依托大概念發(fā)展核心素養(yǎng)的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)

陳垂勝

【摘要】在化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)基于化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)背景，依托大概念進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生提升“宏觀辨識(shí)與微觀探析”化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，構(gòu)建“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定應(yīng)用”的學(xué)科大概念，從而創(chuàng)設(shè)高效的課堂教育教學(xué)環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】大概念；核心素養(yǎng)；單元整體教學(xué)；有機(jī)化合物

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》基于主題規(guī)定學(xué)習(xí)內(nèi)容（輸入性學(xué)習(xí)要求），有利于反映學(xué)科思想本質(zhì)和大概念（每一個(gè)主題的學(xué)習(xí)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的第一條是本主題的大概念），教學(xué)過程中設(shè)置真實(shí)情境和挑戰(zhàn)性問題任務(wù)，使必備核心知識(shí)結(jié)構(gòu)化、功能化和素養(yǎng)化。也就是在必修階段課程突出化學(xué)基本觀念（大概念）的統(tǒng)領(lǐng)作用，明確“教—學(xué)—評(píng)”中圍繞發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，對(duì)化學(xué)知識(shí)從大概念的層面進(jìn)行梳理。開展“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)，要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，確立教學(xué)主題，整體規(guī)劃化學(xué)教學(xué)必備知識(shí)的深廣度，對(duì)教學(xué)主題進(jìn)行單元整體設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)貼近生活、社會(huì)實(shí)際的真實(shí)情境，利用真實(shí)問題情境，設(shè)計(jì)進(jìn)階式的教學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，發(fā)展核心素養(yǎng)。筆者以新課程、新教材高中化學(xué)必修部分“有機(jī)化合物”單元為例，依托大概念設(shè)計(jì)單元整體教學(xué)，供化學(xué)同仁一起審視和參酌。

一、發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)

新課標(biāo)提出5個(gè)方面的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，其培養(yǎng)過程貫穿于高中學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)全程，并且針對(duì)不同部分的知識(shí)內(nèi)容又各有側(cè)重，相輔相成。基于化學(xué)核心素養(yǎng)的化學(xué)課堂教學(xué)，倡導(dǎo)將化學(xué)核心知識(shí)的學(xué)習(xí)過程轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)展化學(xué)學(xué)科思維和真實(shí)問題的解決過程，通過各種提升學(xué)科能力的活動(dòng)，內(nèi)化為學(xué)生的認(rèn)識(shí)方式（認(rèn)識(shí)角度、認(rèn)識(shí)思路和思維方式），從而逐步形成“正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力”。也就是在真實(shí)情境下提出問題、開展體驗(yàn)或探究活動(dòng)，通過閱讀、查閱資料、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等方法獲取、表征、領(lǐng)悟有關(guān)信息，尋找證據(jù)并進(jìn)行評(píng)價(jià)、應(yīng)用，運(yùn)用化學(xué)核心知識(shí)的思維方式，獲得問題解決的方案和結(jié)果。

具體到必修課程“主題4：簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物及其應(yīng)用”，也就是教材中“有機(jī)化合物”部分知識(shí)內(nèi)容的教學(xué)重點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展“宏觀辨識(shí)與微觀辨析”素養(yǎng)，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的大觀念（核心觀念）。必修課程明確了有機(jī)化合物部分的大概念為“有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性質(zhì)”，重要概念有“官能團(tuán)、同分異構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、典型有機(jī)化合物的性質(zhì)和應(yīng)用、官能團(tuán)與性質(zhì)的關(guān)系、反應(yīng)類型、有機(jī)化合物之間可以轉(zhuǎn)化”，該主題的STSE（科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展、環(huán)境變化的相互關(guān)系）的應(yīng)用內(nèi)容為“有機(jī)化學(xué)研究的價(jià)值”。通過對(duì)“有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”大概念的學(xué)習(xí)，能結(jié)合宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從物質(zhì)的微觀層面理解有機(jī)物組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聯(lián)系，階段性提升“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”化學(xué)核心觀念，進(jìn)階式發(fā)展“宏觀辨識(shí)與微觀辨析”學(xué)科素養(yǎng)。

二、大概念教學(xué)

大概念即基本觀念、大觀念，體現(xiàn)學(xué)科的思維方式和統(tǒng)攝性的核心觀念，是在化學(xué)反應(yīng)事實(shí)、原理、模型、計(jì)算公式等基礎(chǔ)上概括出來的化學(xué)觀念，具有較為廣泛解釋力的原理、思想和方法，可以用于解釋和預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)，可以指向物質(zhì)的內(nèi)涵，具有持久性、關(guān)聯(lián)性和可遷移性等特點(diǎn)。

