基于大概念的單元主題教學設計

摘要：以“奇妙的碳家族”單元為例，梳理大概念與化學學科核心素養的關系，提出了基于大概念的單元教學能發展學生核心素養的觀點。通過分析該單元的單元整體架構和各課時教學活動，指出教學活動中提升學生對大概念認知層次的進階方式。進而，開展了基于大概念的開放性單元評價。實踐表明，從大概念出發，進行單元頂層設計和教學實踐，能有效促進學生對大概念的學習理解和遷移運用，發展學生化學學科核心素養。

關鍵詞：大概念；化學；學科核心素養；單元主題教學

中圖分類號：G633 文獻標識碼：A 文章編號：1673-4289（2024）06-0058-04

《義務教育化學課程標準（2022年版）》提出了13個學科核心概念和4個跨學科概念，旨在讓教師明晰如何基于學科核心概念提升學生核心素養，同時強調要探索大單元教學，積極探索項目化、主題化的學習方式，并突出課程內容的結構化。

大概念是指具體知識背后的更為本質、更為核心的思想或方法，它是對概念間關系的抽象表述，是對事物的性質、特征以及事物間的內在關系及規律的高度概括?；诖蟾拍钸M行單元教學，學生能夠對大概念進行持續理解，逐步形成解決問題的學科思想，發展學科核心素養。初中化學人教版教材第六單元“碳及其氧化物”包括了很多事實性知識和一般學科概念，這些知識和概念內部暗含了“結構決定性質、性質決定用途”的學科思想。該思想即為學科大概念，以該思想為統領的單元教學，應在不改變教材的編排順序的基礎上，在教學中有意識地引導學生對大概念進行學習理解并遷移運用。這樣的教學活動，有助于學生掌握相關的化學學科研究方法，對學科思想進行深度理解。為了提高學生的學習興趣，將主題的命名趣味化，即為“奇妙的碳家族”。

一、大概念與化學學科核心素養的關系

“奇妙的碳家族”中，大概念與化學學科核心素養的關系如圖1所示。這個單元出現了“碳單質”“一氧化碳”“二氧化碳”三個重要的物質。對每個物質的探究過程是學習、理解、遷移該學科大概念的過程。

在結構決定性質方面，學習代表物為金剛石、石墨。兩者中碳原子排列方式的不同，導致其宏觀性質的差異，這承載著發展學生“化學觀念”核心素養中宏微結合能力的功能價值。在性質決定用途方面，體現“科學思維”學科核心素養。無論是碳單質，還是一氧化碳或是二氧化碳的學習過程，均要求學生能夠將物質的性質和用途進行關聯，形成證據意識。同時，學生在學習過程中反復應用到“結構決定性質”的模型，體現模型認知的價值。在本單元的最后總結部分，教師應引導學生基于碳元素形成各個物質的轉化關系圖，這也是科學思維素養中“模型認知”能力的體現。研究物質性質方面，教師引導學生通過實驗探究開展學習。實驗探究是研究物質性質的重要途徑，教師鼓勵學生在實驗裝置、實驗設計上進行創新，尤其是二氧化碳的性質和制備探究實驗，在學習的過程中落實“科學探究與實踐”核心素養。學習物質用途時，單質的前沿科技進展承載了培育學生“科學態度”的功能價值。通過溫室效應內容的學習，讓學生樹立社會責任意識，發展“科學態度與責任”的化學學科核心素養。

