大概念視域下對中學化學作業設計的研究*

龐 璐，彭 菊，金 鐘，2，趙麗鳳**

(1.喀什大學，新疆 喀什 844008；2.南開大學，天津 300071)

過去，教學偏重學科事實為主的知識體系，這種“事實覆蓋型知識體系”無法培養學生對學科的理解，或者充其量只是發展表層而幼稚的理解[1]。教師期望大量練習可以快速提高學生化學習題正確率。學生沒有深度探究化學本質的學習體驗，淺層學習使得學生無法自主將課堂知識遷移到現實生活中。離開學校這個環境后，沒有生活價值的化學知識會被遺忘，學生將知識“還”給老師。

為深化新時代基礎教育課程改革，中共中央辦公廳、國務院辦公廳在2021年7月印發《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》，要求減輕學生在義務教育階段過重的作業負擔、校外培訓負擔，促進學生德智體美勞全面發展。“行是知之始”，信息時代的化學教師需要重新思考作業要“減什么” “怎么減”。

1 研究源起

工業時代的教學強調經過分科揀選和濃縮的專家結論，由學科專家整理匯編成冊后，通過教師傳遞給學生，較少人注意到這些專家結論對學生解決實際問題時起多大的支撐作用[2]。信息時代的知識呈指數型增長，過時的教育方式可能造成學生化學學習興趣的散失，教育的先導性要求化學教師反思什么知識最有價值。信息時代教育的終極目標就是讓學生將來能夠創造性解決真實情境下的綜合問題，培養學生新時代個體與社會發展所需的“專家思維能力”與“復雜的交往能力”[3]。專家通過大概念將知識組織起來，大概念具有典型的專家思維特點，體現專家對研究對象的認知深度[4]。

化學產品充斥于生活方方面面，社會的進步離不開化學前沿研究的支持。在信息時代，人們需要懂得如何理性地鑒別信息，科學地分析禁塑、化學與食品安全(如防腐劑、著色劑)等社會化學議題，增強化學在社會領域的影響力。正如珀金斯所言，“基礎教育應當塑造業余的專家，而非強求專業知識[5]。”這意味著新時代教師任務由傳授事實知識轉向構建學生化學思維，培養學生大概念，使得學生像化學專家一樣批判性思考社會化學問題。

以往，教師過分關注學生學習成績，批量的“題海”就是教師的秘密武器。“題海戰術”強調化學知識的機械記憶，學而不悟的淺層學習(圖1)阻礙學生對學科本質的深度理解，限制學生化學學科核心素養的發展。一部分學生在認真完成大量化學習題卻還是學不好的心理負擔下害怕學習。在后續化學教學中發現，這部分學生的學習內驅力下降，學習態度散漫，甚至沉陷“學不好-害怕學習”的惡性循環。如此壓抑的心理暗示，嚴重打擊學生的自信心，極大地損傷學生的身心健康。

圖1 作業學習淺層化的由來

雖然學生囫圇吞棗記住大量答案也能答對試題，但是缺少真實的問題解決體驗，致使學生難以感知化學知識的生活價值，難以遷移學校知識去解決日常實際問題。隨著時間的推移，學生逐漸忘記死記硬背的推理過程，未經系統訓練的化學思維失去活性，這難以滿足學生個人、社會發展的需要。因此，雙減下化學教師通過“減少”機械記憶的作業來“減輕”學生學習負擔，通過引導學生建構以大概念為核心的化學概念框架，促使學生適應新時代的變化。

2 大概念的內涵

所謂大概念，就是對于學科學習非常重要的觀念表述，在學科學習中處于中心地位，能將各類學科理解關聯為連貫的整體。大概念使我們將學科視為連貫的概念集合[6]。大概念具有真實性、統攝性、生活價值等特質。真實性是指大概念是由具體問題抽象而來，到遷移解釋、解決具體問題中去。大概念的統攝性利于學生構建以大概念為中心的復雜的化學概念網狀框架，而且具有生活價值的大概念在現實生活中被學生反復應用與完善。這樣的心智結構可以讓學生合理歸檔無限的化學知識，使學生學以致用，受益終生。

