核心素養導向的初中化學單元教學設計：基于大概念

周玉芝

]基于案例分析了如何基于大概念構建教學單元，闡述了基于大概念進行單元教學設計的關鍵環節與方法：分析教學內容所聚焦的大概念、設計多維度單元教學目標、基于基本問題設計教、學、評一體化教學活動和融入學科聯系。為初中教師開展核心素養導向的單元教學設計提供了參考。

單元教學；大概念；核心素養；基本問題

《義務教育化學課程標準（ 2022版）》提出了基于大概念整體設計和合理實施單元教學的明確要求，本文就如何落實該要求進行探討。

1基于大概念創建教學單元

教學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系統。根據教學單元主題性質的不同，化學教學單元可分為學科主題單元與社會議題單元兩種類型。學科主題單元是基于學科知識的某些共性特征而組建的教學單元，如“氧化還原反應”、“電離與離子反應”等主題教學單元。社會議題單元是將社會、政治、經濟等領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內容，如“科學防疫”、“新能源汽車是否會取代燃油汽車”等社會議題類單元教學。

學科主題單元外顯了學科核心知識，有利于引導學生建構學科知識體系。社會議題單元將化學教學與社會生活情景密切聯系，有利于知識情景化和激發學習興趣。這兩種類型的教學單元各有優勢，在實際教學中常會交叉融合。

創設教學單元是開展單元教學設計的第一步。一些教師在創設教學單元時常糾結是否需要對教材章節內容進行重組以構建新的教學單元。例如，有教師糾結是否將人教版九年級化學教材第四單元“自然界的水”與第九單元“溶液”整合為一個教學單元，因為這兩個單元的教學內容均與水有關，而且水和溶液在課程標準中也是并列在同一個主題內容中。筆者認為在分析教材內容并進行教學內容重組時需要從課程的整體性、教學內容的本質聯系以及學生情況等方面綜合考慮。

仍以上述人教版化學教材第四單元為例，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化學式與化合價”。如果以水為聯系點，那么前三個課題的確可以與第九單元“溶液”整合在一起。但從學科本質角度，課題3和課題4培養的是認識物質組成的思路與方法，因此這些教學內容與第三單元的“物質構成的奧秘”具有更為深刻的意義聯系。

從學生學習的角度，由于水是學生最熟悉的物質，在第三單元“物質構成的奧秘”教學中，教師通常會以水為例來幫助學生建構概念理解。因此，以水為載體進行有關物質組成的教學符合學生的認知基礎。而如果將課題3移到第九單元進行教學，勢必會影響課題4化學式與化合價教學，因為學生對化學式與化合價的學習要以水的組成實驗探究為認知基礎。因此，第四單元“課題3水的組成”“課題4化學式與化合價”與第三單元的“物質構成的奧秘”整合起來構成教學單元是適宜的（圖１）。

對教材內容不僅要從知識表面來分析關聯性，還需要分析教學內容的深層聯系。能夠幫助我們洞悉知識間深層聯系的工具是大概念。所謂大概念，是指反映學科本質，具有高度概括性、統攝性和遷移價值的概念性知識。義教化學新課標提出了“物質的多樣性”“物質的組成”、“物質的變化與轉化“等大概念。那么，基于大概念分析， “水的組成”“化學式與化合價”是大概念“物質的組成”統攝的下位知識。

需要指出的是，雖然要創設以大概念為統領的教學單元，但并不意味著所有與某大概念相關的教學內容均納入一個教學單元之中。創設教學單元還要考慮學生的認知特點。對一些學習難點大的教學內容需要做分散處理，避免學生在一個單元學習中負擔過重。

2基于大概念設計單元教學的關鍵環節

義教化學新課標特別重視大概念教學，指出“明確學習主題，凝練大概念，反映核心素養在各學習主題下的特質化內容要求。充分發揮大概念對實現知識的結構化與素養化的功能價值。”“基于大概念可以幫助學生建構化學觀念，形成化學學科思維方式和方法，樹立正確的價值觀，落實課程目標”。

要落實義教化學新課標的上述課程理念，教師必須明確教學內容所聚焦的大概念的內涵及其內容邏輯結構。以“溶液”教學單元為例，基于學科理解并參考有關文獻建立圖2所示的初中溶液單元由事實性知識到大概念建構的結構體系。

