學(xué)科大概念統(tǒng)攝下的化學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)

王春 李艷

摘要：學(xué)科大概念是核心素養(yǎng)楔入具體知識(shí)的固定錨點(diǎn)，是單元教學(xué)設(shè)計(jì)的核心。基于“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，物質(zhì)的性質(zhì)決定用途”化學(xué)學(xué)科大概念，以高中化學(xué)“醛酮和糖類”教學(xué)單元為載體，從整體教學(xué)的主題確定、學(xué)情分析、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)框架構(gòu)建、情境創(chuàng)設(shè)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等幾方面系統(tǒng)闡述學(xué)科大概念視角下高中化學(xué)單元整體教學(xué)模式的建構(gòu)與設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞： 學(xué)科大概念; 單元整體教學(xué); 教學(xué)設(shè)計(jì); 教學(xué)反思

文章編號(hào)： 1005-6629（2022）03-0048-05

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 問題的提出

當(dāng)前，圍繞學(xué)科大概念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)已成為教育領(lǐng)域課程改革的發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)問題，學(xué)科大概念也逐漸成為變革學(xué)科教學(xué)實(shí)踐和引領(lǐng)教學(xué)改革的核心理念之一。教育部最新頒布的《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》明確指出，教師在新課程方案實(shí)施過程中以及在設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)重視以學(xué)科大概念為核心，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)單元重構(gòu)和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)[1，2]。學(xué)科大概念引領(lǐng)下的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，不是對(duì)教材的重新編排，而是突出學(xué)科知識(shí)間的邏輯聯(lián)系，統(tǒng)整較為零散的碎片化知識(shí)，形成以學(xué)科大概念為統(tǒng)攝的學(xué)科結(jié)構(gòu)化知識(shí)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的方法與能力。

如何從學(xué)科大概念視角系統(tǒng)組織和規(guī)劃單元學(xué)習(xí)過程，是進(jìn)行單元整體教學(xué)的關(guān)鍵?；趩卧黝}教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情的分析，將單元教學(xué)內(nèi)容圍繞一個(gè)學(xué)科大概念、次級(jí)大概念及單元主題下的基本知識(shí)進(jìn)行建構(gòu)，使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解與認(rèn)知由淺及深，逐步達(dá)成單元學(xué)習(xí)目標(biāo)。本文以高中化學(xué)選擇性必修3“醛酮和糖類”教學(xué)單元為例，探討如何基于學(xué)科大概念進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，以促進(jìn)單元教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成和學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

2 基于學(xué)科大概念的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)案例分析

2.1 單元教學(xué)主題確定

從教材編排來看，人教版教材將“醛酮”“糖類”分別安排在第三章“烴的衍生物”第三節(jié)和第四章“生物大分子”的第一節(jié)，魯科版教材則是將“烴的衍生物”、“生物大分子”進(jìn)行了整合，將醛、酮和糖類的性質(zhì)編排在同一節(jié)內(nèi)容之下。從知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系來看，醛、酮是含有羰基的兩類重要化合物，糖類是多官能團(tuán)物質(zhì)，包含了醛、酮所具有的官能團(tuán)?！疤穷悺笔恰叭┩敝R(shí)的延續(xù)和發(fā)展，即從單官能團(tuán)有機(jī)物發(fā)展到多官能團(tuán)有機(jī)物，從小分子發(fā)展到大分子（高分子），是對(duì)上一章有機(jī)化學(xué)知識(shí)和認(rèn)識(shí)方法的具體應(yīng)用。因此，可以將醛和酮的性質(zhì)學(xué)習(xí)思路遷移到糖類的學(xué)習(xí)中。本單元整體設(shè)計(jì)以“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，物質(zhì)的性質(zhì)決定用途”這一學(xué)科大概念為統(tǒng)領(lǐng)，基于官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)呈現(xiàn)有機(jī)化合物的性質(zhì)，將具有相同官能團(tuán)的有機(jī)物知識(shí)整合成“醛酮和糖類”單元學(xué)習(xí)主題，旨在幫助學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)知識(shí)內(nèi)容的同時(shí)能整體把握具體內(nèi)容背后更為本質(zhì)的思想與方法。

