合成高分子的基本思路,促进学生化学学科核心素养的发展。关键词 单元教学 大概念 高分子 高分子材料D O I:1 0.1 3 8 8 4/j.1 0 0 3-3 8 0 7 h x j
3、 y.2 0 2 2 0 5 0 1 0 6 通过中国知网文献检索发现:对“合成高分子”的研究,有指向具体章节内容的1-5,也有进行单元教学设计与实践的6-7,还有高三复习的8,但以化学学科核心素养引领下的大概念单元教学极少。学科大概念是指向具体学科知识背后的更为本质、更为核心的概念或思想,它使学科知识间的联系更为紧密,具备更强的促进学科核心素养培养的功能。以大概念为统领进行教材单元教学,有利于教师把握教学内容的本质和关键,让具体内容的学习服务于学科核心素养的发展9。本研究以新冠疫情下的“防病毒口罩”为情境,基于“结构决定性质,性质决定用途”大概念统领分析教学内容、确定单元教学架构,围绕大概念
4、系统规划进阶式教学目标,通过挑战性学习任务,将具体知识的学习融入真实的情境,促使学生结构化知识的形成,落实学科核心素养。1 单元教学内容分析 1.1 新旧课标对比分析“合成高分子”教材单元 普通高中化学课程标准(2 0 1 7年版2 0 2 0年修订)(以下简称新课标)与 普通高中化学课程标准(实验)对比如表1所示。通过表1可以看出合成高分子的核心知识基本不变,变化的是认识知识的角度和方式,凸显结构特征的分析和知识的应用价值。新课标明确提出注重联系生活、生产实际,从实际情境中引入合成高分子,并提出与真实情境相关的问题,使学生通过实际问题的解决认识合成高分子的结构、性质与应用1 0。表1 合成高
5、分子单元课标对比分析T a b l e 1 C o m p a r a t i v e a n a l y s i s o f c u r r i c u l u m s t a n d a r d s o f t h e u n i t s y n t h e t i c p o l y m e r s2 0 0 3年版课标(实验版)2 0 1 7年版2 0 2 0年修订内容标准内容要求学业要求1.能举例说明合成高分子的组成与结构特点,能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。2.能说明加聚反应和缩聚反应的特点。3.举例说明新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用,讨论有机合成在
6、发展经济、提高生活质量方面的贡献1.了解聚合物的组成与结构特点,认识单体和单体单元及其与聚合物结构的关系。了解加聚反应和缩聚反应的特点。2.认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点,了解新型高分子材料的优异性能及其在高新科技领域中的应用1.能对单体和高分子进行互相推断,写出典型的加聚反应和缩聚反应的化学方程式。能综合应用有关知识分析和设计高分子的合成路线。2.能举例说明塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点,能列举重要的合成高分子化合物,说明它们在材料领域中的应用。3.能参与材料选择与使用、垃圾处理等社会性议题的讨论,并做出有科学依据的判断、评价和决策962 0 2 3年第4 4卷第5期
7、 化 学 教 育(中英文)(h t t p:/w w w.h x j y.c h e m s o c.o r g.c n)1.2 新旧教材对比分析明确教材的变化、深入分析变化的原因对设计教学具有重要的指导作用。对比不同时期人教版和鲁科版“合成高分子”的节标题和新增栏目,如表2所示。与2 0 0 7年版教材相比2 0 1 9年人教版和鲁科版教材的节标题变化均不大,但教学内容呈现形式更加科学优化,凸显从化学键和官能团的视角认识合成高分子的聚合反应,重视知识之间的类比迁移和高分子材料的应用。2 0 1 9年人教版将酚醛树脂的制备实验和高吸水性树脂的吸水实验都做了调整,非常重视开展高水平的探究活动,外
8、显有机合成与功能高分子性质的基本认知思路,引导学生从反应条件控制与结构决定性质的视角认识高分子。2 0 1 9年鲁科版教材内容变化较大的是适度强化了“高分子化学反应”的内容,深化可以通过高分子“接枝”“修饰”等高分子反应对高分子进行改性,为合成丰富多样的高分子材料提供了新思路,拓展学生的认识视野。表2 合成高分子单元教材对比分析T a b l e 2 C o m p a r a t i v e a n a l y s i s o f t e x t b o o k s m a t e r i a l s o f s y n t h e t i c p o l y m e r s2 0 0 7年
9、人教版2 0 2 0年人教版2 0 0 7年鲁科版2 0 2 0年鲁科版第五章 进入合成有机高分子化合物的时代1.合成高分子化合物的基本方法2.应用广泛的高分子材料3.功能高分子材料归纳与整理第五章 合成高分子1.合成高分子的基本方法 科学史话 高分子科学的奠基人 施陶丁格2.高分子材料 科学-技术-社会 聚氯乙烯薄膜能用于食品包装吗?科学-技术-社会 可降解高分子 研究与实践 海水淡化整理与提升第三章 有机合成及其应用 合成高分子化合物1.合成高分子化合物1.1高分子化合物1.2高分子化学反应1.3合成高分子材料第三章 有机合成及其应用 合成高分子化合物3.合成高分子化合物3.1 高分子化合
