基于大概念的單元教學(xué)設(shè)計(jì)研究*
——以“我們周圍的空氣”為例

肖凱琦，鄧麗娟，黃小玲，李紅英

(合肥師范學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，安徽 合肥 230601)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版2020年修訂)中提到：“以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)”[1];《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2022年版)(以下簡(jiǎn)稱初中新課標(biāo))也提到“構(gòu)建大概念統(tǒng)領(lǐng)的化學(xué)課程內(nèi)容體系”“重視開展核心素養(yǎng)導(dǎo)向的化學(xué)教學(xué)”等課程理念[2]。因此，面對(duì)新課程理念，教師開展基于大概念的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐，繼而實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的育人目標(biāo)，成為了中學(xué)課程教學(xué)改革的研究熱點(diǎn)。

基于大概念的教學(xué)研究在國(guó)內(nèi)起步晚、發(fā)展時(shí)間短。國(guó)內(nèi)對(duì)化學(xué)大概念的研究較少，且主要集中在高中學(xué)段[3-6]，對(duì)初中學(xué)段的研究大多是針對(duì)《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2011年版)中“科學(xué)探究”和“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”兩個(gè)主題，比如李楊[7]圍繞“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”大概念進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì);李珍[8]和梁俊[9]對(duì)“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”單元分別以復(fù)習(xí)課和單元教學(xué)的形式展開教學(xué)設(shè)計(jì);何彩霞[10]探討了如何以化學(xué)大概念為統(tǒng)領(lǐng)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)單元教學(xué)，等等。

為了彌補(bǔ)初中階段的化學(xué)大概念研究的不足，以下從大概念的內(nèi)涵、化學(xué)大概念的解構(gòu)出發(fā)，立足初中新課標(biāo)，以新課標(biāo)中“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”學(xué)習(xí)主題為例，搭建了大概念統(tǒng)領(lǐng)的知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu)，并以該主題包含的教學(xué)單元“我們周圍的空氣”(人教版九年級(jí)上冊(cè)第二單元)為例，進(jìn)行了基于大概念的教學(xué)設(shè)計(jì)，希望為教學(xué)一線的化學(xué)教師提供參考。

1 大概念的內(nèi)涵

大概念，又譯作“大觀念”“核心觀念”，直接來(lái)源于布魯納的“一般概念”[11]，由格蘭特·威金斯等人首次系統(tǒng)闡述——“大概念既是各種條理清晰的關(guān)系的核心，又是使事實(shí)更容易理解和有用的一個(gè)概念錨點(diǎn)”[12]。為了豐富大概念的內(nèi)涵，學(xué)者們主要從認(rèn)知發(fā)展、課程內(nèi)容和學(xué)科教育等角度深入研究。在學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)，大概念通常指學(xué)科大概念，是能反映學(xué)科本質(zhì)，具有廣泛適用性、高度遷移性、持久理解性的原理、思想和方法[13]。

為了更好地理解大概念的內(nèi)涵，學(xué)者們致力于尋找詮釋大概念的知識(shí)結(jié)構(gòu)模型。韓國(guó)天主教大學(xué)的邦·達(dá)米研究團(tuán)隊(duì)基于KDB(知識(shí)—行為—態(tài)度)模式提出的知識(shí)金字塔模式，從上往下分別由大概念、跨學(xué)科概念/共同概念、學(xué)科概念/基本問(wèn)題、具體問(wèn)題/事實(shí)等構(gòu)成[14]。知識(shí)金字塔模型廣受學(xué)界認(rèn)同，曾出現(xiàn)于同年發(fā)布的《美國(guó)新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》，還作為參照模型被我國(guó)學(xué)者何彩霞應(yīng)用于解構(gòu)化學(xué)大概念[10]。

2 化學(xué)大概念的解構(gòu)

