信息技術賦能單元教學

周業虹　靳瑩　劉淑霞　張光

為促進化學教師專業化水平提升，發展學生的化學學科核心素養，通過大單元設計來探究中學化學教學評一體化的常態化教學策略，筆者依據《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》，遵循大單元教學、任務群學習的思路，借助信息技術構建教學評一體化的創新模式。在實踐探究過程中，教師參與線上與線下、傳統課程與網絡課程、統一與自主相結合的立體跟進式研修活動，有利于促進學生認知結構化水平不斷提升。教師從基于知識關聯到基于認識思路，再提升到基于核心概念，進而向發展學生化學學科核心素養轉化，有利于激發他們學習原動力，實現立德樹人的育人目標。

一、以數字化促進大單元視角下化學教學評一體化是實現育人目標的良方和突破口

筆者深入學校調研，發現中學化學課堂教學存在以下問題：一是在教師“教、評”方式上，仍存在注重繁雜的碎片化的知識點記憶、關注內容細節討論等問題；二是在學生“學、評”方式上，存在遷移應用、思維能力薄弱等問題，表現在“被動學、死記知識點、練題海、抄答案、重分數”上；三是信息技術輔助“教學評”與“研修”，提高了組卷、評閱、課件展示交流效率，但教學與信息技術融合深度不夠。這些問題如果得不到解決將影響現行課程標準的落實。《普通高中化學課程標準（2017年版2020修訂）》倡導，“依據化學學業質量標準，評價學生在不同學習階段化學學科核心素養的達成情況，積極倡導教、學、評一體化，使每一個學生化學學科核心素養得到不同程度的發展”^[1]。《義務教育化學課程標準（2022年版）》倡導，“基于大概念的建構，整體設計和合理實施單元教學……教師應注重基于大概念來組織單元教學內容，發揮大概念的統攝作用”^[2]。

筆者登錄知網查詢有關“化學教學評一體化”“化學大單元設計”的論文，將可借鑒的主要觀點總結如下：

（1）從課程到課時進行系統的學科整體規劃設計，使思維“顯性化”為進階式提升的認知模型；

（2）從主題單元到課時教學要有明確且具體的階段性教學目標、評價目標、學習任務與評價任務，設置不同認知層級的真實問題情境，采用最優化教學策略；

（3）從簡單到復雜、從低水平到高水平、從新手到專家，以學習進階統整的螺旋式提升設計，促成教、學、評的一體化，提高教學效率。

知網平臺上有關“信息技術”+“化學單元教學”或“信息技術”+“化學教學評一體化”的研究文獻數量有限。新課改要求教師“增進化學學科理解”“教學評一體化”“強化信息技術與化學教學的深度融合，促進教師教學方式和學生學習方式的改變”……但在實施層面仍存在困難：一是可以示范借鑒的相關案例非常有限；二是各級平臺資源繁多，難以有效融合為教師專業成長賦能。

為改變上述現狀，突破難點，筆者將著力探索如何發揮信息技術的優勢，助力中學化學大單元設計與實施，為研修助推“評”嵌入“教與學”的全過程賦能。

二、中學化學大單元教學設計教學評一體化內涵

筆者從課程視角設計教學，以發展學生核心素養，聚焦大概念的統攝作用，建構由整體到局部再到整體的知識結構化的認知模型，助力學生自主學習和可持續發展。同時，按照逆向設計原則與思路進行單元設計，設置驅動任務關注學生自主輸出的體驗過程，促進學生深度理解和學習。這種教學模式下，“教”“學”“評”三個要素協同互促，其中“學”為本，基于大單元結構化設計的“教”決定了“學”的有效性，“教”與“學”的全程均對應跟進嵌入定性與定量、傳統與信息相融合的“評”的調控，形成促進學生深度學習、思維進階良性迭代提升的閉環。

筆者以初高中四個年級化學核心內容涉及的大概念、大觀念為載體，首先，在“教學評一體化”實踐前，籌劃好四件事：一是明確“中學化學大單元設計”學習目標，分解轉化程序；二是設計跟進中學化學大單元教學評一體化評價量規體系；三是構建“中學化學大單元設計教學評一體化”整體設計思路；四是整合“中學化學大單元設計教學評一體化”思維進階發展框架。然后，根據教師教學特長，按化學核心主題從初中到高中、從必修到選擇性必修，分工探索教材自然大單元、縱向重組大單元、按主題跨年級跨學段異構或項目式的學習單元設計。最后，深度融合信息技術進行教學評一體化實踐，構建螺旋式的、層級發展的、系統的、單元結構化的整體教學設計案例庫和配套資源體系。

