核心素養(yǎng)視域下基于系統(tǒng)思維的單元教學(xué)研究

周萍

摘要：單元教學(xué)設(shè)計承載著學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，基于系統(tǒng)思維的單元教學(xué)設(shè)計從認(rèn)識角度、認(rèn)識思路等方面提供一種探索的路徑，結(jié)合教學(xué)實例從對教學(xué)單元的基本認(rèn)識到具體的過程實施進(jìn)行分析解讀，實踐探索新課標(biāo)下發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)思維;單元教學(xué);核心素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2021）03-0040-04 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.009

一、內(nèi)涵解析

1.什么是系統(tǒng)

系統(tǒng)是諸多要素相互作用、相互影響的有機(jī)統(tǒng)一體。它具有多樣性、相關(guān)性和整體性的特征。

2.什么是系統(tǒng)思維

系統(tǒng)思維是把認(rèn)識對象作為系統(tǒng)，從各要素的性質(zhì)以及系統(tǒng)和要素、要素和要素、系統(tǒng)和環(huán)境的相互作用、相互影響中綜合地考察認(rèn)識對象的一種思維方式。整體性是系統(tǒng)思維的核心思想，它強(qiáng)調(diào)把想要達(dá)到的結(jié)果、實現(xiàn)該結(jié)果的過程、過程優(yōu)化以及對未來的影響等一系列問題作為一個整體系統(tǒng)進(jìn)行研究。系統(tǒng)思維的主要觀點（和高中化學(xué)教學(xué)相關(guān)的）有：①從整體上認(rèn)識和解決問題;②深入內(nèi)部細(xì)致分析問題;③重點解決關(guān)鍵問題;④向下要關(guān)注到更小的系統(tǒng);⑤向上要看到更大的系統(tǒng);⑥跳出系統(tǒng)看系統(tǒng)。

3.什么是基于系統(tǒng)思維的單元教學(xué)設(shè)計

將教學(xué)單元作為一個系統(tǒng)，首先對其在教材中的地位、專題中的作用加以整體的認(rèn)識，通過對系統(tǒng)內(nèi)部的各要素及各要素的相互關(guān)聯(lián)（包括學(xué)情）進(jìn)行研究，分析、整合、重組教材內(nèi)容，最后按照一定的邏輯體系分解成不同的課時加以呈現(xiàn)。通過這種整體研究、體系構(gòu)建，向上可以較好地兼顧課程整體目標(biāo)和知識結(jié)構(gòu)（即看到更大的系統(tǒng)），向下可以合理協(xié)調(diào)課時之間的教學(xué)邏輯（即關(guān)注更小的系統(tǒng)）[1]。

二、“微粒之間的相互作用力”教學(xué)單元的基本認(rèn)識

1.原有教材體系的不足

關(guān)于本單元的內(nèi)容，原有的教材是一種并列式的知識呈現(xiàn)方式，每一塊內(nèi)容相對獨立，不僅顯得突兀生硬，教學(xué)過程也不夠流暢，不符合學(xué)生已有認(rèn)知，不能及時解決學(xué)生存在的問題，不利于學(xué)生從整體上理解單元教學(xué)的真正意義，當(dāng)然也就影響實際的教學(xué)效果。

原有教材的教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)（并列式），如圖1。

2.基于系統(tǒng)思維的單元教學(xué)的整體認(rèn)識

基于系統(tǒng)思維的單元教學(xué)就是將“微粒之間的相互作用力”這一主題視為研究系統(tǒng)，從整體上認(rèn)識它在整個專題以及必修和選修教材中的作用，然后要對系統(tǒng)內(nèi)部的各要素進(jìn)行研究。例如從學(xué)情這一關(guān)鍵要素出發(fā)，充分考慮學(xué)生的已有認(rèn)知，首先確定進(jìn)階式的知識（認(rèn)知）呈現(xiàn)方式，進(jìn)行單元整體設(shè)計和課時的重新分割。再通過對課程標(biāo)準(zhǔn)的解讀，設(shè)立單元教學(xué)目標(biāo)，確立課時教學(xué)目標(biāo)。最后通過教學(xué)過程設(shè)計和教學(xué)評價聚焦發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。同時要深入系統(tǒng)內(nèi)部，對小系統(tǒng)進(jìn)行重點研究。例如將離子鍵、共價鍵、分子間作用力作為更小的系統(tǒng)，那么在這個系統(tǒng)內(nèi)，則包括不同作用力的符號表征、化學(xué)鍵的本質(zhì)以及化合物分類等要素，各要素之間又相互關(guān)聯(lián)。

