初中化學(xué)“大概念”單元教學(xué)設(shè)計(jì)研究

2/2初中化學(xué)“大概念”單元教學(xué)設(shè)計(jì)研究《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（２0２２年版）》提出了基于大概念整體設(shè)計(jì)和合理實(shí)施單元教學(xué)的明確要求，本文就如何落實(shí)該要求進(jìn)行探討。１ 基于大概念創(chuàng)建教學(xué)單元１．１教學(xué)單元含義與類(lèi)型教學(xué)單元是課程中由若干課時(shí)或子課題組成的相對(duì)獨(dú)立的教學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)教學(xué)單元主題性質(zhì)的不同，化學(xué)教學(xué)單元可分為學(xué)科主題單元與社會(huì)議題單元兩種類(lèi)型。學(xué)科主題單元是基于學(xué)科知識(shí)的某些共性特征而組建的教學(xué)單元，如“氧化還原反應(yīng)”“電離與離子反應(yīng)”等主題教學(xué)單元。社會(huì)議題單元是將社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域熱點(diǎn)問(wèn)題作為單元主題，在此情景框架下選擇與組織教學(xué)內(nèi)容，如“科學(xué)防疫”“新能源汽車(chē)是否會(huì)取代燃油汽車(chē)”等社會(huì)議題類(lèi)單元教學(xué)。學(xué)科主題單元外顯了學(xué)科核心知識(shí)，有利于引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)學(xué)科知識(shí)體系。社會(huì)議題單元將化學(xué)教學(xué)與社會(huì)生活情景密切聯(lián)系，有利于知識(shí)情景化和激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。這兩種類(lèi)型的教學(xué)單元各有優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際教學(xué)中常會(huì)交叉融合。１．２如何創(chuàng)設(shè)教學(xué)單元?jiǎng)?chuàng)設(shè)教學(xué)單元是開(kāi)展單元教學(xué)設(shè)計(jì)的第一步。一些教師在創(chuàng)設(shè)教學(xué)單元時(shí)常糾結(jié)是否需要對(duì)教材章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行重組以構(gòu)建新的教學(xué)單元。例如，有教師糾結(jié)是否將人教版九年級(jí)化學(xué)教材第四單元“自然界的水”與第九單元“溶液”整合為一個(gè)教學(xué)單元，因?yàn)檫@兩個(gè)單元的教學(xué)內(nèi)容均與水有關(guān)，而且水和溶液在課程標(biāo)準(zhǔn)中也是并列在同一個(gè)主題內(nèi)容中。筆者認(rèn)為在分析教材內(nèi)容并進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容重組時(shí)需要從課程的整體性、教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)聯(lián)系以及學(xué)生情況等方面綜合考慮。仍以上述人教版化學(xué)教材第四單元為例，該單元有四個(gè)課題：“課題１愛(ài)護(hù)水資源”“課題２水的凈化”“課題３水的組成”“課題４化學(xué)式與化合價(jià)”。如果以水為聯(lián)系點(diǎn)，那么前三個(gè)課題的確可以與第九單元“溶液”整合在一起。但從學(xué)科本質(zhì)角度，課題３和課題４培養(yǎng)的是認(rèn)識(shí)物質(zhì)組成的思路與方法，因此這些教學(xué)內(nèi)容與第三單元的“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”具有更為深刻的意義聯(lián)系。從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度，由于水是學(xué)生最熟悉的物質(zhì)，在第三單元“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”教學(xué)中，教師通常會(huì)以水為例來(lái)幫助學(xué)生建構(gòu)概念理解。因此，以水為載體進(jìn)行有關(guān)物質(zhì)組成的教學(xué)符合學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)。而如果將課題３移到第九單元進(jìn)行教學(xué)，勢(shì)必會(huì)影響課題４化學(xué)式與化合價(jià)教學(xué)，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)化學(xué)式與化合價(jià)的學(xué)習(xí)要以水的組成實(shí)驗(yàn)探究為認(rèn)知基礎(chǔ)。