總之，教師應堅持教學目標素養化、教學內容任務化、教學活動多樣化、教學情境真實性相統一等原則，將“大單元設計”呈現于教學評一體化過程中。

三、信息技術賦能中學化學大單元教學設計教學評一體化研究與實施

（一）研究模型的構建

筆者以天津市基礎教育智慧網絡平臺為載體，以“中學化學大單元教學設計教學評一體化實踐研究”為抓手，共研共建共享學習空間網絡課程資源，構建了研究模型（如圖1）。

環節1：分解目標，即研讀課程標準，明確單元及其課時學習目標的分解與轉化程序。

環節2：確定評價標準，即細化評價維度及其標準，設計觀察教、學、評量表，設計大單元教學一致的評價模型，構建評價量規體系。

環節3：設計流程，即采用逆向設計策略，厘清大單元教學評一體化整體設計思路，設計大單元教學流程。

環節4：分層設計，有序實施，即構建中學化學整合思維進階發展框架（模型），滿足不同學段學生學習進階和認知發展的需求。

環節5：折疊時空，助力團隊合作，動態迭代，更新資源，即教師組成學習成長共同體，選擇合適的評價量表和策略，針對自己擅長的單元教學，結合平臺資源與數據反饋，進行從整合到融合到契合線上線下多種方式的研磨、試講與完善，跟進立體研修，逐步建立可推廣的典型案例庫和較系統的區域優質資源體系，動態迭代推動區域各校在化學學科課堂教學層面的深度研究和教師專業能力提升，達成發展學生核心素養的目標。

（二）研究實踐的歷程

1.數字化支撐課題調研與分析，破解關鍵問題為教研導航

我們依據各自承擔的研究任務，分別運用“問卷星”軟件，錄入事先編制好的相關調查內容，利用微信以二維碼或鏈接等方式發放到調研對象群，在軟件后臺收取作答數據。對于顯示作答時間很短的問卷，判定為無效問卷并剔除。筆者匯總有效問卷數據，并對調查問卷信度、問卷結構效度檢驗適合提取信息后，進行數據分析，適時調整研究方向。

（1）數字化支持“單元復習教與學”調研與分析。單元復習課設計是教師大單元設計實施的縮影。學生對高中三年化學的習得層次進行自我評價，對教師評估教學效果有一定的借鑒價值。筆者專門對教師化學單元復習課教學方法、學生三年高中化學習得的層次分別進行問卷調查，數據分析如圖2所示（有效問卷分別為1 000份、2 599份）。

由數據圖可以得知，對于單元復習課設計，教師普遍偏重兩種復習方法：濃縮課時內容進行簡單加和復制式復習；以練習題加答案講解式復習講評。學生上完高三一年的復習課，20%的學生沒學明白，52%的學生能解決熟悉情境下的相關問題。教師引導學生在學習中，特別是在單元復習中，自主思考，深度互動，提升解決陌生情境下實際復雜問題等能力尤為重要，這將是本課題案例研究的著力點和突破點。

（2）數字化助力“知識結構化”“大單元設計”“教學評一體化”調研與分析。提升學生化學知識結構化水平是破解化學學科知識碎片化癥結的關鍵，是設計并實施大單元教學的有效策略，是發展學生化學學科核心素養的重要途徑。黃娜、王樹瑩兩位教師分別以高中“化學反應與電能”^[3]“化學反應速率與化學平衡”^[4]單元為例，設計問卷探查并研究學生對該部分“知識結構化”的認識情況、區域高中化學教師“大單元設計”“教學評一體化”的實施情況。她們結合數據分析報告得出結論：學生知識結構化學習水平亟待提升，而教師普遍對“大單元設計”認識不清晰、操作存在困難，對“教學評一體化”認識不深、實踐不多，評價方式單一，缺乏系統性的指導等。因此，有必要指導教師根據學情確定恰當的評價目標，采用多元的評價方式對學生進行多角度評價。我們基于此明確個人在總課題研究中的分工。在明確“大單元”的類別及其大小后，按由小到大、由易到難、由熟悉到陌生的順序，將其分為三類：一是基于教材自然單元或自然章節的內容，進行符合學生認知邏輯的學習單元設計；二是基于某專題線索的重組單元的內容，進行旨在提高學生高階思維水平的學習單元設計；三是基于某情境主題單元的內容，進行同單元跨年級跨學段異構的學習單元設計。第一類具有普適性，第二、三類具有挑戰性。教師根據各自實踐經驗與擅長，選擇單元作為自己或集備組研究對象，提供參考評價方法和評價量表，引領化學教師提升自身知識結構化水平，推進教學評一體化的探索。

2.數字化賦能典型案例設計與實施，催化研究成果轉化

（1）借助人教智慧教學平臺，促進基于教材單元設計的教學評一體化。教師基于教材自然單元開展具有普適性的教學設計，深度融合應用人教智慧教學平臺及其豐富且交互性強的資源，不僅能展現教師的教學特色和風格，而且能為學生拓展學習時空，滿足學生的個性發展的需求^[5]。

