學科素養導向化學教學設計模式研究

姜顯光 劉東方

摘要： ?基于宏觀、中觀、微觀三個視角對課標中教學與評價案例進行解讀，并抽提出學科素養導向的化學教學設計模式，為學科素養導向的化學教學設計提供借鑒與參考。宏觀視角： 基本理念、設計層次、呈現脈絡;中觀視角： 重點確立、目標設計、思路設計、流程設計、案例說明;微觀視角： 活動方案、活動內容、活動情境、活動問題。

關鍵詞： ?學科素養導向; 化學教學設計模式; 宏觀視角; 中觀視角; 微觀視角

文章編號： ?1005 6629（2022）08 0036 06

中圖分類號： ?G633.8

文獻標識碼： ?B

教學設計是課堂教學實施的構思、謀劃和預設，是教學實施的前期準備工作，終極目標是基于教學內容落實課程基本理念、促進學生核心素養的發展。教學價值取向是進行教學設計的基礎。所謂教學價值取向是課堂教學所秉持的教學理念和價值追求的概括[1]。縱觀我國基礎教育課程改革的發展，教學價值取向變革經歷了知識取向、能力取向和素養取向三個階段。

2018年提出“學科核心素養”，教學理念轉變為素養取向，學科素養導向教學強調所學知識具有舉一反三中“一”的功能，因此知識作為未來學習的基礎，側重于知識的本原性、結構化和功能化，知識獲得是動態的，強調知識習得的過程性。

基于《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱“課標”）附錄2中的兩個教學與評價案例——“氧化還原反應”和“氯及其化合物”（以下分別簡稱為案例1和案例2）， 從宏觀、中觀、微觀三個視角分析、解讀，抽提出學科素養導向的化學教學設計模式（見圖1），為學科素養導向的化學教學設計提供借鑒與參考。

1 宏觀視角

宏觀視角包括教學價值取向、基本理念、設計層次、呈現脈絡。由于教學價值取向已定為學科素養取向，故下面對基本理念、設計層次、呈現脈絡進行解讀。

1.1 基本理念

教學設計基本理念是對教學設計總的觀點或看法，貫穿教學設計全程，發揮著理論指導、方向指引、過程調控、質量審視等功能。學科素養導向的教學設計包括三個基本理念。

1.1.1 設計理念

系統思想是素養導向教學的設計理念。現代教學設計是教學系統的構思、謀劃過程[2]，強調整體性[3]，需 從整體上對教學加以認識和把握。 從外部看，教學系 統

是由教師、學生、教學內容、教學媒體等要素組成的復雜、動態的開放系統。在一定程度上， 教學設計取決于 設

計者挖掘、開發、選擇、組織、合理應用教學資源的能力。從內部看，教學系統由若干子系統或元素構成，子系統的選擇、組織要符合學科邏輯、教學邏輯和學生認知邏輯，如案例1包括宏觀現象、微觀本質、問題解決三個子系統。

1.1.2 主旨理念

化學學科核心素養是學科素養導向教學設計的主旨理念。 這既是落實立德樹人根本任務，發揮化學學科育人功能的集中體現，又是學科素養導向化學教學設計的“靈魂”;既是化學教學的目標指向，又為化學教學設計提供了一般思路。 化學學科核心素養充分體現了 科學認識論思想。“科學探究與創新意識”屬于科學認識 發生和形成范疇;“宏觀辨識與微觀探析”是認識化學的視角，“變化觀念與平衡思想” 是認識化學變化的視角，均屬于化學思維方式，“證據推理與模型認知”屬于化學思維方法，這三條屬于科學認識發展范疇;“科學態度與社會責任”是化學認識的價值，屬于科學認識價值范疇。化學學科核心素養結構既符合科學認識的一般過程，又符合人類學習知識、認識發展的一般規律（見圖2）。

1.1.3 實施理念

“教、學、評”一體化是素養導向教學的實施理念。積極開展“教、學、評”一體化課堂教學，將促進學生發展的評價滲透于課堂教學實踐的每一個環節中，使“教、學、評”融為一體[4]。實施“教、學、評”一體化，更好地發揮日常學習評價在化學學科核心素養培育方面的作用，這要求教學目標與評價目標要保持一致[5]。