新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)化學(xué)知識(shí)的要求從核心概念的層面進(jìn)行梳理，不同科學(xué)主題下含有“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”“物質(zhì)的變化是有條件的”“化學(xué)變化的動(dòng)態(tài)平衡”和“化學(xué)變化中的能量轉(zhuǎn)化”等的核心觀念，其中“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念的形成，在必修部分內(nèi)容教學(xué)時(shí)，設(shè)計(jì)為以下三個(gè)大概念：原子結(jié)構(gòu)與元素周期律、微粒之間的相互作用—化學(xué)鍵、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在“簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物及其應(yīng)用”主題學(xué)習(xí)中，可緊緊圍繞“有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性質(zhì)”大概念進(jìn)行，借助化學(xué)核心知識(shí)，對(duì)重要概念“碳原子成鍵特點(diǎn)、有機(jī)分子空間結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)、同分異構(gòu)現(xiàn)象、有機(jī)反應(yīng)類型和有機(jī)化合物之間可以轉(zhuǎn)化”等進(jìn)行學(xué)習(xí)?！敖Y(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是本研究中所探尋有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間關(guān)系的基本觀念，結(jié)合核心知識(shí)“碳骨架和官能團(tuán)是認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的兩個(gè)視角”，以此發(fā)展“宏觀辨識(shí)和微觀探析”學(xué)科素養(yǎng)。

三、依托大概念進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)

單元整體教學(xué)是根據(jù)課標(biāo)、結(jié)合學(xué)情對(duì)教材進(jìn)行分析和整合，設(shè)計(jì)由單元主題為統(tǒng)領(lǐng)，各重要概念相互關(guān)聯(lián)、核心知識(shí)為線索、邏輯清晰的完整教學(xué)單元，推動(dòng)單元教學(xué)目標(biāo)的深度學(xué)習(xí)，從而構(gòu)建單元大概念，發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)。基于深度學(xué)習(xí)、依托大概念進(jìn)行的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，基本步驟如下：

步驟一：確定單元學(xué)習(xí)主題。分析和挖掘核心知識(shí)內(nèi)容背后的大概念、大觀念和核心素養(yǎng)，以大概念為視角梳理相關(guān)核心知識(shí)，明辨進(jìn)階發(fā)展，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和發(fā)展需要，結(jié)合核心知識(shí)特點(diǎn)確定單元學(xué)習(xí)主題內(nèi)容。

步驟二：制訂進(jìn)階式單元學(xué)習(xí)目標(biāo)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)以及學(xué)生的不同認(rèn)知基礎(chǔ)和發(fā)展階段，以驅(qū)動(dòng)必備知識(shí)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)性問題解決過程為線索，以持續(xù)、遞進(jìn)、反復(fù)呈現(xiàn)的方式來促進(jìn)核心知識(shí)的理解和遷移應(yīng)用，形成解學(xué)結(jié)構(gòu)。

步驟三：整體規(guī)劃教學(xué)結(jié)構(gòu)。以核心知識(shí)為載體，深入分析學(xué)情，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)科方法和思想的理解，整合知識(shí)、方法、觀念、能力和態(tài)度等維度，建立解決問題的思路和方法，遷移應(yīng)用解決真實(shí)情境中的問題而獲得知識(shí)。

步驟四：設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)活動(dòng)。學(xué)習(xí)活動(dòng)是核心素養(yǎng)形成的主渠道，單元學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)要基于真實(shí)的大主題情境，根據(jù)認(rèn)知發(fā)展需要精選情境素材，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問題，學(xué)生真正經(jīng)歷問題解決的過程，體驗(yàn)關(guān)鍵能力的不斷進(jìn)階。

步驟五：進(jìn)行持續(xù)性評(píng)價(jià)。教學(xué)評(píng)價(jià)包括課前、課中和課后評(píng)價(jià)，持續(xù)性評(píng)價(jià)關(guān)注學(xué)生解決新情境中新問題的能力，包括核心知識(shí)、化學(xué)思想方法、問題解決能力、必備品格和核心價(jià)值等，體現(xiàn)“教—學(xué)—評(píng)”的一致性。

四、“有機(jī)化合物”單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)

下面以高中化學(xué)必修第二冊(cè)“有機(jī)化合物”單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐為例，闡釋依托大概念發(fā)展核心素養(yǎng)的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)流程。

