基于大概念的化学单元整体教学的实践探索
作者： 栾红艳 吴星
摘要：基于271教育集团近六年实施大单元整体教学的实践经验，聚焦高中化学课堂教学如何培养学生化学学科核心素养的问题，探讨基于化学大概念的单元重构、单元学习目标确定、情境选择和设计、单元教学进阶和教学活动实施等一系列实施单元教学过程的过程和方法，讨论单元教学中应重点关注的问题，以期对高中化学课堂教学改革和创新提供借鉴。
关键词：高中化学；大概念；单元整体教学；学科核心素养
文章编号：10056629（2023）12002406
中图分类号：G633.8
文献标识码：B
1 问题的提出
《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）中明确要求：重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实［1］。据此，基于学科大概念实施课程内容结构化教学，就成了基础教育课程改革的重要举措。
在我国基础化学教育课程改革的实践中，虽然倡导以科学探究为主的多样化学习方式的教学改革在不同程度地进行着，但高中化学实际教学中的教学内容“散、多、浅”的问题仍然非常突出，这导致学生通过机械记识学习了太多无意义的“死知识”，难以迁移运用所学知识解决情境问题。广大化学教育工作者一直努力解决如何让学生在化学学习中学习结构化、能迁移运用化学知识的问题，基于大概念的单元整体教学，正是为解决这一问题而诞生并不断创新发展的［2，3］。
山东省昌乐二中所属的271教育集团是教育部课程中心的课程改革实验基地，近几年来一直推进基于大概念的单元整体教学，形成了基于大概念实施高中化学单元整体教学的过程和实施路径。本文以案例的形式说明大单元整体教学的实践过程，以期为在化学课堂教学中培育学生的化学学科核心素养提供借鉴。
2 高中化学单元整体教学的一般过程
钟启泉先生曾指出：基于核心素养的单元设计，是撬动课堂转型的一个支点，这已成为一线教师必须直面的严峻挑战［4］。271教育集团化学单元整体教学正是聚焦学生学科核心素养培养，紧紧围绕学科大概念，通过包括自主学习、同伴对话、实验探究、质疑批判、建构生成、实践应用等丰富的学习活动，引领学生从整体视角学习化学结构化知识，培养学生科学思维能力和探究实践能力，实现化学课程育人价值的整体教学过程。基于大概念的化学单元整体教学过程可用图1简
单表示，在整体单元教学过程中，教学单元的划分、单元大概念的凝练、单元目标的制定、单元学习进阶的规划、单元学习的评价等是在单元教学中需要重点解决的问题。
2.1 基于大概念划分单元
单元整体教学中的单元，是指在课程学习中反映学科特定内容和功能、相对独立的、自成体系的微课程，包含情境、问题、探究、建构、应用等要素，是相对独立的学习项目或学习故事。崔允漷教授指出，单元教学是基于核心素养的课程改革的重要环节，单元教学的“单元”与教材内容的“单元”不同，单元教学中划分单元的依据不只是内容，而是立足学科核心素养，将目标、任务、情境与内容整合所形成的教学单位［5］。
化学单元整体教学是发展学生核心素养的需要，这是因为“形成化学观念，解决实际问题”是学生具有化学学科核心素养的表现之一，形成化学观念需要学生在化学课程学习中，通过化学事实和化学具体概念的学习，形成不同层次的大概念，并在不断学习和应用中内化为化学观念，运用化学观念指导探究实践、解决实际问题。因而，高中化学单元的划分必须立足化学学科核心素养、聚焦化学学科大概念、融合化学课程主题内容、体现化学课程目标。化学课程内容主题是对大概念的显性化呈现，参照内容主题将大概念分为“方法、内容（本体）、价值”3种类别［6，7］，高中化学必修课程模块的单元划分见表1。