筆者以人教版教材為載體，將中學化學各個模塊，按教材章節順序，依照大單元設計流程（如圖3），應用人教智慧教學平臺資源，進行教材自然單元教、學、評各環節的設計與實施。具體流程：首先，研讀課標，理解其與教學的關系，有序將課程目標分解與轉化，確定符合學生各階段認知水平的學習主題和學習目標，預先搭設與主題相關的大概念及其層級關聯的子概念認知平臺，引領學生“將去哪（找方向、定目標）”；然后，基于學生感興趣的、貼近學生需求的真實情境，適時應用人教智慧臺搭載的視頻、立體示意圖、微觀結構模型、拓展閱讀資料、習題講解與分析等資源^[6]，開展適切的學習活動，調動學生心理能量，搭建從學生認知起點到目標的核心問題支架，幫助他們拆解認知角度，優化認知思路。從思考教師提問到自主質疑、合作、探究完成富有挑戰性的驅動任務過程中，學生深度體檢并解決“怎樣去（怎么辦）”的問題。評價任務貫穿學生學習的全過程，教師開啟多元化評價，為學生的學習導航，不斷跟進反饋讓學生及時明了自己“正在哪”。從宏觀到微觀、從定性到定量、從靜態到動態診斷學生學習需求，教師調整教學，發揮調節回路功能。在上述角色互動、洞察反思過程中，教師適時板書，起到增強回路作用，力求達成讓學生成為自覺深度學習的主人的目標。

教師將上述系列資源分享至市區智慧平臺云端。每章節課時課件可嵌入人教智慧教學平臺個人備課系統。每位教師可根據本校（班級）學情，自如切換課件和電子教材資源，實現不同教學班同伴間同課異構的教學評一體化的優秀案例探索實踐。這些做法對單元復習課教學特別適用。以“化學反應速率與化學平衡”全章復習課教學設計為例，教師將課件導入系統，根據學生認知需求，適時切換到本單元各節中核心概念如與“反應歷程”“反應速率”“反應限度”“反應方向”相關的資源，也可使用“搜索”工具，快速跳躍到必修教材相關銜接點，有效引導學生關聯貫通不同模塊單元同一核心大概念的內涵與外延，促進學生知識結構化水平的提升，有效提高“學”的品質。

（2）利用手持技術，優化基于化學實驗專題單元設計的教學評一體化。課標要求增加數字化實驗、定量實驗，讓學生從定性與定量結合視角收集證據，學會定性分析和定量計算并推導出合理的結論，具有定量研究的意識，體會、認識技術手段的創新對化學學習的重要價值，培養嚴謹求實、勇于實踐的科學態度。例如，教師馮雯利用手持技術開展了高三元素化合物（以Na₂CO₃、NaHCO₃為例）復習課教學^[7]。在該實驗專題單元設計中，為揭示它們與鹽酸反應順序機理，教師利用pH傳感器，得到了3個對比實驗數據采集圖（如圖4至圖6）：圖4為向Na₂CO₃溶液中滴加稀鹽酸反應曲線；圖5為向鹽酸中滴加Na₂CO₃溶液反應曲線；圖6為向c（CO₃^2-）和c（HCO₃^-）相等的混合溶液中滴加鹽酸反應曲線。學生對比圖像，可輕松理解CO₃^2-與HCO₃^-分別與H⁺結合順序及其反應本質。

又如，教師王旭達借助手持技術探究化學反應原理中部分抽象的核心概念實驗專題單元設計與教學評一體化實踐^[8]，應用控制變量的方法選擇不同的傳感器，開展“濃度對化學平衡的影響”和“鋼鐵吸氧腐蝕原理”的實驗創新，引導學生結合理論，進行預測、對比觀察、捕獲新證據。在獲取數據、對比數據、觀察圖形過程中，學生從“感性”走向“理性”，從定性思考到定量分析到反思評價，從關注現象到深入剖析，揭示化學反應原理的本質，增進對化學學科知識的理解。此舉提升了學生的證據推理能力與模型認知水平、科學探究素養和創新意識。

（3）融合信息技術，推進基于情境主題單元設計的教學評一體化。教師基于主題開展單元設計具有一定的挑戰性，該方法適用于融合信息技術的復習課（對自然單元內容進行重組再設計）。例如，教師可以CO₂為載體，以“碳中和”為大單元情境，以“助力碳中和”為主題大任務，開展大單元設計教學評一體化研究與實踐。具體做法如下：①確定從初中到高中必修、選擇性必修、高三復習等各階段學生認知發展進階的角度和單元知識載體內容的大小，根據學情進行組合；②從“物質類別單維”到“化合價與物質類別二維”到“整合反應調控多維”再到“從我做起助力碳中和”引導學生思維進階；③恰當融入初、高中課標倡導的低碳行動綠色化學思政元素，嵌入關聯的必備知識和驅動任務，開啟碳中和探秘之旅，實施教學評一體化，讓學生在學中做、真做事的過程中提升關鍵能力。