基于系統(tǒng)思維、發(fā)展核心素養(yǎng)的單元教學(xué)設(shè)計進(jìn)階圖，如圖2。

這樣的設(shè)計，更加遵循學(xué)生學(xué)習(xí)的序，邏輯結(jié)構(gòu)也會更加清晰，向上兼顧到學(xué)科核心素養(yǎng)對高中學(xué)生發(fā)展的具體要求，便于達(dá)成宏微結(jié)合、符號表征、能量轉(zhuǎn)化、模型建構(gòu)、分析推理、解釋應(yīng)用等課程目標(biāo)。向下便于教師按教學(xué)邏輯對課時進(jìn)行切割，關(guān)注到更小的系統(tǒng)，找出相應(yīng)的要素及要素之間的關(guān)系，為組織和實施教學(xué)過程提供依據(jù)。

三、二微粒之間的相互作用力”單元教學(xué)實施過程

1.構(gòu)建教學(xué)單元

本單元屬于必修2專題1“微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性”中第二單元的內(nèi)容，一方面承接著第一單元“原子核外電子排布與元素周期律”知識，為第三單元“從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性”提供依據(jù)，還為專題2“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”中達(dá)成“能基于化學(xué)鍵解釋某些化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)”這一學(xué)業(yè)要求作了很好的鋪墊。同時這部分內(nèi)容雖然高一學(xué)得比較淺顯，但對高二選修部分“微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)”的學(xué)習(xí)起著很大的關(guān)聯(lián)作用，有助于學(xué)生建立微觀視角認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)，理解并解釋某些物理現(xiàn)象的發(fā)生和揭示化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。因此，從系統(tǒng)思維的視角將“微粒之間的相互作用力”作為單元教學(xué)的主題有其實際意義和研究價值。

2.劃分教學(xué)課時

通過必修1的學(xué)習(xí)，高一學(xué)生掌握了一定的事實性知識，也建構(gòu)了認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)的化學(xué)視角，例如從價態(tài)、類別視角構(gòu)建價類二維圖等。但如何從宏觀認(rèn)識的物質(zhì)性質(zhì)到微觀探析物質(zhì)的構(gòu)成、現(xiàn)象及反應(yīng)的發(fā)生，還是存在較多疑惑，同時由于這部分內(nèi)容理論性強(qiáng)，相對抽象，學(xué)生的學(xué)習(xí)會有一定的困難。為了更好地契合學(xué)生的認(rèn)知過程，在充分分析了學(xué)情這一系統(tǒng)重要要素的前提下，對“微粒之間的相互作用力”這一教學(xué)單元進(jìn)行了如下的課時劃分。第1課時認(rèn)識微粒間相互作用力;第2課時符號表征微粒間相互作用力;第3課時應(yīng)用微粒間相互作用力。

3.制定教學(xué)目標(biāo)

單元教學(xué)目標(biāo)：構(gòu)建微粒之間的相互作用力的認(rèn)識視角。能從微粒結(jié)構(gòu)特點、元素性質(zhì)等要素分析不同物質(zhì)的形成，建構(gòu)概念模型;能用符號表征化合物及化學(xué)鍵的形成過程，認(rèn)識分子的空間結(jié)構(gòu);會從宏微轉(zhuǎn)化視角分析判斷、解釋應(yīng)用。

