核心素养视域下基于系统思维的单元教学研究

周萍

摘要：单元教学设计承载着学科核心素养的发展，基于系统思维的单元教学设计从认识角度、认识思路等方面提供一种探索的路径，结合教学实例从对教学单元的基本认识到具体的过程实施进行分析解读，实践探索新课标下发展学生学科核心素养的高中化学教学。

关键词：系统思维;单元教学;核心素养

文章编号：1008-0546（2021）03-0040-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.009

一、内涵解析

1.什么是系统

系统是诸多要素相互作用、相互影响的有机统一体。它具有多样性、相关性和整体性的特征。

2.什么是系统思维

系统思维是把认识对象作为系统，从各要素的性质以及系统和要素、要素和要素、系统和环境的相互作用、相互影响中综合地考察认识对象的一种思维方式。整体性是系统思维的核心思想，它强调把想要达到的结果、实现该结果的过程、过程优化以及对未来的影响等一系列问题作为一个整体系统进行研究。系统思维的主要观点（和高中化学教学相关的）有：①从整体上认识和解决问题;②深入内部细致分析问题;③重点解决关键问题;④向下要关注到更小的系统;⑤向上要看到更大的系统;⑥跳出系统看系统。

3.什么是基于系统思维的单元教学设计

将教学单元作为一个系统，首先对其在教材中的地位、专题中的作用加以整体的认识，通过对系统内部的各要素及各要素的相互关联（包括学情）进行研究，分析、整合、重组教材内容，最后按照一定的逻辑体系分解成不同的课时加以呈现。通过这种整体研究、体系构建，向上可以较好地兼顾课程整体目标和知识结构（即看到更大的系统），向下可以合理协调课时之间的教学逻辑（即关注更小的系统）[1]。

二、“微粒之间的相互作用力”教学单元的基本认识

1.原有教材体系的不足

关于本单元的内容，原有的教材是一种并列式的知识呈现方式，每一块内容相对独立，不仅显得突兀生硬，教学过程也不够流畅，不符合学生已有认知，不能及时解决学生存在的问题，不利于学生从整体上理解单元教学的真正意义，当然也就影响实际的教学效果。

原有教材的教学内容呈现（并列式），如图1。

2.基于系统思维的单元教学的整体认识

基于系统思维的单元教学就是将“微粒之间的相互作用力”这一主题视为研究系统，从整体上认识它在整个专题以及必修和选修教材中的作用，然后要对系统内部的各要素进行研究。例如从学情这一关键要素出发，充分考虑学生的已有认知，首先确定进阶式的知识（认知）呈现方式，进行单元整体设计和课时的重新分割。再通过对课程标准的解读，设立单元教学目标，确立课时教学目标。最后通过教学过程设计和教学评价聚焦发展学生的学科核心素养，从而达成教学目标。同时要深入系统内部，对小系统进行重点研究。例如将离子键、共价键、分子间作用力作为更小的系统，那么在这个系统内，则包括不同作用力的符号表征、化学键的本质以及化合物分类等要素，各要素之间又相互关联。

基于系统思维、发展核心素养的单元教学设计进阶图，如图2。

这样的设计，更加遵循学生学习的序，逻辑结构也会更加清晰，向上兼顾到学科核心素养对高中学生发展的具体要求，便于达成宏微结合、符号表征、能量转化、模型建构、分析推理、解释应用等课程目标。向下便于教师按教学逻辑对课时进行切割，关注到更小的系统，找出相应的要素及要素之间的关系，为组织和实施教学过程提供依据。

三、二微粒之间的相互作用力”单元教学实施过程

1.构建教学单元

本单元属于必修2专题1“微观结构与物质的多样性”中第二单元的内容，一方面承接着第一单元“原子核外电子排布与元素周期律”知识，为第三单元“从微观结构看物质的多样性”提供依据，还为专题2“化学反应与能量变化”中达成“能基于化學键解释某些化学反应的热效应”这一学业要求作了很好的铺垫。同时这部分内容虽然高一学得比较浅显，但对高二选修部分“微粒间作用力与物质性质”的学习起着很大的关联作用，有助于学生建立微观视角认识物质结构，理解并解释某些物理现象的发生和揭示化学反应的本质。因此，从系统思维的视角将“微粒之间的相互作用力”作为单元教学的主题有其实际意义和研究价值。

2.划分教学课时

通过必修1的学习，高一学生掌握了一定的事实性知识，也建构了认识物质性质的化学视角，例如从价态、类别视角构建价类二维图等。但如何从宏观认识的物质性质到微观探析物质的构成、现象及反应的发生，还是存在较多疑惑，同时由于这部分内容理论性强，相对抽象，学生的学习会有一定的困难。为了更好地契合学生的认知过程，在充分分析了学情这一系统重要要素的前提下，对“微粒之间的相互作用力”这一教学单元进行了如下的课时划分。第1课时认识微粒间相互作用力;第2课时符号表征微粒间相互作用力;第3课时应用微粒间相互作用力。

3.制定教学目标

单元教学目标：构建微粒之间的相互作用力的认识视角。能从微粒结构特点、元素性质等要素分析不同物质的形成，建构概念模型;能用符号表征化合物及化学键的形成过程，认识分子的空间结构;会从宏微转化视角分析判断、解释应用。

课时教学目标：课时1：认识微粒间相互作用力的存在与差异，建构离子键、共价键认知模型，理解分子间作用力的存在、影响因素及影响效果。课时2：用化学符号表征微粒间相互作用力的形成过程，加深对物质（化合物）分类的理解，形成对不同晶体类型的初步认识。电子式（原子、分子、离子、化合物及其形成过程）;结构式（碳原子成键特点及方式，为后续学习中认识有机物的多样性作铺垫）;结构简式;了解可以用球棍模型、比例模型表示分子结构。课时3：能判断化合物种类、微粒作用力类型，能理解并解释生活生产中某些现象的发生，会判断和预测某些物质的性质。

