淺談基于學科大概念的單元整體教學設計的策略

馬輝

摘要： 隨著新一輪課程改革的推進，基于學科大概念的單元整體教學的設計理念正逐步走進一線課堂，成為廣大教師課堂教學研究的中心課題。依據“原子結構決定元素性質”的化學學科大概念，以高中化學“原子結構元素周期律”教學內容為素材，著眼單元學習主題的生成，從厘清概念層級、設計學習任務、優化學習活動、細化學習評價等方面系統闡述基于學科大概念的單元整體教學設計的策略。

關鍵詞： 中學化學； 單元整體教學； 學科大概念； 教學策略； 原子結構

文章編號： 10056629（2023）10003406 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標”）中明確提出：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］?；趯W科大概念的單元整體教學設計，能有效統整知識點，促進知識向能力與素養的進階提升。怎樣從學科大概念的視角結構化地設計、實施與評價單元學習的任務和活動，是進行單元整體教學的關鍵所在。依據單元教學內容，立足學科和教學視角，關聯學科大概念及其次級概念，建構科學、合理的學習任務，設計梯度化、層次化的學習活動和評價指標，是實施單元整體教學的重要路徑。本文以高中化學“原子結構元素周期律”教學內容為例，探討基于學科大概念的單元整體教學設計的策略，以促進知識的完整建構和學科素養的有效落實。

1 單元學習主題的生成

“原子結構元素周期律”是在學習部分元素化合物性質的基礎上，從原子結構的視角，引導學生探究元素性質及其遞變規律，使學生對元素化合物性質的認識更加系統化和理性化。本單元的學習主題為“原子結構元素周期律”，旨在發展學生對元素化合物的認識模型從“價類”二維認識模型進階到“位置結構性質（元素、物質）”（以下簡稱“位構性”）三維認識模型［2］。

“位構性”三維認識模型是學生立足原子結構，認識元素周期表，分析預測元素化合物性質的重要思維工具，也是“模型認知”學科核心素養在本單元學習中的具體體現。因此，模型建構是本單元學習活動設計的核心，也是單元學習的重點和難點。依據課標和教材，研究設計單元學習目標，如表1所示。

2 單元整體教學設計策略

2.1 立足學科視角，厘清概念層級

所謂學科視角，是指教師從學科本原性問題入手，依據課程標準，結合學科思維方式和方法，對學習內容進行學科功能分析的一種教學設計視角［3］。通過學科功能分析，梳理并構建完整的概念層級結構，使單元知識不再是孤立、單一的知識點，而是在學科大概念“統整”下的有機整體。

元素性質是人們分析、預測、解釋宏觀物質性質的重要依據，而原子結構是“最小化”的微觀結構模型，為研究元素性質提供了思維路徑。因此，“原子結構元素周期律”的學科大概念可提煉為“原子結構決定元素性質”，其中“原子結構”不僅是本單元的核心概念，也為研究其他核心概念如“元素性質”“元素周期律”“元素周期表”等提供了認識視角。核心概念依據組成要素，進一步解構細化為基本概念，如原子結構中的“最外層電子數”“核電荷數”“電子層數”等?；靖拍罱涍^抽象與概括，整合為核心概念?！霸咏Y構元素周期律”的概念層級結構，如圖1所示。

2.2 精研課標教材，設計學習任務

單元整體教學設計不僅要基于學科視角，還需要從教學視角對課標和教材進行分析，以期構建科學、合理的學習任務。教學視角分析包括教師對教學資源的篩選和對教學內容的重組、優化等具體內容，體現的是教師學科專業化水平。

“原子結構元素周期律”的教學內容包括“原子結構與元素性質”“元素周期律和元素周期表”“元素周期表的應用”三個核心板塊。第一板塊的目的是解析原子結構的二級要素并與元素原子得失電子的能力之間建立關聯；第二板塊的目的是探究原子半徑、主要化合價的周期性變化規律及其原因并認識元素周期表的結構；第三板塊的目的是探究元素周期表中同周期、同主族元素的性質規律，并加以應用。由此可見，“元素性質及其變化規律”的內容貫穿單元學習的始終。

基于以上分析，結合課標要求，研究設計了“初建關聯”“再建關聯”“完善關聯”“應用關聯”四個學習任務主線。“初建關聯”與“再建關聯”分別對應教材內容的第一、第二板塊，旨在建立“位構性”之間的關聯?！巴晟脐P聯”與“應用關聯”對應教材內容的第三板塊，重點結合“物質性質”，建立完整的“位構性”模型并進行實例應用?！霸咏Y構元素周期律”單元學習任務及任務目標，具體如表2所示。

