大概念統領下的大單元教學設計與實踐

王曉軍 鄭華 趙曉冉 佟文豐

摘要： 大概念是引領單元教學變革的核心理念，基于大概念的學習單元重構，有利于教師把握教學內容的本質和落實學生核心素養的培養目標。從大概念的確定與解構、教學目標的確定、學習活動的設計與評價等方面設計與實施“分子結構與性質”章節的教學，嘗試抽提大概念統領下大單元教學的設計策略和一般方法。

關鍵詞： 大概念; 大單元教學; “教、學、評”一體化; 分子結構與性質

文章編號： 10056629（2022）06005307

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

以大概念統領具體知識，建立具體知識與大概念的對接，有利于促進學生從化學知識向核心素養的轉化。以大概念為統領進行單元教學，有利于教師把握教學內容的本質和關鍵，讓具體內容的學習服務于學生學科核心素養的發展[1]。喻俊[2]等提出基于大概念教學的基本模式： 解讀基本概念的教學價值→編寫基本理解和基本問題→創設有層遞性的學習活動→促進大概念理解的教學評價;吳慶生[3]提出大概念單元教學的架構路徑： 選擇突出單元主題的大概念→確定次級大概念→編寫單元教學目標→創設學習活動。可見，大概念的確定與解構、教學目標的制定、學習活動的設計與評價是大概念統領下的單元整體教學要解決的幾個基本問題。

1 大概念的確定與解構

2020年人教版教材《物質結構與性質》以“物質的組成與結構決定物質的性質與變化”這一核心觀念（大概念）為統領，引導學生從原子結構決定元素性質→元素組成決定物質性質（必修）→分子的組成與結構決定物質性質→晶體的組成與結構決定物質性質等視角逐步建構和完善大概念。圍繞大概念的教學，需要明確其下位概念及其相互關系，厘清概念體系的邏輯關系（通常以概念圖的形式），進而深入認識概念群的教學價值，找出關鍵性概念，圍繞關鍵性概念設計教學活動，以更少的概念進行更深層次的教學，促進學生化學學科核心素養的發展。

童文昭等[4]梳理了結構版塊（必修+選擇性必修）的92個基本概念，將其分為原子結構、分子結構、晶體結構三類，并分別畫出以概念關聯為中心的概念圖。通過自下而上的基本概念認知結構分析，以及自上而下的觀念建構分析，確認各概念圖的關鍵性概念，并指出“結構微粒”“微粒間的相互作用”“微粒的空間分布”“結構與性質的關系”是認識物質結構一般程序的四個核心內容。分子結構概念群中的關鍵性概念是共價鍵和分子的空間構型，本文在深入分析文獻、教材和《普通高中化學課程標準（2017年版）》（簡稱課程標準）的基礎上，梳理出大概念統領下的“分子結構與性質”的大單元教學架構，如圖1所示。

2 教學目標的制定

2.1 學生已有基礎

在初中和高中必修階段，學生對原子結構有了初步認識，知道共價鍵及其分類，共價鍵分為極性共價鍵和非極性共價鍵;了解了一些分子的空間結構;知道了同一物質在不同溶劑中的溶解性不同。通過選擇性必修2第一章的學習，學生進一步認識了能級、s和p能級的電子云輪廓圖;能結合構造原理、能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規則等書寫1～36號元素基態原子的核外電子排布式和軌道表示式，還能應用核外電子排布解釋相關問題。

2.2 大單元教學目標

基于學生已有基礎及課程標準要求，“分子結構與性質”大單元教學目標的重點是鞏固與發展學生認識物質結構的一般思路（從結構微粒微粒間的相互作用微粒的空間分布結構與性質的關系角度）。該單元及課時目標的制定如表1所示。

3 活動的設計與評價

以深度學習理論為指導，圍繞關鍵性概念設計教學活動和評價活動，通過“對話指導”與“反思指導”著力于從“基于教科書水準”上升到“超越教科書水準”，以點帶面，以更少的概念進行更深層次的教學，探索“教、學、評”一體化的化學教學路徑。

3.1 活動的設計

將“分子結構與性質”教學架構圖拆解成“共價鍵”“分子空間結構”和“分子結構與物質性質”三個概念群，分別對應單元目標中的三個次級大概念，發揮關鍵性概念的統攝作用，逐步架構完整的物質結構觀。三個概念群的教學活動設計分別如圖2、圖3和圖4所示。

借助科學史和全息交互技術，將枯燥的理論學習變成探究活動。通過“對話指導”深化學生對原子軌道重疊成鍵的認識，建構原子軌道的組成與結構決定共價鍵的組成與結構的次級大概念。通過共價鍵參數的學習，引導學生從微觀視角解釋分子性質及其變化規律。關注學生的論證過程，提升學生的證據推理能力。

將雜化軌道理論前置，目的是通過逐層遞進的學習活動設計發展學生的空間思維能力。從“結構微粒”成鍵方式變化的角度認識“基態→激發態”，從微粒間相互作用的結果（典型分子的空間結構）倒推s、 p軌道可能的相互作用，創造性地認識“激發態→雜化態”，建構認識模型;然后應用認識模型解釋3原子和4原子分子的空間結構，強化學生對軌道表示式、s軌道、p軌道、sp雜化軌道、sp2雜化軌道、sp3雜化軌道的認識，建構共價鍵的組成與結構決定分子的組成與結構的次級大概念，發展學生的創新意識;在應用雜化軌道理論解釋CO2、 H2O、甲醛和NH3空間結構的過程中，提出π鍵不影響分子空間結構的假設，并舉例說明（如乙烯和乙炔的空間結構）;從中心原子σ鍵的數目和孤電子對數目等角度分析分子空間結構的影響因素，建立價層電子對互斥模型。從理論解釋到模型預測，再到測定分子結構的物理方法，促進學生的深度學習。

