关键问题5：化学教学中如何实施整体教学设计
——从“树木”到“森林”
高考的选择性和高考化学试题的整体性对化学模块教学提出了新的要求。在化学教学中，教师要关注学生的全面发展，关注学生对所学知识和技能的主动建构，关注学生自觉实现学科内知识甚至学科间知识的整合能力，实现对学科知识的整体理解和认识。因此，教师要真正改变教学理念和教学行为，进行整体教学设计。
如何进行整体教学设计？接下来，我们以2011年北京卷第25题为例，进行分析和阐释。
【案例】（2011年北京卷第25题）在温度t1和t2下，X2(g)和H2反应生成HX的平衡常数如下表：
化学方程式 K(t1) K(t2)
F2 H2 2HF 1.8×1036 1.9×1032
Cl2 H2 2HCl 9.7×1012 4.2×1011
Br2 H2 2HBr 5.6×107 9.3×106
I2 H2 2HI 43 34
（1）已知t2﹥t1，HX的生成反应是 反应（填“吸热”或“放热”）。
（2）HX的电子式是 。
（3）共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强，HX共价键的极性由强到弱的顺序是 。
（4）X2都能与H2反应生成HX，用原子结构解释原因： 。
（5）K的变化体现出X2化学性质的递变性，用原子结构解释原因： ，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱。
（6）仅依据K的变化，可以推断出：随着卤素原子核电荷数的增加， （选填字母）。
【答案】（1）放热 （2） （3）HF、HCl、HBr、HI
（4）卤素原子的外层电子数均为7个
（5）同一主族元素，从上到下，原子核外电子层数依次增多
（6）a、d
不难看出，题中提供不同温度下的X2(g)和H2反应生成HX的化学平衡常数的数据，以化学平衡常数作为关联点，将化学平衡常数与化学反应热效应、化学键极性、平衡转化率、 X2化学性质的递变性、 HX的稳定性等知识紧密联系起来，深入考查了学生对化学平衡常数的意义和应用的整体理解，体现了高考化学试题的整体性和综合性。
从教学内容上分析，题中不仅包含“化学平衡常数”这个核心概念，还有反应吸/放热、键的极性、平衡转化率及物质性质等知识与“化学平衡常数”的关系，知识的关联度很高。这充分体现出化学平衡常数在化学教学中的重要地位，它不只是一个定量表征化学反应限度的工具，更是学生认识化学反应、完善认识视角的理论支架，可以和众多知识建立联系，可以判断或比较反应限度大小，可以通过平衡常数随温度变化的趋势反推反应吸放热，可以通过改变反应条件调控反应进行的方向或者平衡移动的方向，从而调控反应等。而这样一个理论支架的建构，从教学目标上看，
学生不仅要对“化学平衡常数”这个概念有清晰、理性的认识，更要学会判断知识关联的角度，能够从化学反应特点出发，有效地整合、关联相关知识，不断完善化学平衡常数的应用和意义的整体建构，并学会利用平衡常数分析和解释相关问题，真正实现学科内知识的整合。
在建立联系的过程中，随着学生对化学平衡常数的认识和理解逐渐深入，学习效果的评价一定也是分层次、逐级发展的。因此，化学模块教学中的整体教学设计，就是要基于模块教学中有内在联系的教学内容，从教学目标的整体架构、教学内容的整合关联和教学评价的完整层级几个角度进行精心设计。
一、对教学目标的整体架构设计
模块课程结构是“分步到位”——同一个主题在不同模块中出现，先学的模块讲概念，只讲“是什么”；下个模块再涉及这个知识点时，讲原理和“为什么”；模块再涉及“怎么用”时，讲应用。这种分模块的课程不仅使学生接受了各自分离的知识体系，还可能使学生的思维方式和方法形成定式，并且带有课程结构的惯性。这会导致学生习惯于从模块的特定角度出发提出问题和观察思考，容易造成教学目标的阶段化和片面化，不利于学生形成对学科的整体认识。因此，化学教师要对课程总体目标、模块目标和每节课的教学目标做好整体架构设计，梳理好它们之间的关系，在教学中引导学生做好积累和铺垫。