1.提煉大概念，確定單元學(xué)習(xí)主題?！敖Y(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”為化學(xué)核心觀念，核心知識(shí)內(nèi)容“有機(jī)化合物”的教學(xué)，目的為形成進(jìn)階式的大概念“有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性質(zhì)”。教學(xué)設(shè)計(jì)中，尋找承載核心知識(shí)的實(shí)際問題或任務(wù)驅(qū)動(dòng)，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)、化學(xué)核心知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)和思維品質(zhì)，考慮學(xué)生的問題解決能力，確定單元學(xué)習(xí)主題為“簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性質(zhì)及其應(yīng)用”，知識(shí)主題化也有利于反映學(xué)科本質(zhì)和大概念。

“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是核心觀念，在有機(jī)物的學(xué)習(xí)中掌握根據(jù)官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)解釋和預(yù)測(cè)有機(jī)化合物的性質(zhì)的核心知識(shí)。課堂教學(xué)中，通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過質(zhì)疑、討論、實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)、反思等過程，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科特征和本質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，達(dá)成提高學(xué)生核心素養(yǎng)的目的。

2.結(jié)合內(nèi)容和學(xué)業(yè)要求，制訂進(jìn)階式單元學(xué)習(xí)目標(biāo)。本主題的學(xué)習(xí)中，碳骨架和官能團(tuán)是認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的兩個(gè)視角，借助化學(xué)核心知識(shí)發(fā)展“有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性質(zhì)”大概念，也就是建立“官能團(tuán)決定有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)”和“有機(jī)物在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化”的化學(xué)大觀念，以此發(fā)展宏觀辨識(shí)和微觀探析的學(xué)科素養(yǎng)，體會(huì)有機(jī)化學(xué)的研究?jī)r(jià)值：合成和創(chuàng)造新物質(zhì)。

據(jù)此，可以制訂進(jìn)階式單元學(xué)習(xí)目標(biāo)為：

（1）通過有機(jī)物中碳原子的成鍵特點(diǎn)、同分異構(gòu)現(xiàn)象，從微觀視角認(rèn)識(shí)有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)。

（2）通過甲烷認(rèn)識(shí)烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從物質(zhì)分類角度認(rèn)識(shí)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的特點(diǎn)。

（3）通過乙烯認(rèn)識(shí)不飽和烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，提升宏微結(jié)合研究結(jié)構(gòu)如何決定性質(zhì)的能力。

（4）通過乙醇、乙酸的結(jié)構(gòu)、主要性質(zhì)和應(yīng)用，認(rèn)識(shí)有機(jī)物官能團(tuán)與其性質(zhì)的關(guān)系。

（5）通過辨別有機(jī)物的類別、官能團(tuán)和典型代表物，提升官能團(tuán)決定性質(zhì)的辨識(shí)能力。

（6）通過葡萄糖的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和重要應(yīng)用，進(jìn)一步提升對(duì)官能團(tuán)決定性質(zhì)這一化學(xué)觀念的認(rèn)識(shí)。

（7）通過認(rèn)識(shí)糖類、蛋白質(zhì)和油脂的組成、主要性質(zhì)及應(yīng)用，認(rèn)識(shí)化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的緊密聯(lián)系。

3.圍繞大概念發(fā)展，整體規(guī)劃教學(xué)結(jié)構(gòu)。結(jié)合內(nèi)容和學(xué)業(yè)要求，充分挖掘真實(shí)情景素材，考慮學(xué)情，創(chuàng)設(shè)驅(qū)動(dòng)問題、學(xué)習(xí)任務(wù)與活動(dòng)，以小主題板塊展開。教學(xué)設(shè)計(jì)中，可多列舉生產(chǎn)、生活中廣泛存在的有機(jī)物實(shí)際應(yīng)用，多從有機(jī)物的組成和官能團(tuán)的角度引導(dǎo)學(xué)生建立對(duì)有機(jī)物分類的認(rèn)識(shí)。在課堂教學(xué)過程中，注意關(guān)鍵能力的培養(yǎng)。通過知識(shí)的層層推進(jìn)，使學(xué)生形成螺旋式學(xué)科大概念，提升學(xué)科思維能力。

例如在“有機(jī)化合物”內(nèi)容“乙烯、乙醇、乙酸”板塊教學(xué)過程中，教學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