必须指出的是，表1中的单元划分是依据新课标［8］中的课程内容主题的顺序划分的。其单元的顺序并非是实践单元教学的顺序，实际教学中可结合教材的内容结构和学校的教学安排确定单元顺序。
2.2 凝练单元大概念
化学学科大概念是以化学家为代表的学术共同体在认识和研究物质世界过程中，逐渐积淀和凝练形成的，化学大概念既代表了化学学科知识体系中处于核心地位的概念和原理，又反映了人类在认识和改造物质世界时所运用的最基本的化学科学方法，还体现了化学学科服务于人类社会发展的价值追求科学态度和社会责任［9］。化学大概念的学习和形成离不开化学课程教学，化学教学要改变学生组装式化学知识学习，就必须基于大概念组织单元教学内容，发挥大概念的统摄作用，促进学生进行整体建构式化学学习［10］。
从大概念视角分析，高中化学课程实施中的“化学学科→化学课程主题内容→化学单元教学内容”转变，一定会产生“化学学科大概念→化学主题大概念→化学单元大概念”的演化。化学单元大概念需要经过化学学科大概念、课程主题大概念和化学教学单元内容相融合的凝练过程，是化学学科大概念、主题大概念与单元教学内容结合的产物，化学单元大概念是学生进行单元整体学习的重要内容，也是学生形成和运用化学学科大概念的最基础内容［11］。故凝练高中化学单元大概念需要依据化学学科大概念、融合单元教学内容，从化学单元的内容、方法和价值3个维度进行建构。例如高中化学选择性必修模块“化学反应原理”中“化学反应与能量变化”是一个单元，可凝练如案例1所示的单元大概念。
案例1 “化学反应与能量变化”单元大概念
化学变化伴随能量变化、遵循能量守恒定律，化学变化朝着能量最低状态进行，通过化学变化可实现化学能与热能、电能、光能的相互转化，可从微观视角揭示化学变化中的能量变化本质；通过化学实验能探究化学变化中能量变化原理、定量测定化学变化中的能量变化、通过化学变化有效实现能量转化，化学能转化为其他可利用形式的能量需要化学科学技术的支持；通过化学变化贮存或释放能量在人类克服能源危机、促进新能源开发和应用等方面具有广泛应用。
2.3 设计单元教学目标
一般认为，教学目标是在教学过程中师生预期达到的学习结果和标准［12］，教学目标既是教学的出发点也是归宿，支配着教学的全过程，规定着教与学的方向。教学目标是教育目标、课程目标在一定课程内容教学中的表述，体现课程开发与教学实施中的教育价值。单元教学目标是单元教学的核心，确定单元学习目标要考虑课程标准要求、单元学习主题与核心内容、单元所承载的学科核心素养进阶发展的要求以及学生的学习基础和发展需求。
化学单元教学是以结构化的化学学科内容为载体，以发展学生化学学科核心素为导向，帮助学生形成并运用大概念的整体教学活动。因而，单元教学目标与主题（模块）教学目标一道，向上对标课程目标，向下引领制定课时教学目标。单元教学目标的设计需在对课程标准中的课程目标、内容要求、学业要求、学业质量标准进行分析的基础上，结合学生学习和教学资源实际，从学生化学学科核心素养表现的视角，整体刻画学生“学什么、如何学、学到什么程度”。
与传统课时教学目标设计不同的是，由于其学科知识结构的系统性和完成单元学习任务需要一定的教学时段，单元教学目标更能体现课程目标的要求，更能整体刻画学生化学学科核心素养的水平。如高中化学必修模块的“铁与金属材料”单元，该单元的教学目标如案例2所示。
案例2 “铁与金属材料”单元教学目标
（1）通过阅读我国金属冶炼相关史实、交流讨论等活动，能以铁的冶炼为例说明金属冶炼的原理和方法，能理解金属冶炼对人类社会发展的意义和我国人民在金属冶炼领域所做的贡献。
