初中化學(xué)“大概念”單元教學(xué)設(shè)計研究

2/2初中化學(xué)“大概念”單元教學(xué)設(shè)計研究《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（２0２２年版）》提出了基于大概念整體設(shè)計和合理實施單元教學(xué)的明確要求，本文就如何落實該要求進(jìn)行探討。１ 基于大概念創(chuàng)建教學(xué)單元１．１教學(xué)單元含義與類型教學(xué)單元是課程中由若干課時或子課題組成的相對獨立的教學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)教學(xué)單元主題性質(zhì)的不同，化學(xué)教學(xué)單元可分為學(xué)科主題單元與社會議題單元兩種類型。學(xué)科主題單元是基于學(xué)科知識的某些共性特征而組建的教學(xué)單元，如“氧化還原反應(yīng)”“電離與離子反應(yīng)”等主題教學(xué)單元。社會議題單元是將社會、政治、經(jīng)濟等領(lǐng)域熱點問題作為單元主題，在此情景框架下選擇與組織教學(xué)內(nèi)容，如“科學(xué)防疫”“新能源汽車是否會取代燃油汽車”等社會議題類單元教學(xué)。學(xué)科主題單元外顯了學(xué)科核心知識，有利于引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)學(xué)科知識體系。社會議題單元將化學(xué)教學(xué)與社會生活情景密切聯(lián)系，有利于知識情景化和激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。這兩種類型的教學(xué)單元各有優(yōu)勢，在實際教學(xué)中常會交叉融合。１．２如何創(chuàng)設(shè)教學(xué)單元創(chuàng)設(shè)教學(xué)單元是開展單元教學(xué)設(shè)計的第一步。一些教師在創(chuàng)設(shè)教學(xué)單元時常糾結(jié)是否需要對教材章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行重組以構(gòu)建新的教學(xué)單元。例如，有教師糾結(jié)是否將人教版九年級化學(xué)教材第四單元“自然界的水”與第九單元“溶液”整合為一個教學(xué)單元，因為這兩個單元的教學(xué)內(nèi)容均與水有關(guān)，而且水和溶液在課程標(biāo)準(zhǔn)中也是并列在同一個主題內(nèi)容中。筆者認(rèn)為在分析教材內(nèi)容并進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容重組時需要從課程的整體性、教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)聯(lián)系以及學(xué)生情況等方面綜合考慮。仍以上述人教版化學(xué)教材第四單元為例，該單元有四個課題：“課題１愛護水資源”“課題２水的凈化”“課題３水的組成”“課題４化學(xué)式與化合價”。如果以水為聯(lián)系點，那么前三個課題的確可以與第九單元“溶液”整合在一起。但從學(xué)科本質(zhì)角度，課題３和課題４培養(yǎng)的是認(rèn)識物質(zhì)組成的思路與方法，因此這些教學(xué)內(nèi)容與第三單元的“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”具有更為深刻的意義聯(lián)系。從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度，由于水是學(xué)生最熟悉的物質(zhì)，在第三單元“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”教學(xué)中，教師通常會以水為例來幫助學(xué)生建構(gòu)概念理解。因此，以水為載體進(jìn)行有關(guān)物質(zhì)組成的教學(xué)符合學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)。