因此，第四單元“課題３水的組成”“課題４化學(xué)式與化合價(jià)”與第三單元的“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”整合起來(lái)構(gòu)成教學(xué)單元是適宜的（見(jiàn)圖１）。圖１基于教材內(nèi)容重組而創(chuàng)設(shè)教學(xué)單元對(duì)教材內(nèi)容不僅要從知識(shí)表面來(lái)分析關(guān)聯(lián)性，還需要分析教學(xué)內(nèi)容的深層聯(lián)系。能夠幫助我們洞悉知識(shí)間深層聯(lián)系的工具是大概念。所謂大概念，是指反映學(xué)科本質(zhì)，具有高度概括性、統(tǒng)攝性和遷移價(jià)值的概念性知識(shí)。義務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)提出了“物質(zhì)的多樣性”“物質(zhì)的組成”“物質(zhì)的變化與轉(zhuǎn)化“等大概念。那么，基于大概念分析，“水的組成”“化學(xué)式與化合價(jià)”是大概念“物質(zhì)的組成”統(tǒng)攝的下位知識(shí)。需要指出的是，雖然要?jiǎng)?chuàng)設(shè)以大概念為統(tǒng)領(lǐng)的教學(xué)單元，但并不意味著所有與某大概念相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容均納入一個(gè)教學(xué)單元之中。創(chuàng)設(shè)教學(xué)單元還要考慮學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，對(duì)一些學(xué)習(xí)難點(diǎn)大的教學(xué)內(nèi)容需要做分散處理，避免學(xué)生在一個(gè)單元學(xué)習(xí)中負(fù)擔(dān)過(guò)重。２ 基于大概念設(shè)計(jì)單元教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)２．１分析教學(xué)內(nèi)容所聚焦的大概念與內(nèi)容結(jié)構(gòu)義務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)特別重視大概念教學(xué)，指出“明確學(xué)習(xí)主題，凝練大概念，反映核心素養(yǎng)在各學(xué)習(xí)主題下的特質(zhì)化內(nèi)容要求。充分發(fā)揮大概念對(duì)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化與素養(yǎng)化的功能價(jià)值。”“基于大概念可以幫助學(xué)生建構(gòu)化學(xué)觀念，形成化學(xué)學(xué)科思維方式和方法，樹(shù)立正確的價(jià)值觀，落實(shí)課程目標(biāo)”。要落實(shí)義務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)的上述課程理念，教師必須明確教學(xué)內(nèi)容所聚焦的大概念的內(nèi)涵及其內(nèi)容邏輯結(jié)構(gòu)。以“溶液”教學(xué)單元為例，基于學(xué)科理解并參考有關(guān)文獻(xiàn)建立圖２所示的初中溶液?jiǎn)卧墒聦?shí)性知識(shí)到大概念建構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系。圖２大概念統(tǒng)攝下初中“溶液”單元的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖由圖２可見(jiàn)，初中“溶液”單元教學(xué)關(guān)聯(lián)的大概念有兩個(gè)，分別是“尺度、比例和數(shù)量”和“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”。但僅有這兩個(gè)大概念還不能明確到底要學(xué)生理解什么，因此需要結(jié)合單元內(nèi)容主題轉(zhuǎn)化為關(guān)于大概念的重要理解。“溶液”單元需要學(xué)生發(fā)展的重要理解有：“混合物中粒子的大小、數(shù)目會(huì)影響混合物的宏觀狀態(tài)與性質(zhì)”“物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、微粒間相互作用以及微粒運(yùn)動(dòng)等影響物質(zhì)的溶解性”等。氯化鈉溶解、碘在不同溶劑中的溶解等事實(shí)性知識(shí)支撐學(xué)生建立溶液、溶質(zhì)、溶劑、溶解度等概念。在這些基礎(chǔ)概念之上，學(xué)生還要領(lǐng)悟更高位、更具遷移價(jià)值的大概念及其重要理解。學(xué)生要能認(rèn)識(shí)到混合物體系粒子的大小（尺度）以及數(shù)目會(huì)影響混合物的宏觀狀態(tài)與性質(zhì)?；凇俺叨取⒈壤蛿?shù)量”這一大概念，學(xué)生具有了分析懸濁液、乳濁液、溶液等混合物的化學(xué)視角。