教師湯海燕設計了化學反應速率與化學平衡單元整體教學思路（如圖7）。

對于前四節共8課時，教師基于自然單元設計教學內容，這是整理本章知識與提升課時主題設計的認知基礎。“基于真實化工情境的速率平衡復習課”（掃碼看視頻）課例中，教師設置CO₂轉化為甲醇的真實情境，引導學生遷移知識解決陌生復雜的實際問題。該方法亦可拓展用于高三主題單元復習課教學，課時量可根據學生認知情況靈活調整。具體設計如下。首先，總覽碳中和探秘之旅的導游圖：依托碳中和這一真實大情境，從多吸收和少排放兩個大任務視角，明確研究方向；然后依次圍繞三大核心問題，即“如何吸收CO₂”“如何當液態陽光項目工程師”“氫能如何開發與應用”，開啟三個環節的探秘之旅，一是頭腦風暴“碳吸收”，巧用價類化碳為寶，二是聚焦任務“碳轉化”，角色扮演真調控，三是尋根溯源“碳排放”，模型應用探氫能；最后跟進提高學生“價類觀”“平衡觀”“能量守恒觀”“綠色化學觀”核心大觀念的認識水平，從課前預習到課中探索再到課后長短作業相結合，持續從“物質轉化認識水平”“綜合調控反應水平”“綠色化學內化于心外顯于行動”等層面或角度對學生化學學科核心素養發展水平進行診斷與評價。

3.數字化助力教師立體研修，迭代更新區域常態化教學優質資源體系

筆者充分利用基礎教育資源公共服務平臺，發揮信息技術優勢，圍繞該課題研究核心目標，在平臺“學習空間”創建“河西化學研修”和“中學化學大單元設計教學評一體化實踐研究”網絡研修課程，分別服務于全體教師常態化教學研修和課題組成員自主課題研究。這樣做有兩方面好處。一方面能將折疊時空的網絡課程快速傳遞到一線支撐常態化教學，隨時隨地隨需自主選擇、擴大學習空間；同時能跟進日常校本研修和片區研修，完成共性的、較易進行的課題拆解研究任務，分階段交流，展示實踐成果，賦能全體教師專業化成長。另一方面，課題組成員在“中學化學大單元設計教學評一體化實踐研究”課程平臺跟進深度自主研究，針對分工研究的課題方向，予以精細指導、互促互進，同時利用平臺自帶評價系統及其他信息技術助力研究活動有效推進。

總之，在中學化學大單元設計過程中，提出有效的中學化學教學評一體化的實施策略，能夠推動基于中學化學大單元設計的教學評一體化并實現常態化。在實踐研究過程中，借助信息技術實施線上與線下、傳統與網絡課程、統一與自主相結合的立體跟進式研修，有利于發揮骨干教師的輻射引領作用，提升區域教師專業化水平，從而廣泛促進學生認知結構化水平不斷提升。從基于知識關聯到基于認識思路，再提升到基于核心概念，進而實現向化學學科核心素養發展的轉化。教師按照這一思路開展數字化教學能夠激發學生的內在驅動力，促進學生化學學科素養發展，達成立德樹人的育人目標。

注：本文系中國教育學會2021年度教育科研一般規劃課題“中學化學大單元設計教學評一體化實踐研究”（課題編號：202112000803B）的階段性成果。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準：2017年版2020修訂[S]，北京：人民教育出版社，2020.

[2] 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準：2022年版[S]，北京：北京師范大學出版社，2022.

[3] 黃娜.促進知識結構化的高中化學大單元教學現狀及案例研究——以“化學反應與電能”為例[D].天津：天津師范大學， 2023.

[4] 王樹瑩.高中化學大單元“教、學、評”一體化的設計與實踐研究——以“化學反應速率和化學平衡”單元為例[D].天津：天津師范大學，2023.

[5][6]周業虹.應用人教高中化學數字教材教學的研究與實踐[J]，中學化學教學參考，2022（7）：41-44．

[7]馮雯.手持技術在高三元素化合物復習課中的應用——以碳酸鈉、碳酸氫鈉為例（全國第六屆實驗說課）[EB/OL].（2018-11-30）[2023-7-12].https：//syzx-edu.com/shuoke/achievement/detail.

[8] 王旭達，英華，李海鷹.借助傳感器探究化學反應原理的教學評一體化單元教學設計[J].中小學數字化教學，2022（10）： 13-16.

（作者周業虹系人民教育出版社編審；靳瑩系天津師范大學教授；劉淑霞系天津市河西區教師發展中心科研部主任；張光系天津市河西區教師發展中心課程部主任）

責任編輯：祝元志