促进知识理解的初中化学单元作业设计

郑雪珍　肖雪红　江昌标

摘要：“双减”政策背景下，亟须提高作业的有效性，发挥作业应有的作用。通过设计单元巩固性、拓展性、实践性等作业，促进学生知识理解，形成结构性、系统性知识，解决各单元学习问题的思路方法，发展学生学科核心素养。本文以“应用广泛的酸、碱、盐”单元为例，开展基于知识理解的结构化单元作业设计。

关键词：初中化学；知识理解；核心素养；单元作业设计

文章编号：1008-0546（2023）08-0025-04   中图分类号：G632.41   文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.08.005

一、单元内容分析与作业目标设计

1.单元内容分析

沪科版九年级化学教材“应用广泛的酸、碱、盐”单元，主要知识涵盖溶液的酸碱性、酸碱盐的性质、用途及转化、中和反应、金属活动性顺序、复分解反应等内容。教材把分散在前面各章节学习的有关酸碱盐知识和物质性质、变化、反应类型，进行结构化、系统化总结，并概述酸、碱、盐各类物质的性质、变化、用途，形成化学观念，培养学生分析、比较、归纳、概括等能力。

本单元内容的教学应促使学生初步形成酸、碱、盐结构性知识体系，分类认识身边的化学物质，形成“结构决定性质，性质决定用途”的“构、性、用”观念，以及同类物质具有结构、性质相似性和在一定条件下各类物质相互转化的观念。引导学生认识酸碱性对人体健康、农作物生长的重要性，通过酸碱性调控，更好地为人类生产、生活服务的责任和意识。

2.单元作业目标设计

通过整体性优化单元作业，充分发挥单元作业的巩固性、拓展性、探究性等功能，提升学生的学科核心素养。[1]同时，促进学生进一步理解酸碱盐性质以及相互之间的关系，使化学知识系统化、结构化、功能化，[2]提高学生综合应用知识解决问题的能力，促进化学学科核心素养的发展。其中，巩固性作业侧重于复习巩固学生对溶液酸碱性以及化学测量、物质性质和应用，物质检验、鉴别、除杂、分离、金属活动性，微观模型图表征知识等基本知识和能力的认识、理解和应用；拓展性作业侧重于对曲线坐标图知识、标签信息题、微粒运动、推断题和气体的制取等知识、能力的迁移应用与创新；探究性作业针对碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠的性质开展综合性探究，通过实践性作业，培养学生的合作学习能力，观察与动手等综合能力。

基于上述分析，我们设计了“应用广泛的酸、碱、盐”单元作业目标，如表1所示。

二、单元作业设计要求

单元作业设计和测评必须依据《义务教育化学课程标准（2022年版》和教育部《关于加强初中学业水平考试命题工作的意见》的要求，落实立德树人根本任务，引导教学方向，培养学生的综合能力和素质，促进学生全面发展。[3]因此，作业设计必须要聚焦核心素养，培养学生必备知识和关键能力，实现教育价值和功能。

1.创设真实情境，开展问题探究

在作业设计时，应结合教学内容，联系贴近学生具体的生活、生产实际问题，创设真实问题的情境，激发学习兴趣，促进学生知识理解和应用，建构结构化知识，形成从化学视角思考问题、解决问题的思路和方法。

例如，在日常生活中如何正确使用和保存洁厕灵？钡餐透视能否服用碳酸钡？能否用铁桶盛装农药波尔多液？烘焙糕点时加入适量小苏打的作用是什么？月季花喜爱酸性土壤，最好施用溶液pH 为多少的氮肥？铵态氮肥如何使用和保存？酸性土壤如何改良等问题讨论。

设计上述巩固性作业，让学生充分关注化学与生产生活实际的联系，体会到化学的实用价值和学科魅力，并在解决实际问题的过程中提升关键能力，形成正确的价值观，达到“教真实的化学，学有用的知识”的目的和功效。

2.拓展生活素材，设计探究实验

科学探究与实践是经历实验探究，基于学科和跨学科实践活动形成的学习能力，是综合运用化学等学科的知识和方法的能力和品格。[1]以日常生活中或者平时实验中学生熟悉的一些物质，设计探究性实验家庭作业，深度认识理解酸碱盐性质和用途，促进学生知识理解应用，培养探究能力。