而如果將課題３移到第九單元進(jìn)行教學(xué)，勢必會影響課題４化學(xué)式與化合價教學(xué)，因為學(xué)生對化學(xué)式與化合價的學(xué)習(xí)要以水的組成實驗探究為認(rèn)知基礎(chǔ)。因此，第四單元“課題３水的組成”“課題４化學(xué)式與化合價”與第三單元的“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”整合起來構(gòu)成教學(xué)單元是適宜的（見圖１）。圖１基于教材內(nèi)容重組而創(chuàng)設(shè)教學(xué)單元對教材內(nèi)容不僅要從知識表面來分析關(guān)聯(lián)性，還需要分析教學(xué)內(nèi)容的深層聯(lián)系。能夠幫助我們洞悉知識間深層聯(lián)系的工具是大概念。所謂大概念，是指反映學(xué)科本質(zhì)，具有高度概括性、統(tǒng)攝性和遷移價值的概念性知識。義務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)提出了“物質(zhì)的多樣性”“物質(zhì)的組成”“物質(zhì)的變化與轉(zhuǎn)化“等大概念。那么，基于大概念分析，“水的組成”“化學(xué)式與化合價”是大概念“物質(zhì)的組成”統(tǒng)攝的下位知識。需要指出的是，雖然要創(chuàng)設(shè)以大概念為統(tǒng)領(lǐng)的教學(xué)單元，但并不意味著所有與某大概念相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容均納入一個教學(xué)單元之中。創(chuàng)設(shè)教學(xué)單元還要考慮學(xué)生的認(rèn)知特點，對一些學(xué)習(xí)難點大的教學(xué)內(nèi)容需要做分散處理，避免學(xué)生在一個單元學(xué)習(xí)中負(fù)擔(dān)過重。２ 基于大概念設(shè)計單元教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)２．１分析教學(xué)內(nèi)容所聚焦的大概念與內(nèi)容結(jié)構(gòu)義務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)特別重視大概念教學(xué)，指出“明確學(xué)習(xí)主題，凝練大概念，反映核心素養(yǎng)在各學(xué)習(xí)主題下的特質(zhì)化內(nèi)容要求。充分發(fā)揮大概念對實現(xiàn)知識的結(jié)構(gòu)化與素養(yǎng)化的功能價值。”“基于大概念可以幫助學(xué)生建構(gòu)化學(xué)觀念，形成化學(xué)學(xué)科思維方式和方法，樹立正確的價值觀，落實課程目標(biāo)”。要落實義務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)的上述課程理念，教師必須明確教學(xué)內(nèi)容所聚焦的大概念的內(nèi)涵及其內(nèi)容邏輯結(jié)構(gòu)。以“溶液”教學(xué)單元為例，基于學(xué)科理解并參考有關(guān)文獻(xiàn)建立圖２所示的初中溶液單元由事實性知識到大概念建構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系。圖２大概念統(tǒng)攝下初中“溶液”單元的知識結(jié)構(gòu)圖由圖２可見，初中“溶液”單元教學(xué)關(guān)聯(lián)的大概念有兩個，分別是“尺度、比例和數(shù)量”和“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”。但僅有這兩個大概念還不能明確到底要學(xué)生理解什么，因此需要結(jié)合單元內(nèi)容主題轉(zhuǎn)化為關(guān)于大概念的重要理解?！叭芤骸眴卧枰獙W(xué)生發(fā)展的重要理解有：“混合物中粒子的大小、數(shù)目會影響混合物的宏觀狀態(tài)與性質(zhì)”“物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、微粒間相互作用以及微粒運動等影響物質(zhì)的溶解性”等。