課時教學(xué)目標(biāo)：課時1：認(rèn)識微粒間相互作用力的存在與差異，建構(gòu)離子鍵、共價鍵認(rèn)知模型，理解分子間作用力的存在、影響因素及影響效果。課時2：用化學(xué)符號表征微粒間相互作用力的形成過程，加深對物質(zhì)（化合物）分類的理解，形成對不同晶體類型的初步認(rèn)識。電子式（原子、分子、離子、化合物及其形成過程）;結(jié)構(gòu)式（碳原子成鍵特點及方式，為后續(xù)學(xué)習(xí)中認(rèn)識有機(jī)物的多樣性作鋪墊）;結(jié)構(gòu)簡式;了解可以用球棍模型、比例模型表示分子結(jié)構(gòu)。課時3：能判斷化合物種類、微粒作用力類型，能理解并解釋生活生產(chǎn)中某些現(xiàn)象的發(fā)生，會判斷和預(yù)測某些物質(zhì)的性質(zhì)。

4.分析教學(xué)起點

通過前期元素化合物知識及相關(guān)理論的學(xué)習(xí)，學(xué)生會產(chǎn)生很多與已有認(rèn)知相沖突的問題，例如：水結(jié)成冰體積居然會增大;水的三態(tài)轉(zhuǎn)變溫度不高，分解溫度卻很高;工業(yè)上可以電解NaCl的方法制金屬鈉，卻不能電解氯化鋁制鋁;氯化鈉固體不導(dǎo)電，熔化成液態(tài)或者溶于水即可導(dǎo)電;液態(tài)氯化氫不導(dǎo)電，溶于水即導(dǎo)電……這些來自于生活經(jīng)驗和工業(yè)生產(chǎn)等方面的問題成了學(xué)生思維上的困惑，也成為我們教學(xué)的起點。只有充分了解學(xué)生的已有認(rèn)知與認(rèn)識視角，才能引領(lǐng)我們教學(xué)設(shè)計的方向，為尋找符合學(xué)生認(rèn)知特點的教學(xué)策略找到依據(jù)。也只有了解學(xué)生可能存在的困惑，才能為教學(xué)難點的突破找到解決方案。

5.設(shè)計單元教學(xué)過程

首先把“微粒間相互作用力”看作一個系統(tǒng)，離子鍵、共價鍵、分子間相互作用力就是一個一個小系統(tǒng)，它們之間互不相同但又相互關(guān)聯(lián)。為什么看似相似的物質(zhì)，性質(zhì)卻千差萬別，為什么有些現(xiàn)象有悖于常理，物質(zhì)性質(zhì)出現(xiàn)反常，為什么構(gòu)成物質(zhì)的微粒有原子、分子、離子之分，它們又是如何相互作用形成物質(zhì)……這些宏觀和微觀上的疑惑是學(xué)生通過之前的學(xué)習(xí)自然而然就會生成的，我們?nèi)绾卫眠@些資源進(jìn)行教學(xué)過程的設(shè)計，就需要研究這一個一個的小系統(tǒng)以及相互之間的邏輯關(guān)系。例如，離子鍵、共價鍵分屬于兩個小系統(tǒng)，都涉及到成鍵微粒、成鍵性質(zhì)、成鍵條件、成鍵原因及存在范圍，那二者又有怎樣的關(guān)聯(lián)？為什么鈉原子和氯原子形成離子鍵，而氫原子和氯原子形成共價鍵？這些內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)又有區(qū)別，必須深人原子結(jié)構(gòu)內(nèi)部、結(jié)合元素性質(zhì)、分析成鍵原因等方面進(jìn)行研究。再如，為什么水結(jié)冰體積會增大？為什么水的沸點高出硫化氫很多？水受熱易汽化但分解制氫卻很困難？為什么碳、硅兩元素同屬一個主族，但其氧化物干冰和水晶熔沸點差異如此之大？要解決學(xué)生的這些疑惑，就必須研究共價鍵、分子間作用力以及氫鍵等多個小系統(tǒng)，涉及到價鍵強(qiáng)弱、分子間作用力大小判斷、氫鍵的形成及性質(zhì)等要素的分析。

生活是化學(xué)知識的根基和源泉，教師聯(lián)系生活實際組織教學(xué)活動，從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走向社會，才能使知識源于生活，高于生活，又能指導(dǎo)生活，只有經(jīng)歷知識或技能的應(yīng)用的學(xué)習(xí)才有深度。因此，可以根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗出發(fā)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，按照學(xué)生的認(rèn)知、相應(yīng)的邏輯關(guān)系設(shè)計一系列發(fā)展性學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動下，進(jìn)行自主探究和互動協(xié)作的深度學(xué)習(xí)，完成概念建模，發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等學(xué)科核心素養(yǎng)。