1.2 設計層次

教學設計一般劃分為課程設計、學段（學年、學期）設計、單元設計和課時設計四個層次。課程設計、學段設計、單元設計分別是課程教學的整體規劃、階段規劃、 局部規劃，課時設計是以課時為單位進行的構思與謀劃。課程設計和學段設計往往是基于學校教學時間安排、學科教學任務、課時數等進行的宏觀規劃，因而在日常教學中，通常所說的教學設計主要是指單元設計和課時設計。

單元設計教學內容體量稍大，根據教學內容的特征屬性差異等進行不同的設計。如案例2就是將兩課時合并，以單元教學設計形式呈現。借鑒“翻轉課堂”模式，采用線上、線下混合教學。線上進行觀看微視頻、完成并提交作業、在線提問和交流等活動，線下進行研討、改進、反思、提煉等活動。

課時設計教學內容體量稍小，針對教學內容進行深度學習。 如案例1對氧化還原反應第1課時進行常規的線下教學設計。

1.3 呈現脈絡

呈現脈絡是對教學設計環節進行整體性、結構化的理解和把握。

1.3.1 形式脈絡

形式脈絡體現教學設計的結構化呈現，包括教學重點確立、教學與評價目標、教學與評價思路、教學流程、案例等說明。

1.3.2 邏輯脈絡

邏輯脈絡體現設計者的設計思維邏輯（見圖3）。重點確立是目標設計的前提和基礎。而目標達成不是一蹴而就的，需要基于學生心理認知發展規律、科學認識一般規律等進行逐級分解， 故需進行思路設計。教學思路既是達成教學目標的具體化，又是教學流程設計的理論框架。教學流程是教學思路的具體化，具有可操作性。案例說明是對教學設計整體進行概括、描述與說明。

2 中觀視角

中觀視角以呈現脈絡為主線，從形式和內容兩方面對重點確立、目標設計、思路設計、流程設計、案例說明進行解讀與抽提。

2.1 重點確立

學科素養導向教學強調知識的功能性、可遷移性。教學重點是一個相對概念，應具有典型性、基礎性、統攝性、可遷移性等特點，滿足以上特點的知識才具備素養功能。重點確立需基于位置定位與知識功能。

2.1.1 位置定位

位置定位指知識所處的學段和學習者所處的年級。

（1） 知識學段定位，知識學習是隨著學段、年級變化而發展的，以此確立學習深度。

（2） 學生年級定位，基于學生心理認知與已知知識，確定發展未知。

如案例1、案例2都是高中化學必修階段的重點內容，主要針對學業質量標準的水平1、 2所制定的目標。

2.1.2 知識功能

知識功能包括學科功能和素養功能。

（1） ?學科功能指知識對學科體系確立、發展的價值。基于知識學科屬性選定具有代表性的知識作為教學重點。按知識學科屬性劃分，化學學科知識包括元素化合物、物質結構、概念原理等。如氧化還原反應是概念原理知識，是認識化學反應本質的重要基礎，而氯元素是典型的非金屬元素，二者均是化學學科的代表性知識。

（2） 素養功能指所學知識對學生發展化學學科核心素養的價值。不同學科知識所承載的素養功能不同，這是學科素養導向化學教學設計的基礎。如案例1的教學重點： 形成認識化學反應的微觀視角，了解氧化還原反應本質的認識過程，建構氧化還原反應的認識模型;案例2的教學重點： 建立基于物質類別、元素價態和原子結構預測和檢驗物質性質的認識模型，發展物質性質和物質用途的關聯、化學物質及其變化的社會價值的認識水平，提高解決問題的能力。

2.2 目標設計

教學目標是教學活動的出發點和歸宿，應充分體現課程基本理念，引領、調控教學設計和實施過程。“教、學、評”一體化實施理念指導下的課堂教學要保證教學目標與評價目標的一致性，故目標設計包括教學目標設計、評價目標設計。目標設計從目標表述、目標功能、目標達成進行解讀。