氯化鈉溶解、碘在不同溶劑中的溶解等事實性知識支撐學(xué)生建立溶液、溶質(zhì)、溶劑、溶解度等概念。在這些基礎(chǔ)概念之上，學(xué)生還要領(lǐng)悟更高位、更具遷移價值的大概念及其重要理解。學(xué)生要能認(rèn)識到混合物體系粒子的大?。ǔ叨龋┮约皵?shù)目會影響混合物的宏觀狀態(tài)與性質(zhì)?；凇俺叨?、比例和數(shù)量”這一大概念，學(xué)生具有了分析懸濁液、乳濁液、溶液等混合物的化學(xué)視角。該概念理解也為后續(xù)的膠體、稀溶液性質(zhì)等知識學(xué)習(xí)奠定認(rèn)知基礎(chǔ)。為了發(fā)展學(xué)生對溶解問題的解釋、預(yù)測和論證能力，還需使學(xué)生從微觀層面理解影響物質(zhì)溶解的主要因素，并為后續(xù)在高中學(xué)段基于物質(zhì)結(jié)構(gòu)、分子間作用力來深入理解物質(zhì)的溶解性、理解“相似相溶”規(guī)律奠定基礎(chǔ)。２．２以大概念為重心設(shè)計多維度單元教學(xué)目標(biāo)單元教學(xué)目標(biāo)是關(guān)于學(xué)生經(jīng)過單元學(xué)習(xí)后達(dá)到的預(yù)期結(jié)果，是教學(xué)活動與教學(xué)評價設(shè)計的導(dǎo)向標(biāo)。單元教學(xué)目標(biāo)不是單元內(nèi)各課時教學(xué)目標(biāo)的簡單疊加，單元目標(biāo)的表述不宜瑣碎，可采取“中心目標(biāo)＋基本點”的表述方法，來發(fā)揮全局性、統(tǒng)領(lǐng)性的導(dǎo)向作用。其中，中心目標(biāo)體現(xiàn)了該單元教學(xué)的“中心思想”，體現(xiàn)了單元教學(xué)的大方向，基本點是從學(xué)科核心素養(yǎng)角度對中心目標(biāo)進(jìn)行的闡釋。威金斯給出了包含以下五項內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計模板：所確定的目標(biāo)（Ｇ）、預(yù)期的理解（Ｕ）、我們需要思考的基本問題（Ｑ）、學(xué)生將獲得的重要知識（Ｋ）與技能（Ｓ）。該模板能夠促進(jìn)教師將大概念理解作為教學(xué)重點［１３］?；诹x務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)的目標(biāo)要求，借鑒威金斯的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計模板，以初中“溶液”單元教學(xué)為例，構(gòu)建了單元教學(xué)目標(biāo)（見表１）。表１中的總括性目標(biāo)（Ｇ）是參照課程標(biāo)準(zhǔn)中的學(xué)業(yè)要求而設(shè)定的經(jīng)由單元學(xué)習(xí)以后所能達(dá)到的預(yù)期結(jié)果。這些目標(biāo)的表述是總括性的，也是綜合性的表現(xiàn)性學(xué)習(xí)目標(biāo)。為了在單元教學(xué)中落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)，在總括性目標(biāo)基礎(chǔ)上還要進(jìn)一步明確需要學(xué)生理解的重要思想和過程、需要發(fā)展的科學(xué)思維與實踐能力等。預(yù)期的理解（Ｕ）是本單元教學(xué)所應(yīng)發(fā)展的對大概念的重要理解。這些重要理解以歸納或命題式的完整句子呈現(xiàn)，指明了學(xué)生應(yīng)該理解的具體內(nèi)容。預(yù)期的理解（Ｕ）是單元教學(xué)的重心，它們指向觀念建構(gòu)與思維培養(yǎng)，需要通過討論、反思、解決問題、研究等深度學(xué)習(xí)的方式來認(rèn)識與理解。核心知識（Ｋ）是需要學(xué)生獲取的重要知識。這些知識對應(yīng)于課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求。