在實踐活動中建構手性分子的概念，學生深入分析“水分子帶電，四氯化碳分子不帶電”的原因，從共價鍵極性和分子空間結構角度認識分子性質，然后從鍵的極性和分子的極性角度解釋物質的酸性、溶解性等;在分析物質氣化過程中感受分子間存在作用力，發現范德華力的一般規律，應用該規律解釋鹵素單質熔沸點的變化，鞏固認識模型;通過解釋HX沸點的變化，發現異常現象，進而建立對氫鍵概念的認識，建構分子的組成與結構決定物質性質的次級大概念。0C08243A-51F4-437F-B86D-3F38A0BE4A02

最后的整理與提升，其意圖在于引導學生進行自我反思，診斷學生化學核心概念的結構化水平。對于處于“知識關聯”水平的學生，應引導他們進一步概括核心概念的認識思路，形成基于“認識思路”的結構化，從而提升化學核心概念的結構化水平，發展化學學科核心素養[5]。

3.2 活動的實施與評價

表現性評價是撬動深度學習的引擎，課堂中的表現性評價不僅能服務于教師的教學，更重要的是通過情境中任務的解決以及利用評分規則引導學生進行自我主導的學習，促進他們深度學習的發生和課堂表現的改善[6]。教學設計與實施時，以教學目標為準則，圍繞學科大概念，設置合理的任務或問題，通過“對話指導”“反思指導”與表現性評價促進學生大概念的建構與發展;系統設計指向觀念性認識（大概念）的作業和診斷學生知識與技能掌握程度的作業，以共價鍵第1課時為例（如表2所示）。

圍繞“原子軌道的組成與結構決定共價鍵的組成與結構”這一次級大概念，以學生熟悉的分子組成為突破口，設計與實施共價鍵第1課時的教學。借助全息交互技術，從原子軌道重疊的角度探究σ鍵和π鍵的形成及特征，從不用考慮方向性的H—H σ鍵到需要考慮方向性的H—Cl σ鍵，再到需要考慮3個p軌道方向性的Cl—Cl σ鍵和NN鍵（1個σ鍵，2個π鍵）逐步深化學生對微粒間相互作用的認識。課堂評

價直指次級大概念的認識水平，課后的作業設計既診斷學生大概念的認識水平又探查學生知識與技能的掌握情況。從學生表現的班級均分來看，本節課的教學目標得到了較好的落實。

3.3 活動的思考

“分子結構與性質”大單元教學設計與實踐，首先從教材、文獻和課程標準的分析入手，凝練單元大概念，確定大概念統領下的教學架構;然后將單元大概念拆解成三個次級大概念，對應三個概念群，問題的設計從分子的組成與結構，回溯共價鍵的組成與結構和原子軌道的組成與結構，建立從原子軌道角度認識共價鍵的新視角;進而從共價鍵的極性、分子的空間結構和分子間作用力等角度認識物質性質，發展學生宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知等化學學科核心素養。課程實施過程中，統籌把握各知識間的縱橫關系，系統設計教學活動，積極開展“對話指導”與“反思指導”，促進學生的主動參與以及對大概念的理解與遷移。

4 大單元教學設計策略

以深度學習理論為指導，以化學學科核心觀念（大概念）為統領，將課程標準、不同版本教材和文獻等進行結構分解，明確大概念、課時概念及其概念群，制定大單元教學目標和課時教學目標，設計大單元學習活動和課時學習活動，圍繞教學目標系統設計評價體系（課前評價、課堂評價與課后評價），優化作業設計，細化“對話指導”與“反思指導”，開展教、學、評一體化的教學設計與實踐，并不斷進行系統反思。其一般流程如圖5所示。

從關注知識的單課時教學到以化學學科核心素養為導向的大概念單元教學，概念教學的重心從知識的傳授轉向利用證據構建認識模型，對于教師和學生均提出了更高的要求。需要教師先進行系統思考，自上而下完成學科大概念的解構，制定大概念統領下的教學目標，選擇恰當的情境素材，設置梯度合適的教學活動或問題，引導學生循序漸進地建構大概念，并通過教學全過程評價診斷學生學的效果。需要學生轉變學習方式，從關注概念的結果轉向概念的要素及其相互關系，從知識的接受者轉變為學習的評價者和反思者。大概念統領下的大單元教學是撬動教學改革的有力抓手，其教學策略有共性也有特性，需要教師不斷地設計、實踐與反思。

（感謝北京教育學院何彩霞教授和北京教育學院石景山分院莘贊梅老師的指導。）

參考文獻：

[1]何彩霞. 化學學科核心素養導向的大概念單元教學探討[J]. 化學教學， 2019， （11）： 44～48.

[2]喻俊， 葉佩佩. 關注大概念的教學設計與實踐——以“氣體摩爾體積”為例[J]. 化學教育（中英文）， 2020， 41（9）： 41～45.

[3]吳慶生. 化學大概念單元教學的實踐與研究[J]. 化學教學， 2021， （8）： 38～42.

[4]童文昭， 鄒國華， 楊季冬. 基于學習進階視角的化學核心概念的界定——以“物質結構”為例[J]. 化學教學， 2019， （2）： 3～7.

[5]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 75.

[6]周文葉. 促進深度學習的表現性評價研究與實踐[J]. 全球教育展望， 2019， 48（10）： 85～95.

[7]潘道皚等編. 物質結構（第2版）[M]. 北京： 高等教育出版社， 1989（2021. 5重印）： 182～183.0C08243A-51F4-437F-B86D-3F38A0BE4A02