1.要从学科目标、模块目标上整体把握和设计课堂教学
教师要关注总体课程目标与化学模块课程目标的关系，既要在主题的引导下开展教学，又能让学生对化学学科有整体性的认知。
2．要确定模块的教学目标以及每节课的教学目标
模块教学目标相对上位而抽象，要进一步将其具体化为每一堂课的教学目标，并要清晰地意识到 ：如何用每一堂课的目标去实现整个模块的目标。
3.要深入理解各模块的主题
与教学目标维度不同，在“主题中心”的维度上，所有的教学活动都应该围绕主题开展，设计上要从模块主题入手，才能避免教学过程由于主题背景的多层次而过于发散。
例如，人教版化学教材中“化学能与电能相互转化”的教学内容，上位的主题是“氧化还原反应”。因此，教师在教学中就要让学生学会运用氧化还原反应原理分析和解释原电池、电解池原理的相关实际应用。而要达到这样的目标，教学中就要引导学生基于氧化还原反应去认识原电池原理和电解原理，帮助学生认识和理解化学反应中能量转化的本质。当然，在不同的教学阶段，关于氧化还原反应的知识要制定不同的教学目标 ：初中义务教育阶段能够从得氧/失氧的角度认识氧化还原反应 ；必修阶段既能够认识到氧化还原反应的本质是电子转移，也能够初步认识到利用氧化还原反应可以实现化学能到电能的直接转化。而在选修模块的电化学基础部分，学生则要深入系统地研究如何利用氧化还原反应来实现化学能到电能的转化（原电池），以及如何利用电能到化学能的转化来实现氧化还原反应（电解池）。教师必须整体设计，整体把握，在教学中充分体现学生对氧化还原反应的认识，逐渐实现“初步认识—明确实质—认识应用—学会应用”的认知能力层级发展过程，才能做到有的放矢。
二、对教学内容的整合组织设计
整体的教学设计中知识的整合问题是模块化教学的难点和关键点。学生能否对所学知识建立关联和整体认识，很大程度上取决于教师对知识体系的整合和加工。整合过程就是教师对教材再加工和再创造的过程。这需要教师有更高、更宽的眼界去统领教材，在教材内容的选择和编排上做出适当调整。
1.要对整个模块的教学进行全面精细的设计
设计既要有“主题中心”的横向交叉，又要对知识进行纵向梳理 ；既要保持主题内容的相对完整，又要维护思维成长过程中内在的逻辑性和知识的系统性 ；既要基于模块的整体教学设计，又要建立各模块之间的有机联系。
例如，从知识层面看，化学选修模块中关于“水溶液中的离子平衡”主题的教学包括三部分内容 ：电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡。而纵观整章，渗透其中的却是学生从微粒角度认识以及分析溶液的视角的变化和深入 ：溶质溶于水，依据电离的程度分为强、弱电解质 ；水的电离平衡使得分析溶液的视角从原来的只关注溶质转向了兼顾溶剂 ；酸碱溶于水及盐类水解导致溶液酸碱性的体现，恰好是溶质与溶剂电离出的微粒相互影响和相互作用的结果 ；难溶电解质的溶解平衡则进一步丰富了学生对溶液体系的认知。因此，整章教学要从整体上进行精心设计，帮助学生建立从微观角度认识水溶液中的离子行为，不断深入从而构建起分析水溶液的科学思维体系。否则，很容易造成学生只学习到一些片面和零碎的知识，而不能对水溶液中离子行为的全貌有一个全面的认识。
2.要对课程内容进行创新性的再组织
模块课程是有模块边界的，所以更要保持相关知识内容必要的连通性，把当前模块中的内容与其他模块相关的内容连接起来，要适度打破原有模块的界限，重新融合成一个新的体系，教会学生解决一类问题的“通性通法”，形成带有普遍性的研究方法和科学态度，能够把所学知识建立在比较宽广的背景上，而不是一旦离开具体的模块背景就失去了驾驭甚至理解问题的能力。