探究實踐（Ｐ）明確了單元學(xué)習(xí)后學(xué)生應(yīng)具有的探究與實踐能力表現(xiàn)，如計算和配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液、制定分離簡單混合物的方案等；探究實踐即包括基本的學(xué)科技能，也包括綜合運用化學(xué)學(xué)科知識以及跨學(xué)科知識處理問題的能力表現(xiàn)，如說明自來水廠凈化水的方法，基于真實問題情境探討飲用水安全等?？茖W(xué)思維（Ｔ）是基于單元教學(xué)所應(yīng)培養(yǎng)的如何思考問題的視角、方式與方法等。對于初中“溶液”單元教學(xué)來說，重點培養(yǎng)基于模型和證據(jù)進(jìn)行推理來分析和處理混合物體系問題的思路與方法。根據(jù)單元教學(xué)內(nèi)容特點，表１還明確了本單元重點發(fā)展的態(tài)度責(zé)任（Ａ）以及可以加強的學(xué)科間的橫向聯(lián)系。表１為教師進(jìn)行素養(yǎng)導(dǎo)向的單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計提供了一個參考框架。通過該框架即可避免羅列細(xì)碎的知識與技能目標(biāo)，也避免因目標(biāo)過于宏觀而缺乏對后續(xù)教學(xué)活動與教學(xué)評價設(shè)計的指導(dǎo)和引領(lǐng)作用。２．３基于基本問題設(shè)計教、學(xué)、評一體化教學(xué)活動２．３．１什么是基本問題所謂的基本問題是指向或突出大概念的和引發(fā)探究的問題?；締栴}就像是通道或鏡頭一樣，透過它們，學(xué)生能夠更好地發(fā)現(xiàn)和探討基本概念、主題、理論以及暗含在教學(xué)內(nèi)容中的問題。以“溶液”單元為例，“什么是溶液？為什么要制備溶液？”“哪些因素影響物質(zhì)的溶解？”“如何制備溶液？”“如何獲得純凈的水？”是該單元教學(xué)的基本問題。以“什么是溶液？為什么要制備溶液？”為例，這兩個問題聯(lián)合在一起作為基本問題使學(xué)生對溶液的認(rèn)識重心不僅放在“均一、穩(wěn)定”這樣的表現(xiàn)特征上，而是從微觀本質(zhì)認(rèn)識什么是溶液，探究溶液與懸濁液、乳濁液的區(qū)別，理解混合物中粒子的大小、數(shù)目會影響混合物的宏觀狀態(tài)與性質(zhì)，進(jìn)而形成分析“為什么很多化學(xué)反應(yīng)需要在溶液體系中進(jìn)行？為什么生物生存一定需要水？”等真實問題的化學(xué)視角。可見，基本問題能夠引發(fā)對知識的深入探究。由基本問題所驅(qū)動的單元教學(xué)的重心不再是“事實”或“現(xiàn)象”的了解與記憶，而是使學(xué)生通過對特定現(xiàn)象的認(rèn)識與理解，形成更上位、更一般性的認(rèn)識，并用它們來理解、解釋其他現(xiàn)象。學(xué)生不僅知道“是什么”，而且能夠認(rèn)識“為什么——原因、條件”以及“會怎么樣——結(jié)果、影響、作用、意義”，還能夠知道“如何做”，從而將學(xué)習(xí)引人深層思考和賦予意義與價值的方向。２．３．２基于基本問題設(shè)計教、學(xué)、評一體化教學(xué)活動學(xué)生的學(xué)習(xí)需要以問題來激發(fā)，探究實踐需要圍繞問題來開展，科學(xué)思維需要基于問題而深化，態(tài)度責(zé)任需要基于問題而生發(fā)，素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)評價也需要基于問題解決中的表現(xiàn)來開展，因此基本問題的設(shè)計成為落實單元教學(xué)目標(biāo)，實現(xiàn)教、學(xué)、評一體化的重要工具。圖３是初中“溶液”單元中各個課題教學(xué)所聚焦的基本問題。通過基本問題能夠發(fā)現(xiàn)“溶液”單元教學(xué)的５個課題是按照“是什么”“為什么”“怎么辦”的邏輯順序逐步進(jìn)展的。圖３基于基本問題的單元教學(xué)組織需要指出的是，圍繞基本問題進(jìn)行教學(xué)并不意味著教師直接將基本問題拋給學(xué)生進(jìn)行探究，而是在一定的真實問題情境下引出對基本問題的探究。例如，“課題１溶液的形成”教學(xué)的基本問題是“什么是溶液？為什么要配制溶液？”，為了引發(fā)對基本問題的探究，教師展示遭遇干旱的玉米田的照片，讓學(xué)生思考“為什么干旱的田地上的玉米枯萎了？”