設(shè)計過程如圖3，圖4，圖5。

整個過程把學(xué)生已有的認(rèn)知作為教學(xué)起點，創(chuàng)設(shè)生活生產(chǎn)教學(xué)情境，引發(fā)認(rèn)知沖突，遵循“宏觀認(rèn)識→微觀探析→宏觀辨識與再認(rèn)識”的轉(zhuǎn)變，符合學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和邏輯思維的發(fā)展，讓學(xué)生感知模型的建構(gòu)，學(xué)會符號的表征，建立宏微結(jié)合的視角，掌握解釋推理、分析預(yù)測的方法。

6.設(shè)置教學(xué)評價

2017版新課標(biāo)提倡“教、學(xué)、評”一體化，教學(xué)評價要緊緊圍繞“發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”這一主旨。因此，在單元教學(xué)設(shè)計中用系統(tǒng)思維的觀點對“教、學(xué)、評”進(jìn)行整體化設(shè)計，可以更加優(yōu)化我們的教學(xué)效果。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時有意識地將評價任務(wù)穿插進(jìn)課堂教學(xué)中，注重過程性評價和結(jié)果性評價的有機(jī)結(jié)合，倡導(dǎo)學(xué)生自評、同學(xué)互評、教師評價相結(jié)合的方式。例如，課時1中可以鼓勵學(xué)生大膽提問，微觀預(yù)測，利用學(xué)過的原子結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行分析，描述NaCl、HCl中化學(xué)鍵的形成過程，學(xué)生互評，教師反饋，通過設(shè)問幫助學(xué)生建構(gòu)離子鍵、共價鍵概念模型。課時2中學(xué)生小組合作搭建分子結(jié)構(gòu)模型，展示分享，小組互評;學(xué)生書寫不同微粒的電子式，學(xué)生互評，教師分析反饋。課時3中學(xué)生對概念進(jìn)行辨析判斷，舉例分析并解釋某些現(xiàn)象的發(fā)生，微觀探析反應(yīng)本質(zhì)，學(xué)生互評，教師反饋。在教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的同時發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等學(xué)科核心素養(yǎng)。

通過課堂教學(xué)評價，教師可以從各項任務(wù)中觀察學(xué)生活動表現(xiàn)，判斷學(xué)生目標(biāo)的達(dá)成情況，從而作出反饋和調(diào)整。當(dāng)然除了課堂教學(xué)中教學(xué)評價的設(shè)計，課后評價也是必不可少的，也是整體化設(shè)計的一部分。教師需要對課后練習(xí)進(jìn)行選擇和設(shè)計，進(jìn)一步診斷所有學(xué)生教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

四、結(jié)語

單元教學(xué)設(shè)計不僅可以改變傳統(tǒng)的以教材編排的順序進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，更重要的是打破以傳授知識點為中心，改變以往忽略了知識間內(nèi)在的邏輯關(guān)系，難以形成化學(xué)學(xué)科思想的傳統(tǒng)課堂教學(xué)[2]?；谙到y(tǒng)思維的單.元教學(xué)設(shè)計只是提供了一種設(shè)計的視角和方法，還需要更多的教學(xué)實踐才能有更深入的理性思考，需要教師整體設(shè)計、系統(tǒng)分析、重組內(nèi)容，確立實施的策略和途徑，開展一系列“發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”單元教學(xué)的有效嘗試，以不斷適應(yīng)新課標(biāo)對化學(xué)教學(xué)提出的要求[3]。

參考文獻(xiàn)

[1]楊玉琴.核心素養(yǎng)視域下的單元教學(xué)設(shè)計[J].化學(xué)教學(xué)，2020（5）：3-8

[2]王愛富基于發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的單元教學(xué)設(shè)計實踐探索[J].化學(xué)教學(xué)，2017（9）：55-59

[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018

*本文系江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點課題“系統(tǒng)思維在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究”（課題編號b/2015/02/006）的研究成果;江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃立項課題“基于‘生活即教育思想的中學(xué)化學(xué)深度學(xué)習(xí)研究”（課題編號：E-c/2020/05）的階段性研究成果。