學科大概念多重層級下的主題大概念教學路徑

王換榮 肖中榮

摘要： 構建學科大概念統領的課程內容體系，是義務教育階段和普通高中階段課程改革的重大創新。基于學科大概念的多重層級及其與特定主題內容的融合，提出主題大概念教學，是解決課程內容組織的結構化和建立學科基本觀念的一般路徑。化學學科大概念讓學生能夠在更高的認知層面理解具體知識背后的更為本質的觀念，促進化學學科核心素養的落實，為學生的終身發展提供支持。

關鍵詞： 學科大概念； 主題大概念； 學科基本觀念； 概念層級； 跨模塊

文章編號： 1005-6629（2023）09-0025-04???中圖分類號： G633.8???文獻標識碼： B

2017年版普通高中課程標準（以下簡稱新課標）要求教學以素養為導向，課堂要從傳授知識結論轉向培養創新思維，要讓學生學會運用專家思維解決現實世界的問題，而不是積累大量的惰性知識［1］。大概念（Big Ideas）作為發展核心素養的手段和方法，蘊含“少而精”“作為遷移的源頭”和“專家思維”的內在屬性［2］。大概念研究起源于美國教育心理學家杰羅姆·布魯納［3］。他指出，學生若能理解事物之間相互關聯的方式，掌握事物和學科的基本結構，就能輕松應對課堂內外所遇到的各類問題。大概念是在忘記具體的知識和經驗事實之后還能長久保留的中心概念，反映事物和學科的本質，具有高度的概括性和抽象性，科學大概念的分類見圖1。大概念教學的目標是使每位公民都具備基本的認識世界的學科視角。

1? 大概念統領教學的意義

懷特海指出，惰性知識是學生只在單一學科和獨立的單元內才能顯示出學會的知識，很難在離開此學科和單元后再次被激活［4］。換言之，惰性知識難以在同學科的單元之間、不同學科之間、學校教育和現實世界之間遷移。當前的課堂教學強調的更多是學生惰性知識的積累和對某一具體實踐活動的體驗，沒有讓他們習得背后的核心經驗［5］。同時，有限的學校課程難以承載不斷增長的知識，學生也無法掌握太多的事實性知識。“如何讓學生學會學習，掌握認識和理解世界的方法”，應作為學科課程設計的首要目標。鑒于大概念的統攝性和持久性，可以解釋較大范圍內的學科現象，若能發揮大概念的可遷移性對解決相關學科問題的廣泛指導作用和對學習的引領作用，必然可以減輕學生的負擔，讓學生饒有興趣地投入學科學習中［6］。因此，對初入高中的學生，要借助大概念使學生具有洞察和整合學科全局的視野。

2? 學科大概念、學科基本觀念和主題大概念的界定

大量研究認為，大概念即學科大概念，從形式上看是高度概括的觀點陳述句，從本質上而言是具體知識背后的核心思想和觀念，是聯結下層小概念的上層概念，也稱核心概念或大觀念。這些研究似乎混淆了核心概念、學科大概念和學科基本觀念的范疇和功能。學科大概念不等同于核心概念，核心概念更關注作為專家結論的學科知識，而學科大概念能培養學生具有生存和生活價值的專家思維。學科基本觀念超越了知識，傾向于思想方法，能更好地發揮知識的遷移價值［7］。2022年版課標更強調基于主題抽提大概念，主題大概念即從課程設計的視角審視學科大概念并將其與特定的主題內容融合，通過主題情境建立學科大概念間的橫向聯系，形成圍繞特定主題內容的思想、觀點和方法，從而構建學科基本觀念，深刻理解學科大概念。可見，主題大概念是與學生聯系最為緊密的［8］。學科大概念、主題大概念和學科基本觀念的關聯見圖2。

依據認識主體指向的不同，可以從學習、學科、課程三方面開展大概念教學［9］。主題大概念教學是從學生的學習層面出發，本質上是從如何教到學什么、如何學的深刻變革［10］。要求學生聚焦對事實和實例的思考，從細節入手，建立學科的核心思維，再進一步轉變為深層次的學科結構。學科基本觀念是從學科層面出發，體現觀念的分類。化學基本觀念包含元素觀、微粒觀、結構觀、變化觀、能量觀等知識觀念；分類觀、實驗觀等方法觀念；化學價值觀等情感觀念。學科大概念教學是從課程層面出發，課程與人才培養密切相關。教師依靠對課程與教學內容的整體把握，以及對學生知識學習、思維發展和能力提升的系統思考，以學科大概念的核心內涵為綱，將相關上位概念、次位概念按照其內在邏輯關系編織成網絡化的概念體系［11］。學科大概念可以自下而上由學生建立，也可由教師自上而下分享。