2.2.1 教學目標

教學目標是教師對學生知識學習后的發展期望。教學目標的制定要緊緊圍繞課程目標，充分體現教學重點。

（1） 目標表述“策略化”。

化學教學策略一般表述為： 利用……素材（手段），通過……活動，實現……素養功能[6]。基于案例，在實際表述時，素材要素被省略了。表述模板為： 通過……活動，實現……素養功能。如案例1中教學目標3： 通過設計汽車問題綜合治理方案的活動，感受氧化還原反應的價值，初步形成綠色應用的意識，增強社會責任感。在教學目標達成程度的表述上要充分考慮學段，如必修學段或選擇性必修學段分別對應學業質量標準的水平1、 2或水平3、 4。

（2） 目標功能“素養化”。

化學學科核心素養是化學學科育人價值的集中體現[7]。通過科學認識實踐，培養學科思維方式和方法，建構學科觀念，增強社會責任感和使命感。如案例1強調建立氧化還原反應認識模型，形成預測和檢驗物質性質的認識模型，發展證據推理與模型認知素養;案例2強調建立物質性質與物質用途的關聯，建立“性質決定應用，應用反映性質”的學科觀念;兩個案例均強調通過對社會問題的關注與解決，增強社會責任感，如形成綠色應用意識，合理使用化學品觀念，發展科學態度與社會責任素養。

（3） ?目標達成“活動化”。

學習活動是科學認識發生、形成的載體。體驗式學習方式是學科素養導向課堂教學的基本特征之一[8]。教師根據學科知識的屬性，選擇不同的學習活動，學生在活動中經歷、體驗和感受，發展化學學科核心素養。兩個案例均采用了多種學習活動，如實驗探究活動、科學認識活動、社會實踐活動等。

2.2.2 評價目標

評價目標是教師對學生在活動中的表現進行診斷和發展的依據。評價目標的制定要關注學生的思維進階與發展。

（1） 目標表述“臨床化”。

“臨床”雖然是醫學術語， 但這一詞匯適切地反映了課堂教學評價的基本特征，即通過活動中的“癥狀”表現，及時“診斷”，提出“診療”（發展）方案。“診斷和發展”這一詞匯說明課堂教學評價對教師提出了更高的要求，及時、準確地進行“診斷”，并提出“發展”方向、思路，能考查教師對學習活動和知識的認識、理解水平。如案例1中評價目標1： 通過對食品脫氧劑作用的探究實驗設計方案的交流和點評，診斷并發展學生實驗探究的水平（定性水平、定量水平）。

（2） 目標功能“進階化”。

學習過程是對知識理解、認識不斷精致化的過程，是逐漸接近知識本質呈現進階式發展的過程。如對氧化還原本質的認識依次是物質水平、元素水平、微粒水平。認識視角可從單一視角發展到綜合視角;對化學價值的認識可能僅基于學科價值視角或社會價值視角，也可能是學科價值與社會價值相結合的視角。

（3） 目標達成“思維化”。

學習活動是動態、持續的過程，故活動表現也是動態的和持續性的。通過考查學生對活動過程的認知、分析、討論和點評，考查其思維方式、方法的發展水平， 如實驗探究物質性質可能是經驗水平或概念原理水平，也可能是孤立水平或系統水平、定性水平或定量水平。

2.3 思路設計

教學和評價目標是教師對學生學習后的表現期望，而目標達成不是一蹴而就的，需要一套系統的實施方案。教學思路是實施方案的綱領，是教學流程設計的理論框架，是教學和評價目標達成的具體化。思路設計要符合教學規律，體現學科特質，反映學科思想。教學思路包括邏輯思路與功能思路。

2.3.1 邏輯思路

邏輯思路是指教學思路整體的內在聯系，從思路呈現、思路銜接兩方面分析。

（1） 思路呈現“板塊化”。

教學內容結構化處理后，以板塊形式呈現，一節課由若干個板塊構成。如案例1由宏觀現象、微觀本質、問題解決三個板塊構成;案例2由在線學習和交流、研討改進和實施、概括反思和提煉、問題解決和展示四個板塊構成。