4.設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)活動(dòng)，促進(jìn)大概念進(jìn)階發(fā)展。所謂挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)活動(dòng)，是在真實(shí)情境下順應(yīng)核心素養(yǎng)的持續(xù)進(jìn)階，形成大概念，利用能夠有效促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)性問題，進(jìn)行討論交流、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、認(rèn)識(shí)實(shí)踐和展示反思等活動(dòng)，其具有驅(qū)動(dòng)性、進(jìn)階性和真實(shí)性等特點(diǎn)。

例如在“有機(jī)化合物”內(nèi)容“乙醇”小板塊教學(xué)過程中，可以設(shè)計(jì)一些挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)活動(dòng)。

活動(dòng)一：通過感受使用醫(yī)用酒精的過程，結(jié)合生活體驗(yàn)，小結(jié)分享應(yīng)用乙醇的組成和性質(zhì)上的什么特點(diǎn)？

活動(dòng)二：從乙醇分子結(jié)構(gòu)分析存在何種化學(xué)鍵？為什么說羥基是乙醇的官能團(tuán)？

活動(dòng)三：通過乙醇鈉醫(yī)用價(jià)值的學(xué)習(xí)，結(jié)合乙醇的分子結(jié)構(gòu)，對(duì)比乙烷和水分子的結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制備乙醇鈉。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反映了乙醇怎樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？

活動(dòng)四：新冠疫情期間，有人用酒精噴灑全身消毒不慎引火燒身，乙醇具有什么性質(zhì)？也有人直接飲用酒精防止病毒入侵，這樣科學(xué)嗎，為什么？

活動(dòng)五：能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M乙醇在人體中的轉(zhuǎn)化過程，并進(jìn)行驗(yàn)證？

活動(dòng)六：乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明乙醇具有什么性質(zhì)？結(jié)合所學(xué)知識(shí)，能否解釋交警查處酒后駕車的方法、原理？

活動(dòng)七：從化學(xué)鍵變化、官能團(tuán)變化、物質(zhì)類別變化和反應(yīng)類型等角度分析乙醇與鈉反應(yīng)、乙醇的燃燒、乙醇的催化氧化、乙醇的代謝等變化，認(rèn)識(shí)乙醇及羥基的變化規(guī)律。

活動(dòng)八：通過乙醇的學(xué)習(xí)，小結(jié)在日常生活中應(yīng)如何正確使用酒精？

5.進(jìn)行持續(xù)性評(píng)價(jià)，發(fā)展化學(xué)核心概念。結(jié)合學(xué)習(xí)活動(dòng)過程，采取表現(xiàn)性評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)的多元化、精確化和系統(tǒng)化。在“乙醇”的教學(xué)中，可以設(shè)計(jì)以下的持續(xù)性評(píng)價(jià)。

課前評(píng)價(jià)：

（1）乙醇分子的空間結(jié)構(gòu)是怎樣的，實(shí)驗(yàn)室中如何制得？

（2）酒精在生活中有怎樣的用途？推測(cè)其具有怎樣的性質(zhì)？

課中評(píng)價(jià)：

（1）歸納和展示乙醇的物理性質(zhì)。

（2）寫出乙醇與鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式。

（3）寫出乙醇催化氧化的化學(xué)方程式。

（4）利用球棍模型分析、演繹氧化過程中官能團(tuán)變化情況，推測(cè)各類醇被催化氧化的情況。

（5）歸納、分享乙醇在人體中的代謝過程。

課后評(píng)價(jià)：

（1）乙醇與鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣能否說明乙醇具有酸性？

（2）每個(gè)乙醇分子中含有一個(gè)羥基的依據(jù)有哪些？

（3）什么樣的醇可以在Cu或Ag作用下催化氧化？

在大概念單元教學(xué)中沒有一成不變的載體和指向，課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中，可以靈活借助各類具體的化學(xué)知識(shí)，從不同的角度切入、分析，可以達(dá)到不同的概念建構(gòu)的目的，達(dá)成引導(dǎo)學(xué)生掌握化學(xué)學(xué)科研究方法與認(rèn)識(shí)方法的目的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]何彩霞．化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的大概念單元教學(xué)探討［J］．化學(xué)教學(xué)，2019（11）．

[3]李剛，呂立杰．大概念課程設(shè)計(jì)：指向?qū)W科核心素養(yǎng)落實(shí)的課程架構(gòu)［J］．教育發(fā)展研究，2018．

（基金項(xiàng)目：本文系海南省教育科學(xué)規(guī)劃2022年度課題“‘雙新’背景下高中化學(xué)必修課程單元教學(xué)的行動(dòng)研究”階段性成果，課題編號(hào)：QJY20221031）