4.分析教学起点

通过前期元素化合物知识及相关理论的学习，学生会产生很多与已有认知相冲突的问题，例如：水结成冰体积居然会增大;水的三态转变温度不高，分解温度却很高;工业上可以电解NaCl的方法制金属钠，却不能电解氯化铝制铝;氯化钠固体不导电，熔化成液态或者溶于水即可导电;液态氯化氢不导电，溶于水即导电……这些来自于生活经验和工业生产等方面的问题成了学生思维上的困惑，也成为我们教学的起点。只有充分了解学生的已有认知与认识视角，才能引领我们教学设计的方向，为寻找符合学生认知特点的教学策略找到依据。也只有了解学生可能存在的困惑，才能为教学难点的突破找到解决方案。

5.设计单元教学过程

首先把“微粒间相互作用力”看作一个系统，离子键、共价键、分子间相互作用力就是一个一个小系统，它们之间互不相同但又相互关联。为什么看似相似的物质，性质却千差万别，为什么有些现象有悖于常理，物质性质出现反常，为什么构成物质的微粒有原子、分子、离子之分，它们又是如何相互作用形成物质……这些宏观和微观上的疑惑是学生通过之前的学习自然而然就会生成的，我们如何利用这些资源进行教学过程的设计，就需要研究这一个一个的小系统以及相互之间的逻辑关系。例如，离子键、共价键分属于两个小系统，都涉及到成键微粒、成键性质、成键条件、成键原因及存在范围，那二者又有怎样的关联？为什么钠原子和氯原子形成离子键，而氢原子和氯原子形成共价键？这些内容相互关联又有区别，必须深人原子结构内部、结合元素性质、分析成键原因等方面进行研究。再如，为什么水结冰体积会增大？为什么水的沸点高出硫化氢很多？水受热易汽化但分解制氢却很困难？为什么碳、硅两元素同属一個主族，但其氧化物干冰和水晶熔沸点差异如此之大？要解决学生的这些疑惑，就必须研究共价键、分子间作用力以及氢键等多个小系统，涉及到价键强弱、分子间作用力大小判断、氢键的形成及性质等要素的分析。

生活是化学知识的根基和源泉，教师联系生活实际组织教学活动，从生活走进化学，从化学走向社会，才能使知识源于生活，高于生活，又能指导生活，只有经历知识或技能的应用的学习才有深度。因此，可以根据教学目标，从学生已有的生活经验出发创设教学情境，按照学生的认知、相应的逻辑关系设计一系列发展性学习任务，让学生在任务驱动下，进行自主探究和互动协作的深度学习，完成概念建模，发展学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等学科核心素养。

设计过程如图3，图4，图5。

整个过程把学生已有的认知作为教学起点，创设生活生产教学情境，引发认知冲突，遵循“宏观认识→微观探析→宏观辨识与再认识”的转变，符合学生的认知结构和逻辑思维的发展，让学生感知模型的建构，学会符号的表征，建立宏微结合的视角，掌握解释推理、分析预测的方法。

6.设置教学评价

2017版新课标提倡“教、学、评”一体化，教学评价要紧紧围绕“发展学生化学学科核心素养”这一主旨。因此，在单元教学设计中用系统思维的观点对“教、学、评”进行整体化设计，可以更加优化我们的教学效果。在进行教学设计时有意识地将评价任务穿插进课堂教学中，注重过程性评价和结果性评价的有机结合，倡导学生自评、同学互评、教师评价相结合的方式。例如，课时1中可以鼓励学生大胆提问，微观预测，利用学过的原子结构示意图进行分析，描述NaCl、HCl中化学键的形成过程，学生互评，教师反馈，通过设问帮助学生建构离子键、共价键概念模型。课时2中学生小组合作搭建分子结构模型，展示分享，小组互评;学生书写不同微粒的电子式，学生互评，教师分析反馈。课时3中学生对概念进行辨析判断，举例分析并解释某些现象的发生，微观探析反应本质，学生互评，教师反馈。在教学目标达成的同时发展学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等学科核心素养。

通过课堂教学评价，教师可以从各项任务中观察学生活动表现，判断学生目标的达成情况，从而作出反馈和调整。当然除了课堂教学中教学评价的设计，课后评价也是必不可少的，也是整体化设计的一部分。教师需要对课后练习进行选择和设计，进一步诊断所有学生教学目标的达成情况，促进学生学科核心素养的发展。

四、结语

单元教学设计不仅可以改变传统的以教材编排的顺序进行教学设计，更重要的是打破以传授知识点为中心，改变以往忽略了知识间内在的逻辑关系，难以形成化学学科思想的传统课堂教学[2]。基于系统思维的单.元教学设计只是提供了一种设计的视角和方法，还需要更多的教学实践才能有更深入的理性思考，需要教师整体设计、系统分析、重组内容，确立实施的策略和途径，开展一系列“发展学生化学学科核心素养”单元教学的有效尝试，以不断适应新课标对化学教学提出的要求[3]。

参考文献

[1]杨玉琴.核心素养视域下的单元教学设计[J].化学教学，2020（5）：3-8

[2]王爱富基于发展学生核心素养的单元教学设计实践探索[J].化学教学，2017（9）：55-59

[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018

*本文系江苏省教育科学“十二五”规划重点课题“系统思维在高中化学教学中的应用研究”（课题编号b/2015/02/006）的研究成果;江苏省教育科学“十三五”规划立项课题“基于‘生活即教育思想的中学化学深度学习研究”（课题编号：E-c/2020/05）的阶段性研究成果。