化學(xué)大概念是學(xué)科大概念的具體分支形式，具有其高度抽象性等相同特征，容易造成理解困難，不利于推進(jìn)聚焦大概念的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐研究。為了解決這個(gè)問(wèn)題，學(xué)者們根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)科本體、學(xué)生學(xué)情，給出了不同的化學(xué)大概念解構(gòu)思路。例如，梁俊認(rèn)為可以按照單元內(nèi)容先后順序捋順概念關(guān)系[8];何彩霞[10]、湯濤濤[15]認(rèn)為可以從哲學(xué)概念到具體事實(shí)建構(gòu)聚焦大概念的知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu);歐陽(yáng)志斌[16]提煉了“一主線、四層次、七視角”的認(rèn)知模型，等等。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者通常使用知識(shí)金字塔作為論述概念層級(jí)關(guān)系的模型。

解構(gòu)化學(xué)大概念的重要依據(jù)是課程標(biāo)準(zhǔn)。初中新課標(biāo)分別從化學(xué)學(xué)科本體論、認(rèn)識(shí)和方法論、價(jià)值論出發(fā)，確立了“物質(zhì)的多樣性”“物質(zhì)的組成”“物質(zhì)的變化與轉(zhuǎn)化”“化學(xué)科學(xué)本質(zhì)”“化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”等化學(xué)大概念[2]，還通過(guò)“物質(zhì)的組成”大概念導(dǎo)引課的教學(xué)案例，具體呈現(xiàn)了構(gòu)建化學(xué)大概念層級(jí)結(jié)構(gòu)的思路：從“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”主題內(nèi)容提取得到“物質(zhì)的多樣性”大概念;在主題內(nèi)容結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，以化學(xué)大概念為核心、概念層級(jí)關(guān)系為骨架，構(gòu)建“大概念——核心概念——基本概念”的知識(shí)金字塔。

綜上所述，化學(xué)大概念在新版義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后有了更清晰可靠的解構(gòu)方法：在關(guān)注教材內(nèi)容和學(xué)生發(fā)展的前提下，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的提議選擇適合的化學(xué)大概念，以課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)為原型梳理化學(xué)大概念與下位概念之間的層級(jí)關(guān)系。

3 大概念統(tǒng)攝的知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu)

以“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”主題為例，初中新課標(biāo)設(shè)置了5個(gè)學(xué)習(xí)主題[2]，按照該課標(biāo)及“物質(zhì)的構(gòu)成”大概念導(dǎo)引課提供的化學(xué)大概念解構(gòu)思路，以“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”主題為例，梳理了該主題的知識(shí)關(guān)系，由初中新課標(biāo)提取的化學(xué)大概念——“物質(zhì)的多樣性”統(tǒng)攝該主題的核心概念、基本概念及化學(xué)事實(shí)，搭建了大概念統(tǒng)攝的主題知識(shí)層級(jí)圖(如圖1所示)。

圖1 大概念統(tǒng)攝下的“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”主題知識(shí)層級(jí)圖

如圖所示，化學(xué)大概念——“物質(zhì)的多樣性”位于知識(shí)金字塔的頂尖，往下劃分為物質(zhì)的類別、性質(zhì)、用途等核心概念;混合物、純凈物、單質(zhì)、化合物、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等基本概念;經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、歸納等科學(xué)研究方法發(fā)現(xiàn)具體的化學(xué)事實(shí)。在化學(xué)大概念的統(tǒng)領(lǐng)下，主題知識(shí)脈絡(luò)層次分明，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)動(dòng)科學(xué)思維進(jìn)行實(shí)踐探究，培養(yǎng)學(xué)生的“依據(jù)組成和性質(zhì)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類”“物質(zhì)的性質(zhì)決定用途”等化學(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)態(tài)度，促進(jìn)初中化學(xué)四大核心素養(yǎng)全面發(fā)展。