二、基于大概念的單元整體架構

基于大概念的單元整體架構如圖2所示。

基于學科大概念和學科核心素養的單元主題確立為“奇妙的碳家族”。單元學習內容分為“碳單質”“一氧化碳”“二氧化碳”三部分。以“碳單質”的介紹幫助學生初步建立“結構決定性質、性質決定用途”的學科核心思想，落實相關基礎知識。介紹“一氧化碳”的性質和用途，幫助學生鞏固“性質決定用途”的學科核心思想。以“二氧化碳”的性質和制備探究為學習對象，體現科學探究的化學研究方法，再次鞏固“性質決定用途”的學科核心思想。單元劃分為6個課時，每個課時的學習內容如表1所示?；诖蟾拍顦嫿ǖ膶W習單元，在課時教學中要發展學生化學學科核心素養。其中，“化學觀念”在第1課時滲透，學習載體是碳單質常溫下的穩定性與其結構的關系。分析微觀結構，理解宏觀性質，引導學生形成化學觀念?！翱茖W思維”的核心素養在第2、3、4、6課時滲透。第2課時討論了有關二氧化碳的原理，這部分內容的設計意圖是從“化學反應速率”的角度理解“最佳反應”的概念。在實驗探究中發展學生“證據意識”的“科學思維”。第3課時進行了二氧化碳溶于水的有關實驗設計，引導學生通過現象分析原理，尋找現象證據的過程，進一步發展“證據意識”的科學思維?！翱茖W探究與實踐”的核心素養在第2、3、5課時滲透，第2課時通過原理探究、裝置探究鼓勵學生設置開放性問題，讓學生形成發散思維，發揮想象力和創造力，給出不同但合理的答案，在實踐中培養創新意識。第3課時通過科學探究的完整流程，研究了二氧化碳是否與水反應的科學問題，提高學生設計實驗的能力、基于實驗現象的推理能力。在第5課時學生經歷45分鐘的二氧化碳制取與性質探究，重點培養了學生的動手操作能力，發展學生“科學探究”的學科核心素養?！翱茖W態度與責任”的核心素養在第1、3課時滲透，其中第1課時通過介紹碳60及其他新型碳單質，發展“科學精神”。第3課時討論了自然界的“碳—氧”循環、“溫室效應”的產生與低碳行動相關內容，培養學生從化學視角認識化學問題，幫助學生形成“主人翁”意識和“社會責任”意識。

三、基于大概念的單元主題教學設計

大概念視角下的單元教學，是對大概念進行“水平1：知識提取”“水平2：理解”“水平3：分析”“水平4：知識運用”認知目標進階的過程。4個教育目標水平進階模型由美國教育家馬扎諾團隊提出。如圖3所示，水平1是知識提取過程，在課時1完成，由教師主導，引導學生識別研究對象（碳單質）零散知識點中的大概念，實現對大概念的初步識別。水平2是理解過程，在課時2和3完成。為了幫助學生實現對大概念的理解，這兩節課仍由教師主導，帶領學生分析研究對象（二氧化碳）的結構、性質、用途的關系，實現大概念的整合。水平3是分析過程，在課時4和5完成。經過前3節課的鋪墊，學生對大概念有了一定的理解，現在由教師提出一個新物質“一氧化碳”的事實性知識，由學生獨立分析這些知識之間的關系。此外，學生通過科學探究，獨立反思研究對象（二氧化碳）的性質和用途的關系，也是分析水平的體現。水平4是知識運用過程，在課時6完成。由教師布置開放性作業，引導學生運用大概念對新物質“鐵”書寫一份研究計劃，考查學生對大概念的遷移運用能力。

基于大概念的教學方式具有多樣化的特點。為了幫助學生對大概念具備“理解”“分析”“知識運用”的能力，在對具體物質性質的研究上，采用了“實驗探究”的學習方式。在物質用途方面，因學習內容簡單，采用“學生講壇”的學習方式。此外，本單元的學習也融入傳統教學中“師生討論”的學習方式。多樣化的學習方式，給予學生充分思考的時間和動手操作時間，增強學習體驗，激發學生的學習動力，同時也能提升學生化學學科核心素養。

四、基于大概念的單元評價設計

基于大概念的單元評價既包括事實性知識、一般學科概念的掌握情況，也包括學生對大概念理解程度的評價。前者采用傳統的紙筆評價方式，后者采用設置開放性任務的方式。對大概念理解程度的評價，就是考查學生在新情境中對核心知識和方法進行遷移運用的能力，解決問題的過程承載了發展核心素養的功能價值，因此這樣的開放性任務更有價值。本單元結束后，向學生下發了表2的單元評價表，提供了明確的評價標準，有助于學生在完成任務的過程中有意識地向“優秀級”努力。

本單元在3個教學班實踐，共計70人。單元教學結束后，有85.8%的學生達到開放性任務評價中的優秀級，7.1%的學生達到合格級，7.1%的學生為不合格級。從數據來看，優秀級的學生比例較高，說明單元教學有效幫助學生實現了對大概念的學習理解和遷移運用。對于不合格的學生，單元教學結束后，教師應采用個別化幫扶的策略，降低學習目標，帶領學生重溫單元學習內容，幫助這些學生實現對大概念認知的水平1和水平2的要求。

綜上所述，從大概念出發，進行單元頂層設計和教學實踐，能有效促進學生對大概念的學習理解和遷移運用，發展學生化學學科核心素養。

（作者單位：1．北京師范大學未來教育學院，廣東，珠海519087；2．首都師范大學附屬中學，北京100048）