該概念理解也為后續(xù)的膠體、稀溶液性質(zhì)等知識(shí)學(xué)習(xí)奠定認(rèn)知基礎(chǔ)。為了發(fā)展學(xué)生對(duì)溶解問(wèn)題的解釋、預(yù)測(cè)和論證能力，還需使學(xué)生從微觀層面理解影響物質(zhì)溶解的主要因素，并為后續(xù)在高中學(xué)段基于物質(zhì)結(jié)構(gòu)、分子間作用力來(lái)深入理解物質(zhì)的溶解性、理解“相似相溶”規(guī)律奠定基礎(chǔ)。２．２以大概念為重心設(shè)計(jì)多維度單元教學(xué)目標(biāo)單元教學(xué)目標(biāo)是關(guān)于學(xué)生經(jīng)過(guò)單元學(xué)習(xí)后達(dá)到的預(yù)期結(jié)果，是教學(xué)活動(dòng)與教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的導(dǎo)向標(biāo)。單元教學(xué)目標(biāo)不是單元內(nèi)各課時(shí)教學(xué)目標(biāo)的簡(jiǎn)單疊加，單元目標(biāo)的表述不宜瑣碎，可采取“中心目標(biāo)＋基本點(diǎn)”的表述方法，來(lái)發(fā)揮全局性、統(tǒng)領(lǐng)性的導(dǎo)向作用。其中，中心目標(biāo)體現(xiàn)了該單元教學(xué)的“中心思想”，體現(xiàn)了單元教學(xué)的大方向，基本點(diǎn)是從學(xué)科核心素養(yǎng)角度對(duì)中心目標(biāo)進(jìn)行的闡釋。威金斯給出了包含以下五項(xiàng)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)模板：所確定的目標(biāo)（Ｇ）、預(yù)期的理解（Ｕ）、我們需要思考的基本問(wèn)題（Ｑ）、學(xué)生將獲得的重要知識(shí)（Ｋ）與技能（Ｓ）。該模板能夠促進(jìn)教師將大概念理解作為教學(xué)重點(diǎn)［１３］?；诹x務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)的目標(biāo)要求，借鑒威金斯的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)模板，以初中“溶液”單元教學(xué)為例，構(gòu)建了單元教學(xué)目標(biāo)（見(jiàn)表１）。表１中的總括性目標(biāo)（Ｇ）是參照課程標(biāo)準(zhǔn)中的學(xué)業(yè)要求而設(shè)定的經(jīng)由單元學(xué)習(xí)以后所能達(dá)到的預(yù)期結(jié)果。這些目標(biāo)的表述是總括性的，也是綜合性的表現(xiàn)性學(xué)習(xí)目標(biāo)。為了在單元教學(xué)中落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)，在總括性目標(biāo)基礎(chǔ)上還要進(jìn)一步明確需要學(xué)生理解的重要思想和過(guò)程、需要發(fā)展的科學(xué)思維與實(shí)踐能力等。預(yù)期的理解（Ｕ）是本單元教學(xué)所應(yīng)發(fā)展的對(duì)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(xiàn)，指明了學(xué)生應(yīng)該理解的具體內(nèi)容。預(yù)期的理解（Ｕ）是單元教學(xué)的重心，它們指向觀念建構(gòu)與思維培養(yǎng)，需要通過(guò)討論、反思、解決問(wèn)題、研究等深度學(xué)習(xí)的方式來(lái)認(rèn)識(shí)與理解。核心知識(shí)（Ｋ）是需要學(xué)生獲取的重要知識(shí)。這些知識(shí)對(duì)應(yīng)于課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求。探究實(shí)踐（Ｐ）明確了單元學(xué)習(xí)后學(xué)生應(yīng)具有的探究與實(shí)踐能力表現(xiàn)，如計(jì)算和配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液、制定分離簡(jiǎn)單混合物的方案等；探究實(shí)踐即包括基本的學(xué)科技能，也包括綜合運(yùn)用化學(xué)學(xué)科知識(shí)以及跨學(xué)科知識(shí)處理問(wèn)題的能力表現(xiàn)，如說(shuō)明自來(lái)水廠凈化水的方法，基于真實(shí)問(wèn)題情境探討飲用水安全等?？茖W(xué)思維（Ｔ）是基于單元教學(xué)所應(yīng)培養(yǎng)的如何思考問(wèn)題的視角、方式與方法等。對(duì)于初中“溶液”單元教學(xué)來(lái)說(shuō)，重點(diǎn)培養(yǎng)基于模型和證據(jù)進(jìn)行推理來(lái)分析和處理混合物體系問(wèn)題的思路與方法。根據(jù)單元教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，表１還明確了本單元重點(diǎn)發(fā)展的態(tài)度責(zé)任（Ａ）以及可以加強(qiáng)的學(xué)科間的橫向聯(lián)系。