4 基于化學(xué)大概念的教學(xué)設(shè)計(jì)研究

初中新課標(biāo)中“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”主題包含“物質(zhì)的多樣性”“常見的物質(zhì)”“認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的思路與方法”等內(nèi)容[2]，散落在教材的不同教學(xué)單元。以目前使用的人教版教材為例，單單是“常見的物質(zhì)”這一內(nèi)容就涉及到了上冊(cè)第二、四、六單元以及下冊(cè)的第八、十和十一單元。因此以課時(shí)為單位，按教材編排順序進(jìn)行教學(xué)容易出現(xiàn)知識(shí)斷層等學(xué)習(xí)問(wèn)題。為了體現(xiàn)大概念處理知識(shí)碎片的優(yōu)越性，本文選擇人教版教材，以該主題涉及的教學(xué)單元“我們周圍的空氣”為例，具體呈現(xiàn)基于化學(xué)大概念的教學(xué)設(shè)計(jì)流程。

4.1 構(gòu)建單元框架

“我們周圍的空氣”位于人教版九年級(jí)上冊(cè)第二單元，主要包括空氣中的成分、氧氣的性質(zhì)和氧氣的制備方法等學(xué)習(xí)內(nèi)容，要求認(rèn)識(shí)純凈物、混合物等基本概念，掌握實(shí)驗(yàn)、分類、歸納等探究物質(zhì)性質(zhì)的方法和思路，發(fā)現(xiàn)氧氣、氮?dú)?、稀有氣體等空氣資源在人們?nèi)粘Ｉ畹膽?yīng)用價(jià)值，樹立綠色文明的環(huán)保觀念。根據(jù)課程內(nèi)容要求，該單元屬于“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”主題范圍，是學(xué)生形成“物質(zhì)的多樣性”化學(xué)大概念的開端，也是為后續(xù)學(xué)習(xí)“物質(zhì)的化學(xué)變化”主題做好鋪墊。

由于單元內(nèi)容跨度大，著力于實(shí)驗(yàn)情境中引申不同的知識(shí)模塊，對(duì)于剛接觸化學(xué)學(xué)科的初中生存在一定的學(xué)習(xí)難度，容易陷入死記硬背的錯(cuò)誤學(xué)習(xí)思維，進(jìn)而降低對(duì)化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。要將各方面知識(shí)融會(huì)貫通，學(xué)生需要一個(gè)框架：以“物質(zhì)的多樣性”為大概念統(tǒng)領(lǐng)，向下延伸單元的核心內(nèi)容。

在“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”主題知識(shí)層級(jí)的基礎(chǔ)上，拆解“我們周圍的空氣”單元核心內(nèi)容，圍繞化學(xué)大概念重新組合形成單元框架。如圖2所示，依照概念層級(jí)關(guān)系，該單元的學(xué)習(xí)順序依次是物質(zhì)的分類、物質(zhì)的性質(zhì)與物質(zhì)的用途。這三者通過(guò)科學(xué)方法和化學(xué)觀念相互連接，比如“性質(zhì)決定用途”觀念說(shuō)明二者的前后邏輯關(guān)系;分類方法用于物質(zhì)的分類和性質(zhì)的學(xué)習(xí);實(shí)驗(yàn)方法加強(qiáng)化學(xué)知識(shí)和“保護(hù)空氣”等社會(huì)話題的聯(lián)系，充分凸顯“物質(zhì)的多樣性”大概念的高度遷移性。

圖2 “我們周圍的空氣”單元框架圖

4.2 確立學(xué)習(xí)目標(biāo)

基于大概念的單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的確立要立足課程標(biāo)準(zhǔn)，理解單元內(nèi)容，著眼學(xué)生的化學(xué)觀念、科學(xué)思維等核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。使用逆向教學(xué)設(shè)計(jì)模板，參考“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”學(xué)業(yè)要求，通過(guò)整理關(guān)鍵知識(shí)和技能，以基本問(wèn)題架構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)，確定具有持久理解性的核心內(nèi)容，制定的單元學(xué)習(xí)目標(biāo)如表1所示。

表1 《我們周圍的空氣》單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

4.3 設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)目標(biāo)