如设计拓展性作业，让学生在家中探究紫甘蓝能否作酸碱指示剂？

教师通过导学案引导学生明确实验目的，根据实验原理设计实验方案，开展实验，观察实验现象，分析证据，推測解释结论等。学生通过自制紫甘蓝酸碱指示剂，观察紫甘蓝汁液在醋、苏打水、肥皂水、水和食盐水中显示的颜色，深刻认识酸碱指示剂与酸或者碱溶液发生的化学变化，掌握实验探究的一般思路与基本方法。

3.依托核心知识，形成化学观念思想

化学观念是认识物质及其变化和解决实际问题的基础。[1]化学核心知识是形成化学观念的载体，形成化学观念不仅需要学生能够记忆概念、规律，还要在情境中体会化学知识的运用，加深对化学概念、规律的理解。

（1）依托核心知识，形成“构、性、用”观念

学生通过了解溶液的酸碱性、常见酸碱盐的性质，分析比较和归纳各类物质的共性，然后从组成上探析物质共性的原因，预测同类物质的基本性质，形成同类物质一般具有结构相似，性质相似等观念。如酸的水溶液中阳离子全部是H+，碱的水溶液中阴离子全部是 OH－，因而酸、碱各具有相似的化学性质。在学习常见酸碱盐时，运用酸碱盐知识解决实际问题时，应从物质结构入手，分类认识它们的性质，了解它们的用途，最终形成“构、性、用”学科观念及解决生产、生活和科研中的实际问题的思路方法。

例如，下列物质的性质与用途是否匹配：石墨质软，可作电池的电极材料；酒精具有可燃性，可作燃料；活性炭具有吸附性，可用于脱色制白糖；氢氧化钠能与盐酸反应，可以治疗胃酸过多。

这些问题，需要学生熟悉石墨质软具有导电性，适合作铅笔知识，但不能作为电极，因为作电极是利用其具有导电性而不是质软性；酒精具有可燃性可以作燃料；活性炭结构疏松多孔，具有很强的吸附性，可作白糖脱色剂；氢氧化钠具有腐蚀性，不可以治疗胃酸过多。通过“物质性质与用途”匹配性作业练习，培养了学生分析、比较、推断能力，明确了常见物质的性质及用途的对应关系，深入理解了有关物质的性质和用途，深化了“性质决定用途、用途反映性质”的核心观念。

（2）设计化学三重表征作业，促进核心知识理解

化学学科区别于其他学科的思维特点是：为了认识物质的变化、性质，一般先从宏观实验化学事实入手，再从微观角度认识化学反应的实质，运用化学符号进行表征，深入理解运用。因此，应该充分设计化学表征巩固性、拓展性作业，引导学生从宏观、微观、符号视角分析和解决反应中的有关问题，理解反应的本质，形成化学学科观念和能力。

在氢氧化钠溶液中，滴入几滴无色酚酞后，溶液变红，再将稀盐酸滴入该红色溶液中直至溶液变成无色。其溶液中微观离子变化如图1所示。问：

①反应后溶液pH是否等于7？

②反应后溶液中是否仅有Na+和Cl-？

③写出该反应的化学方程式；

④该反应本质是否是H+和OH-反应生成了水？

⑤分析反应前后该溶液中元素的种类、离子的种类和数目变化情况。

解决上述问题，学生需要掌握物质类别和性质，了解中和反应特征，能够从微观角度分析理解其中的变化，知道溶液中离子的反应特点和规律，知道溶液酸碱性的变化情况等知识。同时，理解元素符号、化学式、化学方程式表示方法和意义，认识中和反应的实质，形成独特的化学表征思维方式。

（3）设计推断题作业，强化物质分类观和转化观

分类观、变化观是重要的化学学科的核心观念。学生凭借物质的类别，往往可以类比推测物质的性质，了解物质的性质变化，研究物质的制备等问题。因此，建立物质“类别→性质→变化”核心概念思维模型，是学习知识和解决问题的重要方法。[1]因此，通过物质的转化建立物质间的关系图，完善一种物质到一类物质的认识，逐步形成物质的转化是有条件的、有规律、有价值的观念。

甲、乙、丙、丁是常见的四种化学物质，它们均含有同一种元素。其中甲和乙两物质的组成元素相同，乙可用于人工降雨，丙是石灰石，其主要成分是碳酸钙，常温下，丁是呈液态的常见氧化物。它们之间在一定条件下，可以发生如图2所示的相互转化关系。请推测甲的化学式为；乙→丁的化学方程式为；丙→丁的化学方程式为。