2.2 單元教學(xué)學(xué)情分析

2.2.1 學(xué)生已有知識(shí)與能力

在高中化學(xué)必修階段，學(xué)生對(duì)醛、酮的官能團(tuán)，部分化學(xué)性質(zhì)及代表物乙醛和丙酮的分子結(jié)構(gòu)有了初步的認(rèn)識(shí);學(xué)生已了解乙醇、乙酸等典型有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和部分化學(xué)性質(zhì)，并通過苯的同系物、鹵代烴以及酚的學(xué)習(xí)，對(duì)羥基到醛基官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化及基團(tuán)之間相互影響有一定的了解;在初中階段，學(xué)生從生活視角認(rèn)識(shí)了糖類與人體健康的關(guān)系，知道糖類是對(duì)生命活動(dòng)有重要意義的有機(jī)物;在高中化學(xué)必修模塊的“基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”一節(jié)中，初步認(rèn)識(shí)了糖的分類及葡萄糖分子結(jié)構(gòu)，對(duì)代表物的組成、典型性質(zhì)以及在日常生活中的應(yīng)用有了初步的了解。

2.2.2 學(xué)生學(xué)習(xí)障礙點(diǎn)

初中及高中必修部分的知識(shí)以結(jié)合生活、面向社會(huì)的常識(shí)性知識(shí)和少數(shù)典型代表物的性質(zhì)與應(yīng)用為主，學(xué)生對(duì)各類有機(jī)物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用的認(rèn)識(shí)較為淺顯，對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的理解及靈活應(yīng)用不夠，缺乏系統(tǒng)性。學(xué)生尚不能主動(dòng)從結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識(shí)和分析有機(jī)物的性質(zhì)，對(duì)醛類物質(zhì)氧化還原反應(yīng)原理的分析存在障礙。另外，學(xué)生對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)部分往往忽視試劑的用量和體系的酸堿性，缺乏考慮官能團(tuán)之間的相互影響以及排除干擾的意識(shí)，利用陌生證據(jù)進(jìn)行推理的能力以及利用已有知識(shí)解決生產(chǎn)生活中問題的能力將有待提高。

2.2.3 學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展點(diǎn)

學(xué)生通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)并能運(yùn)用含羰基的有機(jī)物結(jié)構(gòu)及其化學(xué)性質(zhì)，認(rèn)識(shí)水平從代表物到官能團(tuán)，再提升到基于化學(xué)鍵水平，構(gòu)建較完整的結(jié)構(gòu)分析模型和性質(zhì)預(yù)測(cè)模型，形成分析研究有機(jī)物性質(zhì)的一般思路。另外，學(xué)生通過本單元的學(xué)習(xí)能從化學(xué)視角系統(tǒng)認(rèn)識(shí)單糖（葡萄糖）的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要化學(xué)性質(zhì)，通過雙糖、多糖的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，培養(yǎng)科學(xué)探究的能力。

2.3 單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

學(xué)科大概念視角下單元整體教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)制定要基于學(xué)生的學(xué)情分析和新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本單元知識(shí)內(nèi)容提出的要求。制定學(xué)習(xí)單元目標(biāo)的規(guī)劃要著眼于學(xué)生的需求和發(fā)展，既要兼顧學(xué)科知識(shí)和學(xué)科能力的提升以及學(xué)科核心素養(yǎng)水平的發(fā)展，還要考慮本學(xué)習(xí)單元目標(biāo)的預(yù)期結(jié)果和目標(biāo)達(dá)成度[3]。例如，在“醛酮和糖類”單元教學(xué)目標(biāo)的確定過程中，要充分結(jié)合新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)習(xí)單元內(nèi)容提出的要求，從知識(shí)層面、能力層面和核心素養(yǎng)發(fā)展層面制定單元整體教學(xué)目標(biāo)（見表1）。

2.4 單元教學(xué)框架設(shè)計(jì)