例如，在进行电化学的主题教学时，教师就要从“能量转化”的视角，将学生已掌握的氧化还原反应、化学能与热能、化学能与电能的相互转化等相关内容联系起来，帮助学生理解电化学装置和反应就是把氧化还原反应的氧化反应和还原反应分开进行的，并打破原电池和电解池的界限，帮助学生构建起统一的电化学认知模型，教会学生从装置维度上分析离子导体、电子导体、得失电子场所，从原理维度上分析物质变化、微粒运动和宏观现象。这样，无论是熟悉还是陌生，无论是从原理分析还是进行装置设计，学生都有解决问题的抓手和思路支撑。
3.要从模块的整体上对教学进行设计
教学设计不再以“一节课”为基本单位，而是以模块为基本单位。教师不仅要考虑每节课怎么上，更要考虑整个模块怎么上，包括这节课在模块中的作用等，重视课与课的前后联系。教师在进行模块教学时就设计好学生的复习和知识点的整合链接，帮助和引导学生实现知识体系的构建，避免学生在掌握知识上无重点和顾此失彼。
三、对教学评价的完整层级设计
模块化课程是“主题中心”，需要注重培养学生整体思考和解决问题的综合能力，注重学生运用已有知识和方法综合分析生活、生产中实际问题的能力，让学生能够将“实际问题”转变为“化学问题”，学会理论联系实际，科学分析评价与化学有关的实际问题。因此，教学评价要有层级性，既要关注学生在知识和能力方面的收获，更要关注学生在过程、方法、情感态度及价值观方面的收获。
首先，教学中要注意引导学生完善认识化学科学的视角，让学生能够深刻理解化学的学科价值和社会价值，理解化学与社会进步、科技发展、环境保护、资源利用等之间的关系，认识化学对社会发展的重大贡献。让学生在化学前沿科技的展示中、在辨析化学变化中感受化学的科技力量，体会化学知识和化学研究思路对于解决众多社会发展问题的战略意义。
其次，教学中要关注学生严谨求实的科学态度，提高其积极参与解决化学问题的社会责任感。模块化课程的模块与模块之间并不是一种纯粹的逻辑关联，而是以问题或主题线索进行内容链接的，教师要对化学科技信息具有较高的敏感度，能够迅速、准确地获取新信息，有效地把各种科技新信息纳入教学实际中，不断把理论联系实际的教学资源引入教学中，把生活、生产中与教学目标相关的事例纳入课堂教学中（如化学科技前沿的成果、资源的开发和利用、环境保护污染治理的新进展等），通过引导学生运用已有的化学知识和方法综合分析与化学有关的实际问题，能有效地对信息进行选择、分析和解释，使学生具备联系当代科技和社会发展实际综合运用化学知识的能力，使得化学模块教学紧跟社会和科技发展需要。
后，教学中始终要把情感、态度、价值观教育纳入到化学教学中，重视立德树人教育，陶冶学生情操。教学中坚持科学教育与人文教育的相互渗透，始终贯穿现实社会生活、生产实际，提升学科知识的文化内涵和价值取向，在课堂教学中做到教学与教育的统一。
化学模块化教学的整体设计既要考虑同一模块中不同主题间的知识逻辑关系，也要思考不同模块间相同主题教学内容的知识能力层级进阶 ；既要关注学生的学科综合甚至跨学科综合能力以及综合素养的提升，也要关注学生的科学精神、科学态度和社会责任感的培养。因此，从学科目标、模块目标上，要整体把握和设计课堂教学 ；从教学内容上，要基于模块的整体教学设计，建立各模块之间的有机联系 ；从评价导向上，要引导理论联系实际，紧密结合现代社会和科技的发展，重视立德树人教育，陶冶学生情操。只有做到这些，才能在“分步到位、螺旋上升”的教学中，引导学生从以往只关注“树木”、孤立的知识或能力的学习效果，转向关注“森林”，帮助学生形成对化学知识的整体认知、综合分析和整体运用的能力，真正体现模块化教学的意义和价值。