檢驗(yàn)學(xué)生形成大概念和核心知識(shí)是證明學(xué)生達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)的必要評(píng)價(jià)條件。表現(xiàn)性任務(wù)從理解的不同維度評(píng)價(jià)學(xué)生是否具有持續(xù)性理解知識(shí)，適合應(yīng)用于圍繞大概念的教學(xué)評(píng)價(jià)。基于此，《我們周圍的空氣》單元的評(píng)價(jià)目標(biāo)是：①通過(guò)測(cè)定空氣的主要成分，發(fā)現(xiàn)氮?dú)?、氧氣等組分含量，判斷它們的類別，診斷學(xué)生對(duì)物質(zhì)分類的認(rèn)識(shí)水平;②通過(guò)觀察和描述氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，依據(jù)化學(xué)原理，設(shè)計(jì)、實(shí)施、分析氧氣實(shí)驗(yàn)室制備實(shí)驗(yàn)，診斷學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究水平;③通過(guò)列舉并說(shuō)明氮?dú)狻⒀鯕?、稀有氣體在生活中的應(yīng)用事例，診斷學(xué)生對(duì)“性質(zhì)決定用途”觀念的認(rèn)識(shí)水平;④通過(guò)討論近年全國(guó)空氣質(zhì)量狀況，提出防止空氣污染的保護(hù)措施，發(fā)展學(xué)生的社會(huì)意識(shí)水平。

4.4 規(guī)劃學(xué)習(xí)活動(dòng)

化學(xué)核心素養(yǎng)是通過(guò)在具體情境中發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題逐步培育起來(lái)[17]，所以要圍繞化學(xué)大概念，以學(xué)習(xí)目標(biāo)為根基、教學(xué)評(píng)價(jià)為依據(jù)，按照單元知識(shí)邏輯順序和學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)活動(dòng)，在聚焦大概念的真實(shí)情境中實(shí)現(xiàn)化學(xué)核心素養(yǎng)落地。由“物質(zhì)的多樣性”大概念統(tǒng)攝，以“分類——性質(zhì)——用途”為學(xué)習(xí)線索，《我們周圍的空氣》單元學(xué)習(xí)活動(dòng)主要設(shè)計(jì)了三個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)：測(cè)定空氣組分含量、探究氧氣制備和性質(zhì)、討論空氣資源的重要性，如表2所示。

表2 《我們周圍的空氣》單元學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

5 總結(jié)

“構(gòu)建大概念統(tǒng)領(lǐng)的化學(xué)課程內(nèi)容體系”是《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2022年版)明確提出的重要思想，因此，“大概念”在教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)居于統(tǒng)領(lǐng)性地位。本文首先介紹了大概念的內(nèi)涵和化學(xué)大概念的解構(gòu)方法;其次，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情，將“物質(zhì)的多樣性”大概念層層解剖，建立了“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”主題知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu);最后，基于以上大概念和主題知識(shí)層級(jí)關(guān)系，以人教版九年級(jí)上冊(cè)第二單元“我們周圍的空氣”為例，通過(guò)“搭建單元框架——確定學(xué)習(xí)目標(biāo)——設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)目標(biāo)——規(guī)劃學(xué)習(xí)活動(dòng)”進(jìn)行了基于大概念的單元教學(xué)設(shè)計(jì)。

在素養(yǎng)為本的教育背景下，教師有必要從具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容提煉其背后的大概念，并以大概念來(lái)統(tǒng)領(lǐng)單元教學(xué)的開展，這不僅有利于教師準(zhǔn)確把握教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)和關(guān)鍵，而且有利于學(xué)生從學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)向發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)化。如何圍繞大概念來(lái)梳理和組織教學(xué)內(nèi)容的邏輯關(guān)系，是單元教學(xué)設(shè)計(jì)的一大難題，要解決這一難題，需要在教學(xué)設(shè)計(jì)中格外留意大概念的高度概括性、遷移應(yīng)用性等特征，始終將大概念放在學(xué)科知識(shí)的本質(zhì)地位，只有這樣，才能使得學(xué)習(xí)目標(biāo)、評(píng)價(jià)目標(biāo)和學(xué)習(xí)活動(dòng)保持在同一水平面，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)能力的發(fā)展。