表１為教師進(jìn)行素養(yǎng)導(dǎo)向的單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)參考框架。通過(guò)該框架即可避免羅列細(xì)碎的知識(shí)與技能目標(biāo)，也避免因目標(biāo)過(guò)于宏觀而缺乏對(duì)后續(xù)教學(xué)活動(dòng)與教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和引領(lǐng)作用。２．３基于基本問(wèn)題設(shè)計(jì)教、學(xué)、評(píng)一體化教學(xué)活動(dòng)２．３．１什么是基本問(wèn)題所謂的基本問(wèn)題是指向或突出大概念的和引發(fā)探究的問(wèn)題?；締?wèn)題就像是通道或鏡頭一樣，透過(guò)它們，學(xué)生能夠更好地發(fā)現(xiàn)和探討基本概念、主題、理論以及暗含在教學(xué)內(nèi)容中的問(wèn)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(zhì)的溶解？”“如何制備溶液？”“如何獲得純凈的水？”是該單元教學(xué)的基本問(wèn)題。以“什么是溶液？為什么要制備溶液？”為例，這兩個(gè)問(wèn)題聯(lián)合在一起作為基本問(wèn)題使學(xué)生對(duì)溶液的認(rèn)識(shí)重心不僅放在“均一、穩(wěn)定”這樣的表現(xiàn)特征上，而是從微觀本質(zhì)認(rèn)識(shí)什么是溶液，探究溶液與懸濁液、乳濁液的區(qū)別，理解混合物中粒子的大小、數(shù)目會(huì)影響混合物的宏觀狀態(tài)與性質(zhì)，進(jìn)而形成分析“為什么很多化學(xué)反應(yīng)需要在溶液體系中進(jìn)行？為什么生物生存一定需要水？”等真實(shí)問(wèn)題的化學(xué)視角。可見(jiàn)，基本問(wèn)題能夠引發(fā)對(duì)知識(shí)的深入探究。由基本問(wèn)題所驅(qū)動(dòng)的單元教學(xué)的重心不再是“事實(shí)”或“現(xiàn)象”的了解與記憶，而是使學(xué)生通過(guò)對(duì)特定現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)與理解，形成更上位、更一般性的認(rèn)識(shí)，并用它們來(lái)理解、解釋其他現(xiàn)象。學(xué)生不僅知道“是什么”，而且能夠認(rèn)識(shí)“為什么——原因、條件”以及“會(huì)怎么樣——結(jié)果、影響、作用、意義”，還能夠知道“如何做”，從而將學(xué)習(xí)引人深層思考和賦予意義與價(jià)值的方向。２．３．２基于基本問(wèn)題設(shè)計(jì)教、學(xué)、評(píng)一體化教學(xué)活動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需要以問(wèn)題來(lái)激發(fā)，探究實(shí)踐需要圍繞問(wèn)題來(lái)開(kāi)展，科學(xué)思維需要基于問(wèn)題而深化，態(tài)度責(zé)任需要基于問(wèn)題而生發(fā)，素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)也需要基于問(wèn)題解決中的表現(xiàn)來(lái)開(kāi)展，因此基本問(wèn)題的設(shè)計(jì)成為落實(shí)單元教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、評(píng)一體化的重要工具。圖３是初中“溶液”單元中各個(gè)課題教學(xué)所聚焦的基本問(wèn)題。通過(guò)基本問(wèn)題能夠發(fā)現(xiàn)“溶液”單元教學(xué)的５個(gè)課題是按照“是什么”“為什么”“怎么辦”的邏輯順序逐步進(jìn)展的。圖３基于基本問(wèn)題的單元教學(xué)組織需要指出的是，圍繞基本問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)并不意味著教師直接將基本問(wèn)題拋給學(xué)生進(jìn)行探究，而是在一定的真實(shí)問(wèn)題情境下引出對(duì)基本問(wèn)題的探究。例如，“課題１溶液的形成”教學(xué)的基本問(wèn)題是“什么是溶液？為什么要配制溶液？”，為了引發(fā)對(duì)基本問(wèn)題的探究，教師展示遭遇干旱的玉米田的照片，讓學(xué)生思考“為什么干旱的田地上的玉米枯萎了？”，帶著這樣的問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)水是一種溶解能力很強(qiáng)的溶劑，發(fā)現(xiàn)溶液與懸濁液及乳濁液的不同，建構(gòu)溶液的微觀認(rèn)識(shí)模型。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在無(wú)水和有水條件下的現(xiàn)象對(duì)比，結(jié)合溶液的微觀認(rèn)知模型認(rèn)識(shí)水溶液中化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)，從而能夠從化學(xué)視角分析水對(duì)植物生長(zhǎng)的作用?