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1、不同尺度视域下的新冠检测与治疗宣城市第二中学沈兆兵魏陈刘芳吴宣东张保定盛俭发教学内容基本信息学科化学实施年级高三课程标准模块选择性必修模块2主题2：微粒间的相互作用与物质的性质主题3：研究物质结构的方法与价值选择性必修模块3主题2：姓及其衍生物的性质与应用主题3：生物大分子及合成高分子选修系列3主题2：作为交叉学科的化学使用的教材人教版选择性必修2；选择性必修3单元名称不同尺度视域下的新冠检测与治疗单元课时3引领性学习主题【研读课标找到依据】近年世界各地爆发的新型冠状病毒肺炎（CorOnaVirUSDiSeaSe2019,COVID-19）对人类生命健康和国家经济发展造成了巨大威胁，如何快速准
2、确地识别感染者是疫情防控的关键。化学作为推动人类社会可持续发展的重要力量，在应对这一突发公共安全事件中有着不可替代的作用。本单元选择这一真实的社会科学性议题，结合普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）的相关内容，以新冠病毒检测和治疗药物所涉及的物质（超分子、生物大分子、配合物）为“明线”，以超分子、大分子、原子等不同尺度视角认识物质结构及其意义为“暗线”。同时联系生物学科强调的“结构与功能观”，进行跨学科综合，确立“结构决定性质，性质决定功能”这一单元大概念，整合不同学科、不同模块的资源，确定本单元学习主题为“不同尺度视域下的新冠检测与治疗”。具体涉及课程标准中相关要求如下。选择性
3、必修模块2物质结构与性质主题2：微粒间的相互作用与物质的性质【内容要求】2.1微粒间的相互作用：知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征，了解配位化合物的存在与应用。认识分子间存在相互作用，知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力。【学业要求】能说出微粒间作用（配位键等）的主要类型、特征和实质；能运用配位键等模型，解释配合物等物质的某些典型性质；能从微粒的空间排布及其相互作用的角度对生产、生活、科学研究中的简单案例进行分析，举例说明物质结构研究的应用价值，如配合物在生物、化学等领域的广泛应用。主题3：研究物质结构的方法与价值【内容要求】3.1物质结构的探索是无止境的：了解人类探索物质
4、结构的过程，认同“物质结构的探索是无止境的”观点，了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。3.3研究物质结构的价值：初步认识物质结构与性质之间的关系，了解生命科学中许多重大问题的解决均需要物质结构理论与分析测试技术的支持。【学业要求】能举例说明物质在原子、分子、超分子、聚集态等不同尺度上的结构特点对物质性质的影响，能举例说明结构研究对于发现、制备新物质的作用。选择性必修模块3有机化学基础主题2：危及其衍生物的性质与应用2. 3有机反应类型与有机合成：认识加成、取代等反应的特点和规律，了解有机反应类型和有机化合物组成结构特点的关系。主题3：生物大分子及合成高分子【内容要求】2.1
5、聚合物的结构特点：了解聚合物的组成与结构特点，认识单体和单体单元（链节）及其与聚合物结构的关系。了解缩聚反应的特点。3. 2生物大分子：了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识人工合成核酸的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。【学业要求】能辨识核糖核酸、脱氯核糖核酸中的磷脂键，能基于氢键分析碱基的配对原理。能说明核糖核酸、脱氧核糖核酸对于生命遗传的意义。选修系列3发展中的化学科学主题2：作为交叉学科的化学【内容要求】围绕材料与化学生物学、大分子及超分子等具有学科交叉特点的现代化学研究重要领域，选取反映学科发展前沿、激发学生学习兴趣的研究案例，引导学生体会这些研究案例的
