芻議大概念統攝下的高中化學單元教學

摘 要： 單元教學是建構大概念的重要教學形態。在具體實踐中要以系統化的思維進行大概念的提煉和單元的劃分，遵循整體化、結構化、情境化、真實性的單元教學設計原則，依托單元情境組實現“教學評”一體化，并根據實踐效果進行反思、優化和再實踐。

關鍵詞： 大概念； 單元教學； 結構化； 高中化學

文章編號： 10056629（2024）10000307

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1 基本釋義

1.1 大概念

《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》明確強調“重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實”［1］。大概念也稱大觀念，最早源于教育心理學領域［2］，是指反映學科本質，具有抽象性、概括性、統攝性和廣泛遷移價值的學科思想和觀念［3］。劉徽認為可以通過課程標準、學科核心素養、專家思維、概念派生自上而下解構大概念，也可以通過生活價值、知能目標、學習難點、評價標準自下而上提煉大概念［4］。

1.2 化學大概念

學科大概念被作為發展核心素養的手段和方法，最為重要的兩點是其所蘊含的“少而精”和“像專家一樣思考”的內在屬性［5］。胡欣陽分別從學科、課程、學習三個認識主體層面構建了化學大概念的內容體系，形成化學學科大概念、化學主題大概念、化學基本觀念。化學學科大概念是化學家等科學共同體關于化學學科本質特征的認識［6］。吳星將化學學科大概念分為物質組成與結構、物質變化與轉化、物質性質與應用、物質變化與能量四方面，并進行了相應描述［7］。化學主題大概念是化學學科大概念與特定化學課程主題內容的融合［8］。王換榮等認為化學主題大概念教學是解決課程內容組織的結構化和建立化學基本觀念的一般路徑［9］。化學單元大概念就是一種常見的化學主題大概念。化學基本觀念是以學生認識發展為主體指向的一種特殊的化學大概念，強調學生通過化學主題大概念的學習而在頭腦中自主建構形成的有關化學學科的總括性認識［10］，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［11］。

1.3 大概念統攝下的化學教學單元

單元教學是介于宏觀課程和微觀課時之間的中觀教學，向上能實現課程目標和知識結構化，向下能理清課時之間的教學邏輯［12］，能夠克服傳統課時教學知識割裂的弊端，是建構大概念的主要載體［13］。大概念視角下的單元是素養目標達成的單位，不再拘泥于教材的章節，可分為顯性單元和隱性單元［14］。顯性單元是指教材中現有的單元，教師可以直接從中提煉大概念。而隱性單元則只涉及現有單元的部分內容，這些內容與其他單元的部分內容擁有共同的大概念，教師可以根據需要進行整合，如化學實驗單元、化工生產單元等。根據所對應的大概念的大小不同，還可以將單元分為宏觀單元、中觀單元和微觀單元。宏觀單元可以跨越時間和空間，適合處理初中、高中必修、高中選擇性必修均涉及的內容（如化學反應類型單元）和建構跨學科大概念（如分類思維大概念）。中觀單元圍繞某一學段的大概念展開，一般要在幾個學期內完成，例如元素化合物單元。微觀單元一般是指教材現有的單元。

綜上所述，化學教學中教師首先要具備化學學科大概念，并主動將其與化學課程內容相融合形成化學主題大概念，以化學主題大概念統領單元教學，幫助學生在頭腦中建構化學基本觀念，從而切實發展學生的化學學科核心素養（見圖1）。

2 設計模型

大概念統攝下的高中化學單元教學設計模型可用圖2表示。

2.1 目標內核

單元目標是核心素養與單元教學內容的具體結合，是學生單元學習的預期結果，既是單元教學的出發點也是歸宿，支配著教學的全過程，規定著教與學的方向［15］，是學生素養達成的“座架”。單元大概念是單元目標的內核，能將單元目標中的認知維、技能維、情感維統合為一個結構化的整體，并深度融合成素養。

