聚焦學科大概念的初中化學單元教學設計與反思

梁俊 楊麗

摘要：大概念能夠揭示知識背后隱藏的學科本質、核心思想和重要的研究方法，具有學科統攝作用、在逆向教學設計理論的指導下聚焦學科大概念，構建滬教版“物質構成的奧秘”教學單元。闡述學科大概念的提煉策略和單元教學目標的確定、單元教學評價的設計以及單元學習活動的規劃等操作流程。針對單元教學設計中存在的問題進行反思。

關鍵詞：初中化學;學科大概念;單元教學;逆向教學設計

文章編號：1008-0546（2021）08-0063-06

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2021.08.017

學生核心素養是對黨的教育方針的具體化、細化，學科核心素養明確了學生學習該學科課程后應達成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，對知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三維目標進行了整合[1]。鐘啟泉先生指出“核心素養一課程標準一單元設計一課時計劃是課程發展和教學實踐的基本路線”，單元教學是撬動課堂轉型的一個支點[2]。圍繞大概念進行課程與教學設計已成為當前科學教育的發展趨勢和熱點問題[3]。《普通高中化學課程標準（2017版）》突出大概念的統攝作用，在學科內容選擇方面“重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實”[4]。《義務教育化學課程標準（2011年版）》指出“引導學生認識物質世界的變化規律，形成化學的基本觀念”[5]。大概念能夠體現學科或者課程的特質，與學科核心素養密切相關，素養為本的教學設計要求從課時的知識碎片化設計走向以學科大概念為中心的單元教學設計。然而實踐發現很多教師并不清楚該如何進行單元教學設計。

單元教學設計是巾觀層面上的課程再創造，單元中蘊含的大概念是學科核心素養和學科知識的橋梁。邵朝友指出國際上以大概念為中心的單元設計有兩種典型的設計思路：逆向教學設計和科學一寫作啟發式教學設計，在逆向教學設計中，大概念的學習要求主要指大觀念的“理解”與達成如此“理解”所需的學生所知所能，它們代表了單元目標。本文以“物質構成的奧秘”教學單元為例，闡述大概念的提煉策略以及逆向教學設計指導下的單元教學設計的要素和操作流程，以期為廣大一線教師提供參考。

一、學科大概念的內涵、功能和提煉策略

1.學科大概念的內涵

大概念（ big ideas）被譯為大觀念、核心概念、基本觀念等。根據適用范圍的大小，又分為跨學科大概念和學科大概念。所謂學科大概念是指能反映學科的本質，居于學科的中心地位具有較為廣泛的適用性和解釋的原理思想和方法，其主要特征為：（l）能反映學科的主要觀點和思維方式，是學科結構的骨架和主干部分;（2）能統攝或包含大量的學科知識具有普遍性和廣泛的解釋力;（3）能提供對于理解知識研究和解決問題的思想方法或關鍵工具，可運用于新的情境具有持久的可遷移應用價值[6]。在科學學科領域，科學教育關心的不僅是對概念的理解還包括理解科學的本質，參與科學活動的能力，科學態度和對科學所持的觀點以及支持科學和其他學科相聯系，特別是與技術、工程和數學的聯系[7]。在中學化學領域，畢華林和盧巍認為，化學基本觀念是指學生通過化學學習，在深入理解化學學科特征的基礎上所獲得的對化學的總觀性認識，其中包括元素觀、微粒觀、變化觀、實驗觀、分類觀、化學價值觀，其中元素觀、微粒觀和變化觀為化學知識類的基本觀念;實驗觀和分類觀為化學方法類的基本觀念;化學價值觀為化學情意類的基本觀念[8]。朱玉軍指出國外對化學基本觀念的界定主要是對化學學科基本內容和基本概念之間關系的提煉，以及對化學學科思想的提煉，概括起來主要包括：化學反應;化學動力學;化學熱力學;物質的組成及其微粒性一元素、原子、分子、離子;物質的結構決定性質一化學鍵、分子間作用力、原子結構、分子構型等[9]。國外對學科基本概念的界定從中學化學課程延續到大學，更能體現概念進階的特點，概念的表述更加符合專業用語，應用范圍更廣，統攝性更強。筆者認為學科大概念是對學科本質的整體性表觀，能夠反映學科知識結構，展示學科學習方法和思維方式，培育學科基本態度，在學科學習中具有重要價值。

2.大概念的功能

大概念是單元教學設計的有效抓手，理解和應用大概念有助于落實學科核心素養。大概念在指導單元教學設計中有以下功能。第一，以大概念統攝和組織單元內容，促進知識的結構化。通過大概念能夠揭示概念之間的橫向和縱向之間的聯系，提升學生知識的遷移和轉化能力。第二，明確單元教學目標的重點。單元教學目標是巾觀層面上的教學目標，既要對學科核心素養具體化又要指導課時目標的制定，以大概念為依托關注學科知識的概念、學科本質和應用的大概念以及學科能力和學科態度，抓住單元目標的重點，提高單元教學的針對性。第三，聚焦單元核心任務。以大概念為中心的單元教學活動設計能夠讓學生具有科學探究的體驗，同時提高單元活動的有效性。第四，為單元評價提供可靠的證據。單元評價應該圍繞大概念進行形成性評價和總結性評價，使用不同的方法收集證據，證明單元目標達到的水平。第五，提升教師專業素養。基于大概念的教學對教師提出更高專業要求，教師要具備大概念的建構和教學實踐能力，促進教師向專家型、學者型教師成長。