6、研究思路与方法；生物大分子的合成、操纵与化学干预；重大疾病治疗的药物先导发现和靶点识别。【学业要求】通过对化学研究进展的进一步了解，体验现代化学发展的面貌和方向，增进对化学科学的整体感知，提升研究化学的潜能。能通过举例的方式描述化学科学研究的主要领域、重要成果和新进展，能说明解决某个前沿问题的研究思路与方法，能描述化学前沿研究的进展。【梳理教材准确定位】普通高中化学课程是课标内容的主要表征形式，通过梳理教材，明确了本单元在物质结构与性质教学中对学生大概念的建构的作用。在模块2课程中，分别从原子、分子、巨分子（晶体）水平上帮助学生构建认识物质构成的规律，以微粒之间不同的作用力为线索，侧重研究不同
7、类型物质的有关性质，从而丰富学生物质结构知识。模块2第一章介绍原子结构与性质、第二章分子结构与性质、第三章晶体结构与性质。原子结构主要从原子核外电子运动状态分析原子结构特点和电子排布规律，使学生明白电离能、电负性的含义，注重帮助学生建立基于“位”“构”“性”关系的系统思维框架；分子结构和晶体结构主要从微粒的种类及微粒之间的相互作用认识物质性质与微观结构的关系。课标中提到对“超分子”的要求：“了解人类探索物质结构的过程，认同物质结构的探索是无止境的观点，了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义”。并要求学生“能举例说明物质在原子、分子、超分子等不同尺度上的结构特点对物质性质的影响，物
8、质结构与性质最后一节“配合物与超分子”，其中阐述了超分子的定义，介绍了“杯酚+CJ和“冠酸+碱金属离子”2种类型超分子,这是在我国中学化学课程标准和教材中首次介绍超分子、分子识别和自组装。配合物与超分子安排在物质结构与性质最后一节学习，其好处就是学生对于不同尺度的微粒及微粒之间的相互作用己经有了系统的了解。模块3课程为有机化学基础，第一章介绍有机物结构特点与研究方法、第二章烧、第三章煌的衍生物。通过这三章的学习，帮助学生建立起对从有机物结构、官能团角度认识有机物性质的学习思路。核酸安排在本课程第四章，其与前面所学的一般有机化合物相比，具有相对分子量较大，含有多种官能团，结构复杂的特点。同时在生
9、物学中，同学们已经了解到生物体中普遍存在的有机化合物是生命活动的物质基础。因而探讨核酸的组成与结构，并在此基础上认识核酸的性质与功能的关系,将有助于学生在分子水平上深入认识生命现象的化学本质，体会化学在生命科学发展中所起的重要作用。本单元教学内容，分别选取了新冠病毒检测中的物质（抗原与抗体形成的超分子、核酸大分子），治疗新冠药物中的配合物（原子），从三种不同尺度的视域下分析与新冠肺炎检测与治疗有关的物质，明确“结构决定性质、性质决定功能”的大概念思想。核心素养的发展离不开核心知识的支持，课堂教学同样离不开核心知识的建构。通过梳理教材明确教学中的核心知识是单元教学设计必不可少的一步。本单元知识跨
10、度比较大，有学科内选择性必修2、选择性必修3和选修3的内容，也有学科间涉及生物学科的知识，其图1配合物与超分子在选择性必修2中的位置图2核酸在选择性必修3中的位置【单元知识层级】本单元教学中涉及的超分子、核酸、配合物知识与生物学知识之间有交叉，在组织教学时，可以从物质的组成出发，分析微粒之间的相互作用，进而影响物质结构，从而达到结构决定性质，性质决定功能的学习思维模式，形成对于物质结构与性质这一模块的结构化认知。不同尺度视域下的新冠检测与治疗单元知识层级学科素养（大概念）核心概念知识块知识点【了解学情有的放矢】为了更好的了解学生进入本单元学习前的认识水平，我们选取宣城中学，宜城二中，宣城三中的