由圖2可見，初中“溶液”單元教學關聯的大概念有兩個，分別是“尺度、比例和數量”和“結構與性質”。但僅有這兩個大概念的詞語還不能讓人明確到底要學生理解什么，因此需要結合單元內容主題轉化為關于大概念的重要理解。“溶液”單元需要學生發展的重要理解有：“混合物中粒子的大小、數目會影響混合物的宏觀狀態與性質”“物質的組成、結構、微粒間相互作用以及微粒運動等影響物質的溶解性”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生建立溶液、溶質、溶劑、溶解度等概念。在這些基礎概念之上，學生還要領悟更高位、更具遷移價值的大概念及其重要理解。學生要能認識到混合物體系粒子的大小（尺度）以及數目會影響混合物的宏觀狀態與性質。基于“尺度、比例和數量”這一大概念，學生具有了分析懸濁液、乳濁液、溶液等混合物的化學視角。該概念理解也為后續的膠體、稀溶液性質等知識學習奠定認知基礎。

為了發展學生對溶解問題的解釋、預測和論證能力，還需使學生從微觀層面理解影響物質溶解的主要因素，并為后續在高中學段基于物質結構、分子間作用力來深入理解物質的溶解性、理解“相似相溶”規律奠定基礎。

單元教學目標是關于學生經過單元學習后達到的預期結果，是教學活動與教學評價設計的導向標。單元教學目標不是單元內各課時教學目標的簡單疊加，單元目標的表述不宜瑣碎，可采取“中心目標+基本點”的表述方法，來發揮全局性、統領性的導向作用。其中，中心目標體現了該單元教學的“中心思想”，體現了單元教學的大方向，基本點是從學科核心素養角度對中心目標進行的闡釋。

威金斯給出了包含以下五項內容的教學目標設計模板：所確定的目標（G）、預期的理解（U）、我們需要思考的基本問題（Q）、學生將獲得的重要知識（K）與技能（S）。該模板能夠促進教師將大概念理解作為教學重點。基于義教化學新課標的目標要求，借鑒威金斯的教學目標設計模板，以初中“溶液”單元教學為例，構建了如下的單元教學目標（表1）：

表1中的總括性目標（G）是參照課程標準中的學業要求而設定的經由單元學習以后所能達到的預期結果。這些目標的表述是總括性的，也是綜合性的表現性學習目標。

為了在單元教學中落實核心素養培養，在總括性目標基礎上還要進一步明確需要學生理解的重要思想和過程、需要發展的科學思維與實踐能力等。預期的理解（U）是本單元教學所應發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，指明了學生應該理解的具體內容。預期的理解（U）是單元教學的重心，它們指向觀念建構與思維培養，需要通過討論、反思、解決問題、研究等深度學習的方式來認識與理解。

核心知識（K）是需要學生獲取的重要知識。這些知識對應于課程標準的內容要求。探究實踐（P）明確了單元學習后學生應具有的探究與實踐能力表現，如計算和配置一定質量分數的溶液、制定分離簡單混合物的方案等；探究實踐即包括基本的學科技能，也包括綜合運用化學學科知識以及跨學科知識處理問題的能力表現，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。

科學思維（T）是基于單元教學所應培養的如何思考問題的視角、方式與方法等。對于初中“溶液”單元教學來說，重點培養基于模型和證據進行推理來分析和處理混合物體系問題的思路與方法。根據單元教學內容特點，表1還明確了本單元重點發展的態度責任（A）以及可以加強的學科間的橫向聯系。

表1為教師進行素養導向的單元教學目標設計提供了一個參考框架。通過該框架即可避免羅列細碎的知識與技能目標，也避免因目標過于宏觀而缺乏對后續教學活動與教學評價設計的指導和引領作用。

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、發人深省和引發探究的問題。基本問題就像是通道或鏡頭一樣，透過它們，學生能夠更好地發現和探討基本概念、主題、理論以及暗含在教學內容中的問題。

以溶液單元為例，“什么是溶液？為什么要制備溶液？”“哪些因素影響物質的溶解？”“如何制備溶液？”“如何獲得純凈的水？”是該單元教學的基本問題。

以“什么是溶液？為什么要制備溶液？”為例，這兩個問題聯合在一起作為基本問題使學生對溶液的認識重心不僅放在“均一、穩定”這樣的表現特征上，而是從微觀本質認識什么是溶液，探究溶液與懸濁液、乳濁液的區別，理解混合物中粒子的大小、數目會影響混合物的宏觀狀態與性質，進而形成分析為什么很多化學反應需要在溶液體系中進行？為什么生物生存一定需要水？等真實問題的化學視角。