（2） 思路銜接“關聯化”。

板塊之間是相互關聯、逐層遞進的，體現科學認識的一般規律，有利于知識建構。如氧化還原反應是概念原理類內容，三個板塊承載的學習任務依次是實驗探究食品脫氧劑的作用、揭示氧化還原反應的本質、設計并討論汽車尾氣綠色化處理方案，體現了宏觀到微觀、現象到本質、理論到實踐的科學認識一般規律。三個板塊選取的學習活動分別是實驗探究活動、科學認識活動、社會實踐活動，體現了科學認識的一般過程。

2.3.2 功能思路

功能思路指教學思路中的某一個板塊的價值。功能思路通過板塊內容體現出來，實現“任務化”“素養化”。

板塊承載學習任務，發揮素養功能。板塊內容包括學習任務、評價任務及素養功能等。如案例1中板塊Ⅱ， 學習任務為揭示氧化還原反應本質;評價任務為發展知識關聯結構化以及認識思路結構化的水平;素養功能為證據推理與模型認知、宏觀辨識與微觀探析。

2.4 流程設計

流程設計是教學和評價思路的具體化，通過設計學習任務和評價任務達成教學和評價目標。

2.4.1 學習任務

學習任務是為完成教學目標而采取的一系列學習活動的總和。

（1） ?任務表述“動賓化”。

學習任務表述要圍繞教學目標，主語是學生，但一般省略主語， 以“動賓短語”形式呈現，如案例1[學習任務2]揭示氧化還原反應的本質。

（2） 任務設計“路徑化”。

為完成學習任務，達成教學目標，發展學科素養，學生須在活動中經歷、體驗和感受，故學習任務須轉化成一系列教的活動和學的活動，以路徑圖形式呈現，體現活動的銜接和順序，并標注設計意圖。如案例1中[學習任務1]實驗探究食品脫氧劑的作用，從外部看，包括教的活動和學的活動，教的活動包括“展示”“提問”等，學的活動包括“實驗探究”“討論”等;從內部看，先是通過真實情境引發活動，然后通過問題引領活動，運用學科知識、學科思想、學科思維解決問題，培育學科核心素養。

2.4.2 評價任務

評價任務是為了明確學生的學習效果與教學、評價目標的一致性。

在任務表述上，與學習任務一樣，以“動賓短語”形式呈現，但主語是教師，一般也被省略，如案例1[評價任務2]診斷并發展學生對氧化還原反應本質的認識進階（物質水平、元素水平、微粒水平）。

在設計上，與學習任務也是共用的。學科素養導向的學習評價要關注學生在過程中的表現與發展，因而具有過程性、表現性與發展性等特點。

2.5 案例說明

案例說明是針對教學設計整體進行概括性描述，包括選題價值、設計亮點等。

2.5.1 選題價值

選題價值是學科素養導向教學設計的基礎。第一，學科價值，如氧化還原反應是高中化學必修課程中的核心概念。第二，社會價值，如氧化還原反應在生產、生活等各方面具有廣泛應用。第三，素養價值，這是素養導向教學的“魂”，如氧化還原反應在建構過程中具有豐富的化學學科核心素養發展價值。

2.5.2 設計亮點

亮點是設計者的設計理念、設計思想的集中體現。如案例1說明包括： 注重真實問題情境的創設;注重基于“學習任務”開展學科素養導向的化學教學;注重認識思路的結構化和顯性化;注重教、學、評一體化。案例2說明包括： 線上線下結合，突破學習場域;單元整體設計，實現深度學習;活動層層遞進，發展核心素養;思路方法外顯，促進自主遷移。

3 微觀視角

學科活動是學科核心素養形成的主要路徑[9]，微觀視角關注學習活動設計，包括靜態設計與動態設計。靜態設計包括活動方案、活動內容設計;動態設計包括活動情境、活動問題設計。