11、346名学生高三学生进行问卷调查，实际发放问卷346份，最终有效问卷320份。通过对高三学生的调查问卷发现，约95%的学生知道可以用核酸检测的方法检测新冠病毒，只有40%的学生知道抗原检测，还有10%左右的学生知道其他检测方法，并且约90%的学生表示对新冠病毒的检测与治疗很感兴趣。图3学生对于Q新冠的检测与治疗课题兴趣的调态图4学生列举新冠病毒的检测方法新冠的检测与治疗这一情境线能引起学生一定的态度体验，推动学生的认知建构活动。致力于让学生在大单元体系下，以一条学习主线经历知识与技能的学习、迁移应用、巩固提升等学习过程。学生处于持续的真实情境，能提高学习兴趣，满足自主需求、能力培养需求、亲切感
12、需求。让学生在情境线中理解大概念，解决大问题，完成大活动，循序渐进，合理开展探究，改善知识碎片化、综合能力较弱的问题，实现素养的提升。本单元教学面对的学生为高三学生，他们已经完成了选择性必修2、3的学习，初步具有结构决定性质的分析能力，能识别有机化合物中官能团（醛基、羟基、酯基等），共价键的类型（。键和n键）和极性，掌握了取代、加成和聚合反应的特点；能识别组成大分子的单体和单体单元；同时在生物学中学习了特异性结合及结合后表现出来的功能，初步了解核昔酸、DNA的结构及主要功能；知道叶绿素、血红素的结构及功能。但是，通过调研，发现他们学习中存在的主要隙碍有：（1）学生认识的生物学上能特异性结合的分
13、子有很多，如DNA,酶和底物，磷脂双分子层等，但并不知道它们就是超分子。学生对于超分子的概念与特征以及特异性结合的原理知之甚少,需要进一步培养他们宏观辨识与微观探析素养。学前对超分子的了解100%建特芹性结合0B分子图5学生对F超分子认识的调查结果（2）学生在生物学上初步了解核甘酸、DNA的结构，但对磷酸、戊糖和碱基究竟以何种方式结合为多聚核甘酸大分子比较陌生，戊糖在核甘酸中为何呈现的是环状，DNA中两条聚核甘酸链为什么碱基排在内侧、对A与T、G与C配对方式也有疑问，需要进一步从化学角度培养学生宏观辨识与微观探析素养。学前关于核酸的了解JLHJWiI不虬在内侧的原因DNA 为何呈现坏状？ 度在
14、甘柬中 多昔R Ms度临纶枸式 IK酸站构DNA构 修音酸结构图6学生对于核酸结构认识的调查结果（3）学生己经知晓配位键成键的原因、能识别简单配合物，但对于结构复杂的配合物还不具备有效的分析能力。学前关于配位键与配合物的了解图7学生对于配合物认识的调查结果基于教学内容与学生学习情况分析,本单元选择新冠的检测与治疗为单元整体教学的学习主题。【创设情境提炼问题】真实、具体的问题情境是学生化学核心素养形成和发展的重要平台，教学中要创设真实且富有价值的问题情境，为学生化学学科核心素养形成提供真实的表现机会，从而促进学生化学学科核心素养发展。本单元选择新冠病毒检测与治疗的方法作为教学情境，该情境有以下特
15、点：1 .三课时分别以“新冠抗原检测”、“新冠核酸检测”和“新冠治疗的新药”为教学情境,这些情境都是社会关心关注的热点和学生熟悉的问题,能激发学生学习兴趣与求知欲望。2 .情境能从不同尺度角度，逐一构建“结构决定性质，性质决定功能”的认知思维模型,能充分体现化学学科的应用和社会价值。3 .可从真实情境挖掘实际问题，转化为学生任务、活动（如根据模型写出戊糖、磷酸、碱基的结构；戊糖在核昔酸中为什么呈现的是环状结构；DNA内部两条链为什么以双螺旋结构呈现，对其所具有的功能有什么影响等）。素养导向的学习目标本单元的教学着重引导学生在已有知识基础上建构从物质组成、微粒间的相互作用、物质结构和性质的视角认识物质所具有的功能，创设新冠的检测与治疗为情境，引导学生分别从超分子、大分子、原子视角，分析物质的结构、性质与功能之间的密切关系，从而形成物质结构学习的结构化思维方法。学科核心素养教学目标对应的学科核心素养.宏观辨识与微观探析B.变化观念与平衡思想C.证据推理与模型认知D.科学探窕与创新意识E.科学态度与社会责任（1）能说明物质在原子、分子、超分子等不同尺度上的结构特点对物质性质的影响；能举例说明结构研究对于发现、制备新物质的作用。A、