根据物质的性质及其相互转换关系推测物质，需要学生熟悉各类物质的化学性质及其转化，学会分析和推理。从题干信息可知，乙是干冰，即二氧化碳；丙是碳酸钙；丁常温下呈液态的常见氧化物为水。据此，可以推测出甲的化学式为 CO，乙→丁，丙→丁的

化学方程式分别为 CO2+Ca（OH）2CaCO3↓+ H2O； CaCO3+2HCl CaCl2+ H2O+ CO2↑。

通过适当的推断题练习和归纳整理，掌握各类物质之间的相互关系，形成系统化、结构化知识，培养分析论证推理等能力。

（4）设计“控制变量和对比实验”作业，培养学生学科学习方法

“控制变量，对比实验”是化学学科重要的实验探究方法。因此，设计综合性、巩固性作业，让学生探究问题，掌握“控制变量，对比实验”的解题思路和方法，解决化学实际问题，形成规律性等认识，具有重要意义。

例如，某实验小组取等体积、等浓度的稀硫酸分别与等质量片状镁、锌、铁金属反应，探究在相同条件下，金属与酸反应的规律，用温度传感器测得反应温度变化曲线如图3所示。

①为什么要取等体积、等浓度的稀硫酸参加反应？

②分析反应中温度升高的原因。

③根据曲线总结出金属活动性的相关规律。

学生必须掌握实验设计“控制变量，对比实验”原则，在有多个变量的反应中，保持1个自变量，才能够对比出实验中因变量的关系。因此，取等体积、等浓度的稀硫酸与等质量、片状的金属反应，才能保证单一自变量。根据温度传感器测量出反应温度变化曲线可知：上述三种金属与稀硫酸反应，均为放热反应，反应后溶液温度逐渐升高。其中镁与稀硫酸反应放出的热量最多，溶液温度最高，锌和铁与稀硫酸反应放出热量依次降低，溶液温度也依次降低，所以相同条件下，金属越活泼与酸反应放出的热量越多。

通过上述作业，加深了对“控制变量和对比实验”方法的理解，提高了图像分析应用、证据推理及模型认知的能力。

（4）发展科学思维，强化创新意识

在解决化学问题中运用科学方法，形成的质疑批判能力和创新意识。[1]教师在设计单元作业时，可以结合实验事实和数据，以装置图、表格、坐标图等形式，让学生运用分析、比较、综合、归納等方法学习。还可以设计一些开放性探究性作业，鼓励学生从不同的角度进行探究，引导学生分析、比较、评价实验方案，选取最优方案。

例如，让学生设计实验方案，验证长期敞口存放的氢氧化钠溶液是否变质。考查学生理解题意，实质考查碱类及碳酸盐的性质，才能够设计实验方案、评价实验方案、进行实验验证。通过实验作业，培养学生具备物质转化观，提高分析推理论证能力、开放性思维能力。

三、教学总结与反思

设计单元作业是初中化学教学中不可缺少的环节，也是学生巩固知识、提升能力和发展学科核心素养的重要途径。通过设计单元巩固性作业、拓展性作业、探究性作业及实践性作业，及时发现并纠正单元学习过程中存在的问题，拓展学生知识视野，培养探究能力；同时，开展探究性实验和综合性、实践性作业，培养学生综合素质和学科核心素养，从而提高单元复习的效率。

通过单元作业设计，引导学生梳理单元内容知识，促进知识关联，理解核心知识概念，形成结构性系统性网络知识，培养学生分析、比较、归纳、分类的能力和落实学科核心素养。

单元作业设计，是帮助学生巩固知识，拓展视野，提升能力，落实立德树人，发展学科核心素养的一个重要途径。需要教师精心、高效和创新性地设计单元作业，通过“巩固性、拓展性、探究性和实践性作业”的练习，立德树人，发展学生必备品格和关键学习能力。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]张笑言，郑长龙.基于学科理解的学习任务设计策略[J].化学教育（中英文），2021，12（9）：41-44.

[3]中华人民共和国教育部.关于加强初中学业水平考试命题工作的意见.教基[2019]15号[N]，2019-11-20.