10、物概述 知识支持 结构单元与聚合度 3.2 高分子化合物的合成 聚合反应 资料在线 斯陶丁格与高分子科学3.3 高分子化学反应3.4 合成高分子材料 资料在线万能胶 环氧树脂黏合剂 1.3 大概念统摄下的单元教学主题“合成高分子”是高中化学 选择性必修3第五章的教学内容,初中教材简单介绍了高分子的一般概念,描述了高分子材料在生产和生活中的应用。必修教材在介绍乙烯聚合反应的基础上,引入了高分子的结构,引导学生从结构的角度初步理解材料的性质。本章在此基础上,较为全面系统地介绍合成高分子的基本方法和各类高分子材料。教材在介绍生物大分子之后引入合成高分子,充分体现有机化学在利用自然资源、创造美好生活方
11、面的重大贡献,突出化学的应用价值,培养学生的社会责任1 1。参考王春8等“促进高中学生有机化学素养发展的复习课教学活动设计”、2 0 1 9年人教版整理与提升中“高分子的合成方法与高分子材料”和鲁科版本章自我评价中“核心素养发展重点”,归纳认识合成高分子的基本思路,如图1所示。F i g.1 B a s i c i d e a o f u n d e r s t a n d i n g s y n t h e t i c h i g h p o l y m e r 图1 认识合成高分子的基本思路 如何从化学键、官能团和结构特征的视角深化对合成高分子化合物的理解,需要发挥大概念的统07化 学 教
12、 育(中英文)(h t t p:/w w w.h x j y.c h e m s o c.o r g.c n)2 0 2 3年第4 4卷第5期摄作用,新课标1 0重视以学科大概念为核心,使课程内容结构化,以主题为引领,使课程内容情境化,促进学科核心素养的落实,何彩霞9指出“在当前素养为本、深化课程改革的背景下,以学科大概念为抓手展开单元教学被认为是学科核心素养落地的重要途径”,基于结构、性质、应用相互关系的认识思路能够统摄合成高分子单元的学习,其单元架构如图2所示。F i g.2 T h e b i g i d e a g u i d i n g t h e u n i t s t r u c
13、 t u r e o f s y n t h e t i c p o l y m e r k n o w l e d g e图2 大概念统领合成高分子知识的单元架构2 单元教学目标与课时拆解2.1 单元教学目标 大概念统领合成高分子的知识结构,以新冠疫情中的高分子材料为主题情境,整体规划本单元的知识学习顺序为:合成高分子的基本方法通用高分子材料功能高分子寻找更理想的高分子材料;从官能团和化学键的视角建立单体与高分子之间的联系;从用途反映性质,性质反映结构的思维模型建立通用高分子的结构特点与用途之间的关联;利用结构决定性质的学科思想,预测设计合成功能高分子;通过高分子材料使用带来的环境问题,利用
14、化学知识为工具寻找更理想的高分子材料,树立源于自然、归于自然的绿色化学理念。详细的课时安排与教学目标见表3。表3 合成高分子单元课时安排T a b l e 3 L e s s o n s c h e d u l e o f t h e u n i t o f s y n t h e t i c p o l y m e r s课时安排教学目标承载的核心概念课时1:合成高分子的基本方法1.通过对无纺布的辨识与探析,认识工艺不同可获得纤维结构不同的高分子材料。2.通过合成聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等方程式的书写,认识聚合反应的微观本质,认识单体、链节与高分子结构的关系,构建聚合反应的一般思路,通过
15、分析聚合物的结构特征推测相应的单体基于官能团、化学键的视角建立单体与聚合物之间的相互关系课时2:通用高分子材料1.通过对口罩辅料的辨识,了解通用高分子主要分为塑料、合成纤维、合成橡胶。2.通过聚乙烯塑料性能的不同,认识高分子有线型、支链型和网状结构,拓展并完善有机物结构、性质和应用的认识。3.通过合成酚醛树脂的实验探究,深化“化学反应是可以控制的”化学观念聚合反应的单体结构特征与加工工艺不同可获得结构不同的高分子化合物课时3:合成功能高分子1.了解可以通过化学修饰改性或交联共聚生产出亲水性、高吸水性等特殊功能的高分子材料,拓展高分子合成的新视角。2.通过不同材料吸水性能的对比实验,体会通过分析
16、微观结构解释化学性质的思路;体验功能导向的高分子材料合成的价值,感受有机合成在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面的重要贡献可以通过官能团、结构的变化改变高分子化合物的性质,合成新型高分子材料课时4:寻找并合成可降解高分子1.通过展示口罩过度使用带来的环境问题,认识寻找更理想的口罩原材料刻不容缓。2.通过对易降解高分子结构的分析,认识含酯基、羟基或羰基等官能团的高分子材料易被微生物降解。3.通过科学文献报道P B A T 1 2 有望成为新型可降解口罩的原料,设计合成石油基高分子材料 P B A T的路线,深化有机合成路线的分析与设计。4.通过分析石油基高分子材料的不足,认识研究新型生物基化学纤维的重要意义,落实学科价值与社会责任核心素养从官能团、化学键及结构的视角寻找并合成理想的高分子原材料172 0 2 3年第4 4卷第5期 化 学 教 育(中英文)(h t t p:/w w w.h x j y.c h e m s o c.o r g.c n)2.2 进阶式课时拆解高分子单元教学设计重点关注系统化和梯度化的学习任务,在针对能力要素发展的学习任务设计中,从“观察理解型任务”