3? 學科大概念的多重層級

學科大概念一般分為章節大概念、模塊大概念和跨模塊大概念三種層級，需要由小到大逐步建立概念間的內在聯系［12］。以人教版（2019版）選擇性必修2《物質結構與性質》為例，將“物質微觀結構的概念、原理、結構與性質關系”這些模塊大概念作為教學結構中心［13］。

3.1? 章節大概念

把同一章節的全部或部分內容用同一大概念進行統攝和引導，就形成了章節大概念［14］。第一章“原子結構與性質”分為“原子結構、原子結構與元素的性質”兩節。其中，原子結構是根源，從這個章節大概念出發，讓學生根據構造原理能寫出1～36號元素基態原子的電子排布式，并在認識泡利原理、洪特規則和能量最低原理的基礎上寫出軌道表示式。能根據核外電子排布解釋元素周期表的基本結構，尤其是過渡元素的核外電子排布、元素周期表的分區等。能討論原子半徑、第一電離能和電負性的周期性變化。教材的設計框架與原子結構知識的內在邏輯契合，幫助學生循序漸進地理解有關原子結構的基本概念體系［15］。

3.2? 模塊大概念

把同一模塊、不同章節的內容用同一大概念進行統攝和引導，就形成了模塊大概念［16］。第二章可與第三章整合為“分子結構和晶體結構”，以模塊大概念“結構決定性質”統領兩章，依照邏輯關系，闡明分子結構與性質、晶體結構與性質的關系［17］。第二章“分子結構與性質”，分成“共價鍵、分子的空間結構、分子結構與物質的性質”三節。分子可以解離為原子，原子通過共價鍵構成分子，物質中存在分子間作用力。對于分子結構，一是分子中原子間的成鍵特征，可從共價鍵的本質特征（原子軌道重疊）、極性和強弱（鍵長和鍵能）、化學鍵的表示方式（電子式、結構式）等視角學習。二是分子的空間結構，可從如何預測（價層電子對互斥模型）、如何解釋（雜化軌道理論）、如何表征（鍵角及球棍模型、比例模型）等視角學習。第三章“晶體結構與性質”分為“物質的聚積狀態與晶體的常識、分子晶體與共價晶體、金屬晶體與離子晶體、配合物與超分子”四節。晶體除分子、共價、金屬和離子四種類型外，還存在許多化學鍵類型的漸變過渡形成的過渡晶體和結構混雜形成的混合型晶體，其性質與晶體結構密切相關。

3.3? 跨模塊大概念

把不同模塊、不同章節的內容用同一大概念進行統攝和引導，就形成跨模塊大概念［18］。

必修1第四章“物質結構和元素周期律”在原子結構的基礎上，建立了化學鍵的概念，從粒子間相互作用的視角學習元素的原子如何構成物質，以及化學反應中物質變化的實質。選擇性必修2《物質結構與性質》的第二章，在原子結構理論的基礎上，建立了化學鍵的電子理論，共價鍵是現代化學鍵理論的核心。分子的空間結構和分子之間的作用力是理解分子結構與性質關系的關鍵。這兩個不同的模塊由淺入深地從粒子間的相互作用來認識物質及其變化，讓學生建立“粒子間相互作用”的跨模塊大概念。此外，選擇性必修2《物質結構與性質》在第三章第4節“配合物和超分子”中闡明了共價鍵、分子間作用力與配合物及超分子結構形成的關系，拓展了對分子空間結構理解的深廣度。