3.1 活動方案設計

活動方案是為完成一定任務達到預期目標而進行的系列過程謀劃，突出在宏觀上的設計。學習活動方案是指為完成某一學習任務，促進學科素養發展而進行的宏觀謀劃，包括活動流程、活動組織形式。

3.1.1 活動流程

活動流程是為完成一節課學習任務采取的系列步驟。如案例1中的宏觀現象 微觀本質 問題解決。

3.1.2 活動形式

活動組織形式簡稱活動形式，是指學生的組織單位。如案例2中，在線學習、交流研討、實驗探究時分別以學生個人、工作坊、學習小組為單位。

3.2 活動內容設計

活動內容指在活動流程中具體需要完成的任務，包括活動素材選取、活動路徑設計。

3.2.1 活動素材

活動素材指為完成學習任務，根據教學內容而選擇的材料。如案例1中選擇“月餅盒中的小包裝袋”“罐車側翻造成氯氣泄漏”等素材。

3.2.2 活動路徑

活動路徑是為完成活動的某一流程而進行的具體實施步驟。如案例2中[學習任務1]設計的活動路徑為： 在線觀看資源→在線完成任務→在線“工作坊”研討。

3.3 活動情境設計

情境是學科知識的載體，是情感、問題、興趣激發的重要平臺，包括建構性學習情境、遷移性學習情境。基于真實的、貼近學生生活、貼近社會發展的情境能夠自然地引發學習活動。

3.3.1 建構情境

建構性學習情境簡稱建構情境，功能是幫助學生建構學科核心概念和基本觀念[10]。如案例2中，基于自然界中的氯、生活中的氯和環境中的氯的轉化路徑，從動態轉化的視角對在真實情境中的元素轉化關系進行分析。

3.3.2 遷移情境

遷移性學習情境簡稱遷移情境，強調學以致用，注重發揮真實的STSE問題功能，從學科價值上把握化學科學的社會功能和責任[11]。如案例1中，設計并討論汽車尾氣綠色化處理方案等。

3.4 活動問題設計

問題解決是學生學習的目標指向，針對學習任務而設置，是學習活動開展的方向引領，對學習活動持續、順利地開展起調控、監督作用，其中包括探究問題設計和應用問題設計。

3.4.1 探究問題

探究問題是為探究事物本原而提出的疑問。如案例1[學習任務1]問題“包裝袋中有什么物質？這種物質有什么作用？為什么要放小包裝袋？”，這些問題能激發學生的學習興趣，迫切地想一探究竟，基于生產生活實例帶學生進入化學世界。

3.4.2 應用問題

應用問題是針對事物價值和注意事項而提出的疑問。如案例1[學習任務4]問題“汽車尾氣的主要成分有哪些？如何將有毒物質轉化為無毒物質？如何運用氧化還原反應原理對汽車尾氣進行綠色化處理？”，這些應用性問題將促使學生思考，通過查閱文獻、設計方案、討論交流等進行解決，在解決過程中體會化學的社會價值。

基于上述分析，案例1、案例2的結構化圖示分別見圖4、圖5。

參考文獻：

[ 1 ] 鄭長龍. 2017年版普通高中化學課程標準的重大變化及解析[J]. 化學教育（中英文）， 2018， 39（9）： 41～47.

[ 2 ] 劉知新. 化學教學論（第四版）[M]. 北京： 高等教育出版社， 2009： 94.

[ 3 ] 苗東升. 系統科學精要（第三版）[M]. 北京： 中國人民大學出版社， 2010： 1.

[ 4 ][ 6 ][ 10 ][ 11 ]房喻， 徐端均主編. 普通高中化學課程標準（2017年版）解讀[M]. 北京： 高等教育出版社， 2018： 218， 192， 188， 189.

[ 5 ][ 7 ]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 74， 3.

[ 8 ] 姜顯光， 鄭長龍. “學科素養為本”的課堂教學特征、挑戰及策略[J]. 教育理論與實踐， 2017， 37（17）： 10～12.

[ 9 ] 余文森. 核心學科素養導向的課堂教學[M]. 上海： 上海教育出版社， 2017： 72.