3.單元大概念的提煉策略

（1）構建“物質構成的奧秘”教學單元

“物質構成的奧秘”是初中化學五大主題之一，不同版本的教材對該主題的內容編排方式各有不同。滬教版九年級化學關于該主題的教學內容采用螺旋上升的形式編寫到不同的章節，幫助學生理解化學基本觀念。分別在1.4節“世界通用的化學語言”，初步了解化學元素的概念;2.1節“人類賴以生存的空氣”穿插了“構成物質的微粒”相關內容，2.3節“質量守恒定律”學習化學式的書寫、物質的量、摩爾質量、物質的量相關計算內容，如圖1所示。

本章內容主要分為三個方面，第一，以學生熟悉的大氣為切入口，掌握最基本的化學知識和技能。從空氣的組成到其中氧氣的體積分數的測定，進一步研究氧氣的性質、制法和用途。第二，從微觀和宏觀的角度研究物質形成最基本的化學概念、觀念和方法。在研究宏觀物質的組成時，學習元素、化學式、化學方程式及質量守恒定律;在研究物質的微觀構成時，學習分子、原子的概念。第三，從定量的角度理解物質和化學變化的本質。通過學習式量、物質的量、摩爾質量、質量守恒定律，初步掌握化學定量研究的方法。但是很多一線教師缺乏學科大概念的指導，按照教材的編寫順序進行教學，學生掌握的是大量的知識碎片，無法窺探到概念之間的前后關系。因此，筆者依據上海中學化學課程標準內容和要求，構建了初中化學“物質構成的奧秘”教學單元，單元內容結構如圖2所示。

（2）單元大概念的提煉策略

根據內容的優先次序提煉大概念。大概念并不只是因為它包含的知識范圍“大”，而是一種概念性的工具，用于強化思維，連接不同的知識片段，使學生具備應用和遷移的能力。大概念可以以各種形式體現（詞、短語、句子、問題）。面對瑣碎的單元內容，教師可以利用圖3套環圖模型來明確單元內容的優先次序。

除了上述模型外，教師還可以使用以下策略提煉單元大概念[10]。第一，根據課程目標和內容要求提煉大概念。上海市中學化學課程標準（試行稿）指出對于“物質構成的奧秘”主題需要“從原子、分子的層次來認識物質的構成，為進一步從本質上認識物質的變化打下基礎，使學生初步掌握化學語言表達，認識化學變化巾反應物、生成物之間物質的量的關系”。課程標準要求從微觀角度和定量角度研究物質，理解物質及其變化的本質，能夠運用化學的符號語言進行表達。第二，通過對主題內容提問獲取大概念。化學研究的對象是什么？我們可以借助什么手段或方法研究物質？第三，以詞組配對的形式產生大概念。比如，組成和構成，宏觀和微觀，定性和定量，結構和性質，性質和用途等。“物質構成的奧秘”單元內容的優先次序和單元大概念按照套環圖模型梳理如圖3所示。

二、逆向教學設計模式和單元教學環節

1.逆向教學設計的模式

以大概念為中心的單元教學設計需要形成“教一學一評”一致的系統規劃。逆向教學設計是由美國教育家格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰提出的以目標為導向的教學設計模式，如圖4所示[11]。階段1：確定預期結果。教師需要聚焦單元大概念，抓住單元的核心內容，思考學生應該知道什么，理解什么，能夠做什么？階段2：確定合適的評估證據。在設計學習活動之前先思考評價方式和證據，這也是逆向教學設計與傳統教學設計最大的區別，以避免教學設計淪為聚焦活動的教學或知識灌輸的教學，提高單元教學設計的有效性。階段3：設計學習體驗和教學。該階段教師需要思考學生要達到教學目標，需要哪些知識和技能？設計哪些學習活動能夠幫助學生獲得這些知識和技能？根據表現性目標，教師需要給學生搭建哪些腳手架，指導學生完成什么挑戰任務，用怎樣的方式順利開展教學？完成教學目標需要哪些資源和環境？