4? 圍繞學科大概念組織主題大概念教學的路徑

教師遵循知識發展的邏輯順序和學生的認知規律，分析教學內容之間的內在本質聯系，依次提煉出教材中的章節、模塊和跨模塊大概念，其實質是“從具體到抽象再到具體”的思維過程。學科學習的終極任務是跨模塊大概念的交叉融合和靈活應用，前提是將作為“模塊大概念”學習的大任務，分解為若干“章節大概念”的小任務。對學生而言，最直接的是章節大概念的學習。學科大概念教學主要按照三個層級和具體課程承載的主題大概念，根據學期、單元教學的總體規劃和課時目標進階，把能體現學科大概念的關鍵性內容具體化為教學任務，將零散的知識置于有邏輯結構的框架之下，凸顯課堂教學任務的主線索，通過情境化和結構化的探究實踐來促進學生自主形成主題大概念，建構學科基本觀念［19］。主題大概念教學要摒棄對具體知識的反復記憶和題目的機械訓練，引導學生養成一種態度，習慣于尋找學校教材和現實生活的相互聯系［20］。

4.1? 學科大概念統領下設置主題教學

新課標指出，大概念是學科領域中最有價值的內容。化學學科大概念包括物質微粒性、化學變化和能量。依據化學的基礎性研究領域，將《物質結構與性質》分為“原子結構與元素的性質、微粒間的相互作用與物質的性質、研究物質結構的方法與價值”3個主題［21］。每個主題圍繞學科大概念選取多維度的具體學習內容，除核心知識外，對思維方法、探究實踐等方面也提出了較高要求。同時，利用結構化板書凸顯主題大概念思維，目的是外顯知識間的內在聯系以及分析和解決問題的思維路徑，讓學生一目了然，幫助學生將知識結構化，再將知識轉化為學科基本觀念和解決相關問題的思維工具。比如，在“原子結構與元素的性質”主題教學中，借助科學史的故事和素材多角度展示人類對微觀結構的認識過程，跳出知識點的慣性思維來考察各知識點的本質聯系，讓學生自主提取主題大概念，促進對科學本質的理解［22］。再帶領學生繪制思維導圖，發揮主題大概念對實現知識的結構化和素養化的功能。

4.2? 圍繞主題大概念的問題驅動式教學

大概念單元教學的策略是將主要教學內容或任務設計成與主題大概念相呼應的“驅動性問題”。精心設計的學習任務單是問題驅動式教學的載體，也是指引學生深度學習的文本支架。在每項任務中，設置圍繞課程標準、教學目標和核心概念的主問題鏈“是什么？為什么？你是怎么理解的？主題大概念是否讓你聯想到在其他情境中的應用？”，這些問題鏈要具有與學生密切關聯的生活情境性，讓學生愿意主動思考主題大概念的意義和價值［23］。比如，在“原子結構與元素的性質”主題教學中，向學生提供原子半徑、第一電離能、電負性等數據，借助如下問題鏈“你能分析原子序數與核外電子排布的關系嗎？你能發現變化規律，建構元素周期律（表）模型嗎？你能利用模型分析和解釋常見元素的性質嗎？”，幫助學生建立基于位、構、性關系的系統思維框架，接著組織學生設計并完成與任務相關的實驗探究、分析推理、關聯概括、解釋說明等系列活動，促進他們認識、體驗并構建主題大概念，形成解決問題的一般思路和方法［24］。

4.3? 引導學生主動建構主題大概念

教師要關注學段教學內容的遞進性和實用性。在大概念的框架內，按照學段教學內容的遞進關系把握核心概念進階，依據學業要求和學業質量標準，關注知識間的內在關聯，改變碎片化和割裂式的教學傾向。加強具體知識與現實生活間的聯系，通過核心概念在真實情境中的應用，實現學生對核心概念的深度理解和靈活應用［25］。主動建構概念是運用概念的基礎，學生主動建構概念的一般流程見圖3。教師在學生層面通過創設社會發展需求的真實情境，讓學生建立小概念，再進行概念間的聯系，將小概念網絡成主題大概念［26］。進而掌握在未來世界可能遇到的學科大概念，幫助他們獲得更好地適應社會生活的學科基本觀念［27］。比如，在“原子結構與元素的性質”主題教學中，借助必修階段對原子結構、元素性質和元素周期律（表）的已有認識，利用氫原子和多電子原子光譜所產生的復雜現象等情境，引導學生反思已有理論模型的局限，建立新的原子結構模型和構造原理等概念。

總之，依據學科大概念統領的課程內容體系和不同層級設計主題大概念教學，幫助學生正確定位學科學習的方向與范疇，從注重知識的數量走向關注知識的質量和價值，從而自主構建學科大概念，使龐雜的知識得以融通，并能圍繞學科大概念實現知識的遷移、應用與創新，在教學中起到事半功倍的效果，切實提升學生的學科核心素養。

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