（2）通过实验探究等活动，能从物质类别、元素价态等视角，应用氧化还原反应原理，分析铁及其化合物的主要性质和转化条件；能用“宏微符”相结合的方式表征铁及其化合物的转化，能举例说明铁及其化合物转化在生产生活中的应用。
（3）通过列举生活和生产中的应用实例，说明认识金属材料（合金）在人类生产和生活中的应用，能根据铁及其金属的性质说明金属锈蚀和防腐的原理，能结合金属具体应用设计防腐方案或措施，具有金属矿物资源综合利用的意识，知道金属防腐和废旧金属回收的意义。
2.4 规划单元教学的进阶
以发展学生化学学科核心素养为导向的课堂教学，要求变“以记忆、理解知识为出发点的教学”为“以解决真实情境问题为出发点的教学”，变“先零后整、碎片积累的组装式学习”为“任务驱动、知行相融的建构式学习”，变“仅关注知识的全面性和准确性”为“更关注观念领悟的深刻性和迁移应用性”。
任何内容的学习都是层层递进、不断深入、螺旋上升的，高中化学单元学习也不例外。单元教学是以课堂为实施主阵地的教学活动，也是一节课一节课地进行教学的，基于大概念的单元教学也必须在课时教学中落实，实施单元整体教学就必须规划单元学习进阶，基于学习进阶将单元整体教学任务分解到多节课时教学中完成。根据单元教学的特征，单元学习进阶可划分为感知初构、探究建构、应用再构、评价重构等四个阶段（见图2）。
“感知初构”是单元学习的起始阶段，该阶段让学生“为见树木先见森林”。在该阶段中，学生通过自学教师所提供的单元学习素材（包括情境问题、需完成的任务、学习本单元期望达成的目标等），粗略了解该单元的整体框架，发现学习本单元存在的困惑；通过师生、生生互动的交流讨论等学习活动，复习归纳与本单元相关的已有知识，提出本单元学习中需要解决的问题。“感知初构”是整体粗略认识单元整体架构的过程，是整理建构已有知识和方法的过程，是发现并提出问题、激发探究欲望的过程。
“探究建构”是单元学习的关键阶段，该阶段让学生“为识森林认识树木”。在该阶段中，将依据课程标准的课程内容要求和学业要求，融合“感知初构”阶段提出的问题，设计具有逻辑结构的问题串，通过自主学习、实验探究、交流讨论、调查研究等多样化的学习活动，探究解决本单元学习中的重点和难点，细化并补充“感知初构”阶段建构的本单元整体粗略框架，初步形成单元大概念。“探究建构”是探究学习本单元核心内容的过程，是建构本单元必备知识和方法结构的过程。
“应用再构”是单元学习的发展阶段，该阶段让学生“为识森林再识树木”。在该阶段中学生将进一步加深理解在“探究建构”阶段建构的知识、方法、价值维度的、结构化的单元体系，应用单元必备知识和方法解决与单元内容相关的实际问题；对该单元的知识的发展和应用进一步拓展。“应用再构”是对“探究建构”阶段知识体系的理解再构，是在解决实际问题中的应用再构。
“评价重构”是单元学习的评价反思阶段，该阶段让学生“既识森林又识树木”。在该阶段中学生对本单元的学习过程和结果进行自我总结和评价，通过完成单元作业、测试等学习任务，对自己所建构的单元知识结构进行检查和完善，进一步提出学习本单元后存在的困惑和问题。“评价重构”是学生自我反思重构，是学生单元检测后的评价重构。
例如高中必修模块的“氮及其化合物”单元的学习进阶如表2所示。
2.5 实施“教学评”一体化单元教学
“教学评”一体化，就是在保持“教师的教、学生的学和对教与学的评”在目标维度高度一致的基础上，在单元学习进程中将“教学评”三个重要的教学环节高度协调、融为一体，协同促进学习目标的有效达成。之所以实施高中化学单元教学，从直接作用看是为了让学生学习结构化的化学知识，从终极目标看是为了引导学生增进化学学科理解，形成化学学科大概念，应用化学观念引导探究实践，进而发展化学学科核心素养。以发展核心素养为主旨的课堂教学必须坚持“教学评”一体化的教学理念。