2.單元教學設計的主要環節

按照逆向教學設計的思路闡述單元教學設計在制定目標，設計基本問題，確定單元評價證據和規劃單元學習活動等方面的操作要點和注意事項。

（1）制定單元目標

依據課程標準、教材內容、學生學情和單元內容的優先次序。按照UbD模板制定單元目標如表1所示。

（2）圍繞基本問題架構單元目標

大概念一般隱藏在離散的事實、概念、技能之中，需要引導學生質疑和探究才能夠被揭示。基本問題是通向大概念的航標，不僅能夠促進對某一特定單元的內容理解，也能激發知識間的聯系和遷移[13]。基本問題中的“基本”有四種內涵，第一，我們一生中會重復出現的重要問題。這樣的問題范圍很廣，并具有永恒的特質。第二，某一學科的核心思想和探究。第三，學習核心內容所需要的知識和技能。第四，能夠最大程度地吸引特定的、各種各樣的學習者。一個問題是否是基本問題，取決于我們為什么提出它，我們想要學生如何解決它，以及該問題后面跟隨的學習活動和評估是怎樣的。根據基本問題覆蓋范圍和使用意圖形成基本問題的二維框架，如表2所示，可以用于單元和課程中產生混合型基本問題的設計工具。本文主要探討“物質構成的奧秘”專題性基本問題。

（3）確定單元評價證據

階段2需要設計者站在評估員的角度，依據制定的單元目標，指向單元基本問題，選擇合適的評估方式收集關于“理解”的有效、可靠、充分的證據，以證明學習者達到預期結果的程度，如表3所示。教學的評估類型要與預期結果所需證據相匹配。根據上述套環圖呈現的單元內容優先次序，對于大環中的“需要熟悉的知識”可以采用傳統的測驗和測試;對于中環里的“需要掌握和完成的重要內容”主要采用紙筆測試，題型以選擇題和問答題為主，根據教學的需要還可以采用表現性評價;對于內環中“大概念和核心任務”主要采用表現性任務和項目，其特點是任務復雜，問題開放，情境真實。追求理解的教學要把表現性任務或項目拋錨于單元或課程中，真實的問題情境能夠提供證據表明學生利用所學知識解決問題的過程。

（4）規劃單元學習活動

在厘清大概念的預期結果和側重理解的評估之后，階段3的任務就是規劃單元學習活動。設計者需要站在學習者的立場思考何種形式開展什么活動才能保證單元活動順利且有效地實施。UhD模板提煉了教學計劃中的WHERETO要素，為單元學習活動設計提供了參考。下面依次介紹WHERETO的具體含義，W：確保學生了解所學單元的目標以及原因;H：從一開始就吸引學生并保持他們的注意力;E：為學生提供必要的經驗、工具、知識以及技能來實現表現性目標;R：為學生提供大量機會來重新思考大概念，反思進展情況，并修改自己的設計工作;E：為學生評估進展和自我評估提供機會;T：量體裁衣，反映個人的天賦、興趣、風格和需求;0：合理組織，以使學生獲得深刻理解，而非膚淺了解。WHERETO要素能夠喚起和產生預期的理解、知識和技能，激發學習興趣，使優秀的表現性行為成為可能，呈現目標、評價和活動相一致的單元教學設計。表4逐次列出關鍵的教學和學習活動，同時以WHERETO元素巾的相應首先字母為每個活動編碼。

三、反思

聚焦學科大概念的逆向教學設計給筆者以下啟示。第一，聚焦大概念，從設計層面探尋學科本質。單課時的教學設計使教師在備課的過程巾將重點放在事實性知識和概念的掌握上，忽視了概念之間的前后之間的進階關系，結果就產生了知識灌輸型的課堂。關注學科大概念，幫助教師從一開始就能看到核心概念在單元中的地位和作用，在實施的過程中可以循序漸進地達成教學目標。第二，為教師提供了單元教學設計的有效框架，促進“理解”目標的達成。UbD模板能夠幫助教師制定明確的教學目標和評估證據，為學生安排易于理解的學習活動。聚焦大概念的單元教學設計為落實學科核心素養提供了抓手和設計標準。單元教學設計是一項系統且復雜的工作，設計者可以根據自身興趣、風格和才智從任何一個階段開始設計，但最終要形成一個符合標準的設計。第三，突出教學評價的作用，形成教學評一體化的整體設計。教學評價優先于教學活動，防止教師把教學過度簡單化，僅僅通過紙筆測試并不能發現學生是否真正的理解，同時也驅動教師設計更具有操作性的表現性評價，促進學生對核心概念的理解。另外，單元教學設計不能全憑設計者的構想，還需要進行課堂教學實踐，針對學生需要、能力和興趣進行診斷性評估，觀察學生的課堂表現，進行形成性分析，發現教學中起作用和不起作用的工作，對教學單元做出調整。考慮到教學設計和實踐的本身的困境，不斷地征集反饋不僅可以提升教學設計，同時也能優化符合教學目標的學習結果。

參考文獻

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[12]梁俊.單元教學目標設計：框架、思路和表達——以“物質構成的奧秘”為例[J].中學化學教學參考，2020（2）：21-25

本文系中國化學會化學教育委員會“十三五”規劃2020年一般課題（課題編號HJ2020-0019）“核心素養視野下項目式學習在中學化學單元教學中的實踐研究”階段性研究成果。