在教學中，要想理解知識陳述惟一的方法是把握該陳述想要回答的問題[7]。能否把知識變為能力取決于知識能否變為學生自覺積極的認識方式[8]。信息時代強調，人應該具有不為人工智能所替代的素養，即適應難以預測情境以及創造性解決真實問題的能力與品質。因此，大概念是學生歸納多樣的具體問題后構建的復雜認知結構，并且大概念在學生遷移應用中被進一步修正補充。而學生在探討化學知識背后的本原問題中，掌握問題的認識方式，發展自身的化學學科核心素養(圖2)。

圖2 大概念關系圖

3 大概念視域下的化學作業

盡管學科核心素養指向可遷移性問題，但是它自身卻沒有形成可遷移性的舉措。大概念所具有的網狀特性和可遷移性恰如其分地讓學科核心素養扎根于具體的實踐之中[9]。遷移是指人們應對新問題時動態地創造聯想。遷移包括低通路遷移、高通路遷移，而高通路遷移才是人們達到創新的根本。低通路遷移是基于相似問題間的簡單關聯。“題海戰術”就是學生通過反復練習從而熟記各種化學題型的“解法”，這并不指向學生終身素養，學生不會靈活轉變知識結構去迎接復雜的現實生活挑戰。

高通路遷移是一種持續形成的具體問題和抽象原理相互錯綜的，具有實際意義的深度遷移過程[10]。大概念就像機器里的關節，能靈活地將化學知識組塊拼接起來。具備大概念的學生，能巧妙地將零散、瑣碎化學經驗、事實、原理關聯起來，并調動自身元認知能力，自主組裝具體問題解決模型去應對實際生活中不同事務。因此，大概念視域下的化學作業是高通路遷移。與過去作業觀相比(圖3)，大概念視域下的化學作業是學生自主遷移大概念創造性解釋、解決實際問題的過程，并且學生通過反思化學作業，對大概念作進一步補充修正。大概念統領下的化學作業不僅助于學生將繁雜的化學知識結構化，還培養學生將學校知識獨立遷移到現實生活的能力，切實發展學生化學學科核心素養。

圖3 作業觀對比圖

雙減提倡“少而精”的學習，并不是減少化學作業的知識容量，而是圍繞大概念設計化學作業，充分發揮大概念的育人功效，增進學生對化學的本質性理解。大概念與化學作業是相輔相成的關系，大概念視域下的化學作業設計回答雙減后作業“如何減”這一問題，至此化學作業改革具有了方向性的指引。

4 激發作業育人活力，發展學生大概念

4.1 化學教師理解大概念的內涵是作業設計的前提

首先，大概念是化學學科核心素養的抓手。化學教師需要清楚大概念視域下的化學作業以培養“完整的”人為目標。部分教育者沒有透徹理解育人目標，作業設計僅聚焦基礎知識的領會，輕視學生思維、情感、審美等方面的栽培，忽視作業全面育人的價值，致使作業衰變為學生成績的“服務器”[11]。訓練識記性知識、技能不是作業唯一功能，基于大概念的化學作業以化學單元主題為載體，從思維、審美、文化等多層面調動學生主觀能動性，協同發展學生知情意行。多角度育人的化學作業才會改變作業沉悶氛圍，激發化學作業育人活力，促進學生大概念的發展。

其次，支持大概念的具體案例越是豐富多彩，其可遷移性也越大[12]。化學教師需要平衡各類化學作業的設置，穩固學生大概念。習題類作業不一定毫無用處，反之，開放性作業也不見得大有作為。化學教師要精準把握各類化學作業的育人特征，綜合考慮學生認知發展水平與學校資源，有機組合各項作業。多樣化的化學作業能“完整地”培養學生，不僅滿足每個學生個性化的發展需求，也有助于學生構建與提升大概念，有效培養學生的化學學科核心素養。

4.2 保持化學作業與生活的聯系

大概念強調問題的情境化以及知識的生活價值，化學作業保持與生活的緊密聯系才能培養學生大概念，實現學生“社會化”轉變。化學知識只是孕育化學素養的載體，知識在情境中才會轉化為素養，鹽只有溶解才能被人吸收，知識去情境化的后果是文字變成抽象的符號，人們難以理解知識的真正內涵[13]。