，帶著這樣的問題，學(xué)生通過化學(xué)實驗認(rèn)識水是一種溶解能力很強的溶劑，發(fā)現(xiàn)溶液與懸濁液及乳濁液的不同，建構(gòu)溶液的微觀認(rèn)識模型。通過化學(xué)反應(yīng)在無水和有水條件下的現(xiàn)象對比，結(jié)合溶液的微觀認(rèn)知模型認(rèn)識水溶液中化學(xué)反應(yīng)特點，從而能夠從化學(xué)視角分析水對植物生長的作用。基于基本問題所開展的學(xué)習(xí)活動也具有評價功能。例如，學(xué)生通過實驗探究與觀看微觀動畫模擬等，形成了關(guān)于氯化鈉溶液的認(rèn)知模型。圖４為學(xué)生繪制的氯化鈉水溶液的微觀示意圖。通過這些表現(xiàn)性學(xué)習(xí)任務(wù)可以評價學(xué)生對溶液概念的理解情況。通過圖４（ａ）能夠發(fā)現(xiàn)，學(xué)生認(rèn)為水溶液中的氯化鈉是以“分子”的形式存在。雖然初中并沒有講授電離的概念，但對于像氯化鈉這些常見的物質(zhì)，學(xué)生需要知道其在溶液中是以離子形式存在的。如果帶著以上錯誤認(rèn)知，將會影響后續(xù)的酸堿鹽知識的學(xué)習(xí)，也會影響高中學(xué)段的電離概念學(xué)習(xí)。繪制圖４（ｂ）的學(xué)生頭腦中具有氯化鈉在水溶液中以離子形式存在的認(rèn)識，但他們的溶液認(rèn)知模型完全忽略水的存在。這些學(xué)生沒有認(rèn)識到氯化鈉水溶液的形成是水分子作用于氯化鈉的結(jié)果，也沒有認(rèn)識到溶液中鈉離子和氯離子因水分子的存在而阻止了它們重新結(jié)合成氯化鈉晶體。如果學(xué)生具有圖４（ｂ）的這種溶液認(rèn)知模型，將影響“哪些因素影響物質(zhì)的溶解？”這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。２．４融入學(xué)科聯(lián)系義務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)特別強調(diào)要加強學(xué)科間相互關(guān)聯(lián)性。為此教師應(yīng)該在單元教學(xué)中有意識地引導(dǎo)學(xué)生利用其他學(xué)科的知識、思想方法來分析與處理化學(xué)問題，也讓學(xué)生意識到化學(xué)在其他領(lǐng)域的重要應(yīng)用。以初中“溶液”單元教學(xué)為例，聯(lián)系數(shù)學(xué)思想方法可以更好地理解溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)概念以及反映溶解度與溫度之間關(guān)系的數(shù)據(jù)曲線、聯(lián)系生物學(xué)科知識可以更好地理解溶液的意義與價值、聯(lián)系工程技術(shù)可以更好地理解化學(xué)學(xué)科的意義與價值。為了提升學(xué)生綜合利用多學(xué)科知識處理問題的能力，義務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)新增了跨學(xué)科實踐活動的內(nèi)容要求。所謂跨學(xué)科實踐活動是需要運用兩種或兩種以上的學(xué)科觀念、學(xué)科思維以及學(xué)科技術(shù)等解決真實問題的實踐活動?？鐚W(xué)科實踐活動突出的教學(xué)價值在于基于實踐建構(gòu)學(xué)科間的意義聯(lián)結(jié)，擴展視野，激發(fā)創(chuàng)新思維，提升運用多學(xué)科思維與方法分析和解決問題的能力，獲得對事物更全面的認(rèn)識等?？鐚W(xué)科實踐活動既要具有實踐性、多學(xué)科性，還要具有思維性，促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展。例如，在“溶液”教學(xué)單元中，教師讓學(xué)生繪制愛護水資源的手抄報的實踐活動，雖然此活動具有一定的學(xué)科融合，但很多學(xué)生僅是將教材中有關(guān)內(nèi)容以繪畫的方式進(jìn)行了表達(dá)，缺乏高階思維能力發(fā)展。同樣以“溶液”教學(xué)單元為例，如果學(xué)生面對的是如下問題：有一些北京市民認(rèn)為南