可見，基本問題能夠引發對知識的深入探究。由基本問題所驅動的單元教學的重心不再是 “事實”或“現象”的了解與記憶，而是使學生通過對特定現象的認識與理解，形成更上位、更一般性的認識，并用它們來理解、解釋其他現象。學生不僅知道“是什么”，而且能夠認識“為什么——原因、條件”、及“會怎么樣——結果、影響、作用、意義”，還能夠知道“如何做”，從而將學習引人深層思考和賦予意義與價值的方向。

2.3.2基于基本問題設計教、學、評一體化教學活動

學生的學習需要以問題來激發，探究實踐需要圍繞問題來開展，科學思維需要基于問題而深化、態度責任需要基于問題而生發、素養導向的學習評價也需要基于問題解決中的表現來開展，因此基本問題的設計成為落實單元教學目標、實現教—學—評’一體化的重要工具。

圖3[91]?是初中“溶液”單元中各個課題教學所聚焦的基本問題。通過基本問題能夠發現溶液單元教學的5個課題是按照“是什么”、“為什么”、“怎么辦”的邏輯順序逐步進展的。

需要指出的是，圍繞基本問題進行教學并不意味著教師直接將基本問題拋給學生進行探究，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”教學的基本問題是“什么是溶液？為什么要配制溶液？”，為了引發對基本問題的探究，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，學生通過化學實驗認識水是一種溶解能力很強的溶劑，發現溶液與懸濁液及乳濁液的不同，建構溶液的微觀認識模型。通過化學反應在無水和有水條件下的現象對比，結合溶液的微觀認知模型認識水溶液中化學反應特點，從而能夠從化學視角分析水對植物生長的作用。

基于基本問題所開展的學習活動也具有評價功能。例如，學生通過實驗探究與觀看微觀動畫模擬等，形成了關于氯化鈉溶液的認知模型。圖4為學生繪制的氯化鈉水溶液的微觀示意。通過這些表現性學習任務可以評價學生對溶液概念理解情況。

通過圖4（a）能夠發現，學生認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，學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知，將會影響后續的酸堿鹽知識的學習，也會影響高中學段的電離概念學習。

繪制圖4（b）的學生頭腦中具有氯化鈉在水溶液中以離子形式存在的認識，但他們的溶液認知模型完全忽略水存在。這些學生沒有認識到氯化鈉水溶液的形成是水分子作用于氯化鈉的結果，也沒有認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合成氯化鈉晶體。如果學生具有圖4（b）的這種溶液認知模型，將影響“哪些因素影響物質的溶解？”這部分內容的學習。

新義務教學課程標準特別強調要加強學科間相互關聯性。為此教師應該在單元教學中有意識地引導學生利用其它學科的知識、思想方法來分析與處理化學問題，也讓學生意識到化學在其它領域的重要應用。以初中“溶液”單元教學為例，聯系數學思想方法可以更好地理解溶質質量分數概念以及溶解度與溫度之間的數據曲線、聯系生物學科知識可以更好地理解溶液的意義與價值、聯系工程技術可以更好地理解化學學科的意義與價值。

為了提升學生綜合利用多學科知識處理問題的能力，義教化學新課標新增了跨學科實踐活動的內容要求。所謂跨學科實踐活動是需要運用兩種或兩種以上的學科觀念、學科思維以及學科技術等解決真實問題的實踐活動。跨學科實踐活動突出的教學價值在于基于實踐建構學科間的意義聯結，擴展視野，激發創新思維，提升運用多學科思維與方法分析和解決問題能力，獲得對事物更全面的認識等。

跨學生實踐活動既要具有實踐性、多學科性，還要具有思維性，促進學生高階思維發展。例如，在 “溶液”教學單元中，教師讓學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科融合，但很多學生僅是將教材中有關內容以繪畫的方式進行了表達，缺乏高階思維能力發展。

同樣以“溶液”教學單元為例，如果學生面對的是如下問題：有一些北京市民認為南部的自來水質較北部的自來水質差，你將如何驗證這種說法的真偽？ 那么，這一問題是與北京學生的生活息息相關的真實問題，能夠激發學生的探究欲。學生需要運用技術手段分析不同區域的水質，調查北京市自來水的組成，思考地表水與地下水的差別，了解南水北調等。那么，這樣的實踐活動則具有較好的跨學科性，也提升了學生利用科學與技術知識來分析與判斷社會性議題的能力，培養科學態度與社會責任。

綜上所述，基于大概念設計初中化學單元教學要構建以大概念為重心的多維單元教學目標，設計指向大概念的基本問題并圍繞基本問題設計教、學、評一體化的學科實踐活動及跨學科實踐活動來促進學生核心素養發展。

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