化學教師需重視化學單元習題的生活情境編排，讓學生在“生活”中學習化學。化學教師還需精心設計實踐探究類、文獻查閱類等開放性作業。實踐探究類作業能很好突破“書本世界-實際生活”的壁壘，培養學生交往能力，強化學生解決現實問題的化學思維方式，進而發展學生大概念。文獻查閱類作業著重栽培學生捕獲、剖析以及加工信息能力，該類型作業沖破課堂時空限制，擴展學生視野，提升學生信息素養。

為了降低長周期的開放性作業的難度，化學教師可設置詳細的任務表(圖4)，這不僅易于學生開展探究活動，還利于化學教師及時跟進學生研究進展。并且工整的任務表也助于學生形成條理清晰的探究思路與嚴謹的行文格式，這是未來高素質人才必備的基本技能。即使開放性作業沒有教師監督，細致的任務表仍然可以促使學生主動查詢資料，分析問題，敢于質疑并提出合理假設。學生在開放性作業中擴充自身的認知，在交流輸出中深化對大概念的理解。

圖4 氮肥的實踐探究作業

4.3 評價化學作業并及時反饋

大概念教學注重學生反思能力的培養，學生透過反思不斷精進大概念層級。化學作業的合適的評價與及時的反饋不僅能有效地調動學生學習反思的積極性，還有利于化學教師優化教學過程，教學相長，完美契合教與學。

首先，教師要根據化學作業目標與性質合理設計化學作業評價量表。例如，實踐類作業側重過程性評價，評價學生應對真實情境的復雜問題時表現出來的能力。教師還要及時批改化學作業，了解學生真實學情。但是批改作業量大，嚴重耗費化學教師精力，為之影響課堂效率是得不償失的。故而，作業評價的形式可以多樣化，作業評價的主體可以多元化，采用組間互評、教師面批，進行學生自評、他評等多途徑收集實現預期大概念培養成果的證據。這樣的化學評價不僅有效地降低化學教師的工作量，提高教師工作效率，還能激活學生反思意識，提升學生元認知能力，發展學生大概念。并且，化學教師還可以在每次作業批改時，重點關注兩位不同層次的學生，詳細記錄學生學習情況，調整教學過程。一段時間后，化學教師就能整體把握班級學情，在促進教學循環發展的同時緩解教師工作負擔。

其次，化學教師的及時反饋，答疑解惑，可以提高學生反思動力，提升學生對大概念的理解。阻礙學生學習的認知要素主要是概括抽象化學現象與歸納化學知識能力欠缺、定量思維模型缺失、認知負荷過重和技能自動化程度低等[14]。化學教師剖析作業可以發現導致學生學習困難的認知因素，而教師適時的反饋與答疑才是進階學生概念的關鍵。并且，教師的反饋應是具體的，要易于學生理解與調整大概念，否則反饋就沒有任何意義。同時，教師可以利用大數據媒體實現精準評價與即時反饋，推動教學生態的循環運轉。例如上海長寧區運用教育數字化技術給各個學子設立跨學段的電子發展名片，其有助于教師準確掌握每位學生真實學情[15]。

此外，化學教師需要傳授學生錯題訂正技巧(圖5)，定期檢查學生化學作業訂正情況，帶領學生回顧錯題。或者化學教師挑選典型錯題，整合成周作業，進一步反饋學生的知識掌握程度，從而營造積極糾錯的化學學習氛圍，提升學生反思水平，加深學生對大概念的認識。

圖5 錯題分析框架

5 結束語

以大概念為主線的化學作業就是培養學生面對充滿不確定的真實情境時，快速整合信息，并靈活運用化學知識、思維、模型解決復雜現實問題；促使學生意識到知識的本質價值，能對全球氣溫變暖、環境污染等社會議題做出科學的判斷。在能力和動力的雙重驅動下，學生即使脫離教師的“扶持支架”也能應對信息時代的社會變化，成長為可持續發展的新時代公民甚至化學家。

化學教師應關注作業設計的“質”而不是緊盯作業的“量”，控量增質，從而增強大概念視域下的化學作業育人活力，發展學生化學學科核心素養，在減輕作業負擔的同時緩解家長對“雙減”的擔憂。