；诨締?wèn)題所開(kāi)展的學(xué)習(xí)活動(dòng)也具有評(píng)價(jià)功能。例如，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究與觀看微觀動(dòng)畫(huà)模擬等，形成了關(guān)于氯化鈉溶液的認(rèn)知模型。圖４為學(xué)生繪制的氯化鈉水溶液的微觀示意圖。通過(guò)這些表現(xiàn)性學(xué)習(xí)任務(wù)可以評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)溶液概念的理解情況。通過(guò)圖４（ａ）能夠發(fā)現(xiàn)，學(xué)生認(rèn)為水溶液中的氯化鈉是以“分子”的形式存在。雖然初中并沒(méi)有講授電離的概念，但對(duì)于像氯化鈉這些常見(jiàn)的物質(zhì)，學(xué)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(cuò)誤認(rèn)知，將會(huì)影響后續(xù)的酸堿鹽知識(shí)的學(xué)習(xí)，也會(huì)影響高中學(xué)段的電離概念學(xué)習(xí)。繪制圖４（ｂ）的學(xué)生頭腦中具有氯化鈉在水溶液中以離子形式存在的認(rèn)識(shí)，但他們的溶液認(rèn)知模型完全忽略水的存在。這些學(xué)生沒(méi)有認(rèn)識(shí)到氯化鈉水溶液的形成是水分子作用于氯化鈉的結(jié)果，也沒(méi)有認(rèn)識(shí)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(jié)合成氯化鈉晶體。如果學(xué)生具有圖４（ｂ）的這種溶液認(rèn)知模型，將影響“哪些因素影響物質(zhì)的溶解？”這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。２．４融入學(xué)科聯(lián)系義務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)特別強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)學(xué)科間相互關(guān)聯(lián)性。為此教師應(yīng)該在單元教學(xué)中有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生利用其他學(xué)科的知識(shí)、思想方法來(lái)分析與處理化學(xué)問(wèn)題，也讓學(xué)生意識(shí)到化學(xué)在其他領(lǐng)域的重要應(yīng)用。以初中“溶液”單元教學(xué)為例，聯(lián)系數(shù)學(xué)思想方法可以更好地理解溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)概念以及反映溶解度與溫度之間關(guān)系的數(shù)據(jù)曲線、聯(lián)系生物學(xué)科知識(shí)可以更好地理解溶液的意義與價(jià)值、聯(lián)系工程技術(shù)可以更好地理解化學(xué)學(xué)科的意義與價(jià)值。為了提升學(xué)生綜合利用多學(xué)科知識(shí)處理問(wèn)題的能力，義務(wù)教育化學(xué)新課標(biāo)新增了跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的內(nèi)容要求。所謂跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)是需要運(yùn)用兩種或兩種以上的學(xué)科觀念、學(xué)科思維以及學(xué)科技術(shù)等解決真實(shí)問(wèn)題的實(shí)踐活動(dòng)?？鐚W(xué)科實(shí)踐活動(dòng)突出的教學(xué)價(jià)值在于基于實(shí)踐建構(gòu)學(xué)科間的意義聯(lián)結(jié)，擴(kuò)展視野，激發(fā)創(chuàng)新思維，提升運(yùn)用多學(xué)科思維與方法分析和解決問(wèn)題的能力，獲得對(duì)事物更全面的認(rèn)識(shí)等。跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)既要具有實(shí)踐性、多學(xué)科性，還要具有思維性，促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展。例如，在“溶液”教學(xué)單元中，教師讓學(xué)生繪制愛(ài)護(hù)水資源的手抄報(bào)的實(shí)踐活動(dòng)，雖然此活動(dòng)具有一定的學(xué)科融合，但很多學(xué)生僅是將教材中有關(guān)內(nèi)容以繪畫(huà)的方式進(jìn)行了表達(dá)，缺乏高階思維能力發(fā)展。同樣以“溶液”教學(xué)單元為例，如果學(xué)生面對(duì)的是如下問(wèn)題：有一些北京市民認(rèn)為南