2.2 價值旨歸

當前的化學課堂仍存在碎片化教學現象，例如未能從整體關聯的視角審視教學內容，孤立、靜態地教授知識；零散知識點大量堆砌，學生進行默寫、刷題等低通路遷移［16］，不僅遺忘率高，還不能靈活遷移應用到新情境；止步于具體知識方法的學習，未能抽象提升到一般性思維模型，難以實現抽象原理在不同情境中的遷移應用。

課堂轉型的方向是為素養而教。核心素養是學生在面對真實復雜的情境時能夠以專家的思維方式高質量解決問題的綜合品質。這就要求教師從教專家結論轉向教專家思維，而學生形成專家思維的標志就是理解了大概念［17］。理解大概念需要經歷“具體歸納抽象演繹具體”的螺旋上升過程，這個過程就是高通路遷移。從這個角度講，大概念就是高通路遷移中的“高位抽象”［18］，是反映專家思維方式的概念、觀點或論題［19］，能幫助學生綜合運用所學解決復雜的實際問題，這正是大概念統攝下的高中化學單元教學的價值旨歸。

2.3 設計原則

2.3.1 整體化原則

整體化包含兩層含義，一是單元內部的整體設計，二是關聯單元的整體設計。迭代邏輯是大概念單元教學設計要遵循的整體化思路，所謂迭代邏輯是指不斷重復、反饋和提升的過程，呈現螺旋上升的態勢［20］。單元內部的整體設計要以單元大概念貫穿單元教學始終，即圍繞單元大概念制定單元目標和評價目標，創設單元情境組，設計表現性任務和真實性問題，引導學生在不同情境中不斷地經歷歸納和演繹的動態過程，以此實現對單元大概念的動態理解。關聯單元的整體設計要關注不同單元內容之間的科學邏輯，關注同一大概念在不同學段的進階發展，關注跨學科大概念的建構和應用。

2.3.2 結構化原則

化學大概念產生的社會背景是，化學課程內容過多的事實性知識和細節使學生喪失對化學的興趣和熱愛，喪失終身學習的能力和意愿［21］。課程內容結構化是國際課程改革在知識激增背景下培養人才的重要課程設計方式［22］，這與化學大概念產生的背景相似。所謂結構化，是指將逐漸積累起來的知識加以歸納和整理，使之條理化、綱領化，做到綱舉目張［23］。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）指出：內容的結構化是促進學生從化學學科知識向化學學科素養轉化的關鍵，主要有基于知識關聯、認識思路和核心觀念三種結構化形式［24］。以結構化的方式開展大概念單元教學，能為學習者提供化學知識的結構與獲得的過程，讓學生在單元學習中像“專家”一樣將化學大概念內化為自己頭腦中的化學基本觀念。

2.3.3 情境化原則

精心創設豐富多樣的教學情境，置學生于情境中思考和學習，已經成為中學化學教師的一個共識，并逐漸落實為一種自發的教學實踐［25］。素養的形成需要依托多個情境，這就要求大概念單元教學要在情境組中進行。單元情境組中的不同情境共同圍繞一個或幾個單元大概念，既能實現對教學內容的全覆蓋，也不能太過重復，同時還要符合學生的認知規律，由簡單到復雜，由單一到多元，由限制到開放。化學教學中常見的情境有實驗情境、生活情境、生產情境、化學史情境、科學研究（學術）情境等。

2.3.4 真實性原則

鐘啟泉指出：核心素養區別于應試學力的最大特質在于真實性，真實性是核心素養的精髓［26］。真實性指的是“超越學校價值”的知識成果，也就是解決真實問題的能力［27］。這就要求教師在設計大概念統攝的單元教學時要關注啟發學生思考的問題的真實性，真實性問題常常鑲嵌在單元情境組中。需要注意的是，真實性問題的目的是幫助學生形成未來解決現實世界問題的專家素養，其本身在當下不一定是真實的，例如在“硫酸工業”教學中的真實性問題：“如果你是硫酸工廠的負責人，你會如何選擇生產原料、調控生產條件、改善生產工藝？”