選擇一個(gè)具有統(tǒng)攝性的學(xué)科大概念作為主題學(xué)習(xí)的支撐點(diǎn)，對(duì)于整合教材中較為零碎的課時(shí)知識(shí)內(nèi)容，建構(gòu)學(xué)科主題單元知識(shí)脈絡(luò)具有極為重要的意義[4]。在現(xiàn)行人教版高中化學(xué)教材中，醛酮和糖類相關(guān)知識(shí)安排在不同的章節(jié)進(jìn)行介紹，對(duì)于明確選考化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)生而言，教師須在教學(xué)中對(duì)這兩部分內(nèi)容在化學(xué)學(xué)科大概念的視角下進(jìn)行單元整體設(shè)計(jì)，根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)要求重新劃分學(xué)習(xí)內(nèi)容，選定單元教學(xué)主題，并對(duì)教學(xué)單元主題內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)課時(shí)劃分。具體設(shè)計(jì)框架如圖1所示。

2.5 單元教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)

學(xué)科大概念統(tǒng)攝下的單元整體教學(xué)需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境作為教學(xué)活動(dòng)的起點(diǎn)，讓學(xué)生在單元教學(xué)情境中進(jìn)行小組協(xié)作式學(xué)習(xí)，開展探究式活動(dòng)，逐步培養(yǎng)和形成學(xué)生的關(guān)鍵能力[5]。例如，在“醛酮和糖類”單元教學(xué)中，可以根據(jù)單元整體設(shè)計(jì)的課時(shí)劃分以能力發(fā)展為導(dǎo)向創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。具體的單元課時(shí)教學(xué)情境線和觀念發(fā)展線的設(shè)計(jì)見圖2。

2.6 單元教學(xué)任務(wù)驅(qū)動(dòng)

學(xué)科大概念統(tǒng)攝下的單元整體教學(xué)需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，同時(shí)基于真實(shí)的問題情境和課程標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，采取

任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式讓學(xué)生在活動(dòng)體驗(yàn)中完成學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在問題解決中實(shí)現(xiàn)單元學(xué)習(xí)教學(xué)目標(biāo)[6]。例如，在“醛酮和糖類”單元教學(xué)中，可以圍繞相關(guān)教學(xué)問題設(shè)計(jì)單元課時(shí)教學(xué)任務(wù)（見表2）。

3 基于學(xué)科大概念的單元整體設(shè)計(jì)教學(xué)效果及反思

3.1 單元整體設(shè)計(jì)教學(xué)效果

（1） 以學(xué)科大概念為統(tǒng)領(lǐng)，將不同章節(jié)進(jìn)行有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)知識(shí)系統(tǒng)化。

醛、酮是含有羰基的兩類重要化合物，糖類是多官能團(tuán)物質(zhì)，包含醛、酮所含有的官能團(tuán)，是醛和酮知識(shí)的延續(xù)和發(fā)展。學(xué)生通過醛和酮的學(xué)習(xí)，可以從化學(xué)鍵視角分析鍵的極性和不飽和性，能判斷相關(guān)反應(yīng)的基本類型，完整地建立“結(jié)構(gòu)分析→預(yù)測(cè)性質(zhì)→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→確定性質(zhì)”的思路和方法，形成“物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的學(xué)科大概念;與醛、酮相比，糖類含有多種官能團(tuán)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，進(jìn)一步對(duì)糖類結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的多角度綜合探究是對(duì)醛、酮化學(xué)知識(shí)和認(rèn)識(shí)思路的具體應(yīng)用。因此，本單元教學(xué)設(shè)計(jì)將醛、酮和糖類的內(nèi)容進(jìn)行整合，引導(dǎo)學(xué)生從單官能團(tuán)有機(jī)物的學(xué)習(xí)發(fā)展到多官能團(tuán)有機(jī)物，從小分子發(fā)展到大分子（高分子），幫助學(xué)生將孤立的事實(shí)和知識(shí)與學(xué)科中普適性更高的學(xué)科大概念建立意義關(guān)聯(lián)，從而構(gòu)建簡(jiǎn)約而深刻的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，有效實(shí)現(xiàn)知識(shí)系統(tǒng)化。

（2） 以學(xué)科大概念為統(tǒng)領(lǐng)，設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展的學(xué)習(xí)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)素養(yǎng)化。