2.3 優化學習活動，建構關聯模型

模型建構能力是模型認知素養的重要組成部分，也是化學學科核心素養的基本要求?！霸咏Y構元素周期律”單元學習的核心任務是建立元素位置、原子結構、元素性質、物質性質四者之間的關聯，具體可通過“位構性”三維模型的建構活動加以落實。該三維模型的建構不僅是本單元學習活動設計的落腳點，也是發展學生“宏微結合”“模型認知”等化學學科核心素養的關鍵一環。因此，在研究設計單元學習活動時，需要將“位構性”三維模型的建構活動作為主線展開，遵循由易到難、由簡到繁、由單一到綜合的原則逐步建構。單元學習任務下的核心學習活動及活動意圖設計，如表3所示。

2.4 細化學習評價，診斷素養水平

學習評價設計應該具有一定的目標導向，注重評價的層次性，多維度評價和診斷學生的學習效果［4］?！霸咏Y構元素周期律”凸顯“原子結構決定元素性質”的學科大概念，單元任務目標的重點就是逐層、逐級、逐步搭建“位構性”三維認識模型，模型建構是本單元過程性評價的核心內容。在“初建關聯”學習任務中，設計了辨識原子結構、元素性質及比較陌生元素性質的兩個評價活動，以診斷學生“構性”模型的建構與應用能力。本單元各學習任務中指向“模型建構”的過程性評價目標、評價活動及學生預期表現水平等，歸納如表4所示。

3 單元整體教學的實踐反思

3.1 立足概念層級，體現教學整體性

選擇一個具有統攝性的學科大概念作為主題學習的支撐點，對于整合教材中較為零碎的課時知識內容，建構學科主題單元知識脈絡具有極為重要的意義［5］?！霸咏Y構元素周期律”在學科大概念的統攝下，將“原子結構”“元素性質”“元素位置”等核心概念串聯為一個“概念整體”。核心概念中各二級要素即基本概念之間的關聯（如“最外層電子數”“化合價”“主族序數”的關聯）則是指向“位構性”三維模型建構的另一個“活動整體”?；谀Ｐ徒?，設計學習任務，開展相關活動并進行有效評價，體現了“教學評”的一致性，則是本單元教學中的又一個“評價整體”?！案拍钫w”“活動整體”“評價整體”組成了本單元教學的“系統整體”?；趯W科大概念的單元整體教學的設計框架如圖2所示。

3.2 設計拼圖活動，診斷模型建構的能力水平

“位構性”三維模型是“原子結構元素周期律”單元學習任務和學習活動的核心。在進行單課時學習時，設計如下的“卡片拼圖”活動：學生將寫有“位構性”三維模型中一、二級各要素的名稱卡片進行位置擺放并闡述理由和論述關聯，以診斷學生對模型中各要素的從屬關系和內在聯系的理解以及掌握的能力水平。完整的“位構性”三維模型的卡片拼圖圖示，如圖3所示。

3.3 基于課后訪談，評價單元目標的達成效果

為進一步評價單元學習目標的達成效果，在完整的單元學習結束以后，隨機從授課班級中抽取了10名化學學習能力較強且程度相當的學生進行訪談。訪談問題如表5所示。

通過訪談可以發現：學生能較為順利地回答訪談問題1，能從原子結構與元素性質的關聯視角闡述“結構決定性質”的學科大概念并能準確舉例說明。對于“位構性”三維模型中“位構”“位性”“構性”一、二級要素的從屬關系及其關聯較為清晰，論述較為順暢。但在個別二級要素的具體關聯上略有缺失，如在分析元素原子得失電子能力、原子半徑與原子結構中的二級要素之間有著怎樣的具體關系時，論述上稍顯模糊。學生在回答問題2、問題3時，性質預測比較準確，實驗方案的設計基本合理，本單元知識能力化、素養化的目標基本達成。但存在性質預測的角度單一片面、實驗設計的“變量控制”意識偶有缺失、“價”“類”“律”認識角度不夠完整等個性化問題?？梢姡瑔卧w教學中“知識能力素養”的進階發展并非一蹴而就，“宏微結合”“證據推理”的素養提升也絕非朝夕之功，需要教師在日常教學中不斷滲透和強化，更需要教師一以貫之的長期錘煉和培養。

參考文獻：

［1］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2020年修訂）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2020： 4.

［2］［4］謝天華， 馬曉君. 基于素養導向的單元整體教學設計的策略研究［J］. 化學教與學， 2022， （9）： 54～58.

［3］鄭長龍. 核心素養導向的化學教學設計［M］. 北京： 人民教育出版社， 2021： 63.

［5］王春. 學科大概念視角下的化學學習單元重構教學研究［J］. 化學教與學， 2021， （8）： 6～19.