3 實踐路徑

大概念統攝下的高中化學單元教學實踐路徑可用圖3表示。

3.1 提煉大概念，初步規劃單元

教師可以從學科本質、課程標H+E78cDU7fX3roWen5m1CQN2e0hstFkGs7t+4qwz7Lc=準、教材分析等角度，結合已有文獻研究和自身實踐經驗，系統提煉化學大概念。圍繞大概念，依托教材內容，初步系統規劃必修課程和選擇性必修課程的學習單元，同時要做好化學大概念的初高中銜接。《義務教育化學課程標準（2022年版）》構建了大概念統領的化學課程內容體系，明確了“化學科學本質”“物質的多樣性”“物質的組成”“物質的變化與轉化”“化學與可持續發展”等大概念及其具體內涵要求［28］，為高中化學大概念的建構奠定了良好的基礎。

3.2 細化單元主題及內容，確定單元大概念

素養導向下的單元主題包括單元重點學習的學科知識及其蘊含的學科思想和學科思維方式。顯性單元的主題一般可以保持教材原有的單元名稱，隱性單元的主題則常常需要適當的改編。根據細化的單元主題及內容，結合提煉的化學大概念，可以確定單元大概念。一個單元的大概念可能不唯一，但也不宜過多，以不超過3個為宜。例如表1、表2是依據課程標準分別對必修課程主題2、主題3的內容提煉的大概念，確定的單元大概念、單元主題和內容，教師可以根據所使用的教材版本及學生的特點進行調整。

3.3 以單元大概念為核心進行單元整體設計，形成單元鏈結構

大概念具有多重層級結構［30］，單元大概念雖然已經是學科大概念的具體化，但依然具有大概念的特征，是單元教學的核心，需要經過多個課時的學習來加深理解。大概念視角下的單元內部邏輯可以通過單元鏈［31］來呈現。單元鏈以單元大概念為核心，能幫助教師厘清相同大概念統領的必修內容與選擇性必修內容的關系，還能清晰地呈現顯性單元和隱性單元、同一單元的顯性部分和隱性部分的關系。以高中化學必修課程和選擇性必修課程均涉及的“氧化還原反應”單元（不包含有機化學）為例，繪制如下單元鏈（見圖4）。

3.4 依托單元情境組，實施單元“教學評”一體化教學

以單元情境組為載體，通過指向大概念單元目標的表現性任務和真實性問題，可實現單元“教學評”的一體化。表現性任務以情境為載體，包含系列真實性問題，對應單元素養目標，體現對大概念的理解，可防止低通路遷移。例如在必修課程“氧化還原反應”單元中創設的單元情境組、表現性任務和真實性問題見表3。

情境1診斷并發展學生從物質、元素、微粒角度認識氧化還原反應的進階水平，情境2診斷并發展學生對氧化還原反應認識思路的結構化水平，情境3和情境4分別診斷并發展學生應用氧化還原反應的物質轉化和能量轉化解決實際問題的水平。

希爾推崇在表現性任務中使用SOLO分類理論，即將學生的學習結果由低到高分為前結構、單點結構、多點結構、關聯結構和抽象拓展結構5個不同的層次［32］，體現了學生認知的結構化水平。教師在具體實踐中可以收集不同結構水平的典型回答，用于制定大概念單元教學的認知評價量規，進而對學生進行有針對性的指導。

3.5 進行持續性反思和優化，并進行再實踐再反思再優化

大概念統攝下的高中化學單元教學是一項系統工程，涉及教師對課程標準、教材的深度理解和教學觀念、教學方法、評價方式的轉變，需要教師以研修共同體的方式進行持續性反思和優化，并在多輪教學中進行再實踐、再反思、再優化。

化學大概念能幫助學生在更高的認知層面理解具體知識背后的更為本質的觀念［33］，即使未來學生不從事與化學相關的專業，但是化學學科所蘊含的思維方式也會影響其日常生活。大概念統攝下的高中化學單元教學從學生的學習層面出發，關注學生高質量、高效率的學習，是從如何教到學什么、如何學的深刻變革，能為學生的終身發展提供支持，但相關研究目前還處于起步階段，值得一線教師深入實踐和探索。

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