本單元教學(xué)設(shè)計(jì)在學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)下，依據(jù)單元整體教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)，依據(jù)學(xué)科知識(shí)具體內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，通過真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，設(shè)計(jì)多樣化學(xué)習(xí)任務(wù)及活動(dòng)，將具體知識(shí)背后的大概念外顯出來。例如： 課時(shí)1“醛酮的性質(zhì)研究”環(huán)節(jié)，其關(guān)鍵內(nèi)容包括“根據(jù)醛和酮的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)其性質(zhì)”“探究醛基的還原性”“認(rèn)識(shí)羰基的加成反應(yīng)”。為了有效突破教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展，設(shè)計(jì)的任務(wù)及活動(dòng)始終圍繞分析結(jié)構(gòu)、預(yù)測(cè)性質(zhì)、驗(yàn)證性質(zhì)展開，并構(gòu)建研究物質(zhì)的一般思路和方法;在課時(shí)2“單糖的性質(zhì)研究”環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠主動(dòng)提出不同的實(shí)驗(yàn)方案以確定葡萄糖中存在的官能團(tuán)種類和數(shù)目;在此基礎(chǔ)上，進(jìn)入課時(shí)3“雙糖和多糖的性質(zhì)研究”環(huán)節(jié)，學(xué)生則能將前面建立的思路和方法進(jìn)行自主遷移，準(zhǔn)確地選擇相應(yīng)的試劑和條件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案對(duì)官能團(tuán)的性質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證，認(rèn)識(shí)多官能團(tuán)物質(zhì)的性質(zhì)不是官能團(tuán)性質(zhì)的簡(jiǎn)單加合，它們之間會(huì)相互影響，進(jìn)一步內(nèi)化了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的學(xué)科大概念。由此可見，本單元教學(xué)通過設(shè)計(jì)不同水平層級(jí)的驅(qū)動(dòng)性學(xué)習(xí)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行推理論證、演繹歸納、自主遷移的能力，有效實(shí)現(xiàn)知識(shí)素養(yǎng)化。

3.2 單元整體設(shè)計(jì)教學(xué)反思

圍繞學(xué)科大概念系統(tǒng)組織和整體規(guī)劃單元學(xué)習(xí)過程，對(duì)課時(shí)教學(xué)的開展具有統(tǒng)領(lǐng)作用，是課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)的根本出發(fā)點(diǎn)和著力點(diǎn)[7]。教學(xué)設(shè)計(jì)之初應(yīng)構(gòu)建好以學(xué)科核心大概念為統(tǒng)領(lǐng)的單元整體設(shè)計(jì)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，包含學(xué)科大概念、次級(jí)大概念、基本概念、基本知識(shí)等要素，系統(tǒng)化的課前規(guī)劃能幫助我們始終圍繞學(xué)科大概念制定單元教學(xué)目標(biāo)，開展單元教學(xué)活動(dòng)。單元整體知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)建可以采用如下思路： 首先，通過梳理知識(shí)間的縱橫關(guān)系，形成知識(shí)本體層面系統(tǒng)化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖。在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要關(guān)注學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)化、認(rèn)識(shí)思路結(jié)構(gòu)化，更要關(guān)注知識(shí)的整體性和學(xué)生認(rèn)識(shí)的遞進(jìn)性;其次，從具體每一部分的課時(shí)內(nèi)容出發(fā)，抽提出能夠承載本節(jié)內(nèi)容的學(xué)科基本概念和次級(jí)大概念;然后，再進(jìn)一步概括為更上位的學(xué)科大概念，以促使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程由淺入深、螺旋式上升，逐步形成相互支撐、內(nèi)涵豐富的認(rèn)知架構(gòu)。這種自下而上進(jìn)行抽象概括的思路能夠幫助我們找到具體知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，為重構(gòu)的學(xué)習(xí)單元內(nèi)容提供認(rèn)識(shí)角度和思維路徑。然而，為了更好地實(shí)現(xiàn)具體知識(shí)內(nèi)容和學(xué)科大概念的對(duì)接，在實(shí)際教學(xué)中要確定怎樣的單元、單元的大小、實(shí)施形態(tài)（單一典型知識(shí)、跨章節(jié)、跨學(xué)段）以及學(xué)科大概念應(yīng)如何解構(gòu)等，仍是值得我們繼續(xù)深入探索的問題[8]。

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