大概念统领下的大单元教学设计与实践

王晓军 郑华 赵晓冉 佟文丰

摘要： 大概念是引领单元教学变革的核心理念，基于大概念的学习单元重构，有利于教师把握教学内容的本质和落实学生核心素养的培养目标。从大概念的确定与解构、教学目标的确定、学习活动的设计与评价等方面设计与实施“分子结构与性质”章节的教学，尝试抽提大概念统领下大单元教学的设计策略和一般方法。

关键词： 大概念; 大单元教学; “教、学、评”一体化; 分子结构与性质

文章编号： 10056629（2022）06005307

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

以大概念统领具体知识，建立具体知识与大概念的对接，有利于促进学生从化学知识向核心素养的转化。以大概念为统领进行单元教学，有利于教师把握教学内容的本质和关键，让具体内容的学习服务于学生学科核心素养的发展[1]。喻俊[2]等提出基于大概念教学的基本模式： 解读基本概念的教学价值→编写基本理解和基本问题→创设有层递性的学习活动→促进大概念理解的教学评价;吴庆生[3]提出大概念单元教学的架构路径： 选择突出单元主题的大概念→确定次级大概念→编写单元教学目标→创设学习活动。可见，大概念的确定与解构、教学目标的制定、学习活动的设计与评价是大概念统领下的单元整体教学要解决的几个基本问题。

1 大概念的确定与解构

2020年人教版教材《物质结构与性质》以“物质的组成与结构决定物质的性质与变化”这一核心观念（大概念）为统领，引导学生从原子结构决定元素性质→元素组成决定物质性质（必修）→分子的组成与结构决定物质性质→晶体的组成与结构决定物质性质等视角逐步建构和完善大概念。围绕大概念的教学，需要明确其下位概念及其相互关系，厘清概念体系的逻辑关系（通常以概念图的形式），进而深入认识概念群的教学价值，找出关键性概念，围绕关键性概念设计教学活动，以更少的概念进行更深层次的教学，促进学生化学学科核心素养的发展。

童文昭等[4]梳理了结构版块（必修+选择性必修）的92个基本概念，将其分为原子结构、分子结构、晶体结构三类，并分别画出以概念关联为中心的概念图。通过自下而上的基本概念认知结构分析，以及自上而下的观念建构分析，确认各概念图的关键性概念，并指出“结构微粒”“微粒间的相互作用”“微粒的空间分布”“结构与性质的关系”是认识物质结构一般程序的四个核心内容。分子结构概念群中的关键性概念是共价键和分子的空间构型，本文在深入分析文献、教材和《普通高中化学课程标准（2017年版）》（简称课程标准）的基础上，梳理出大概念统领下的“分子结构与性质”的大单元教学架构，如图1所示。

2 教学目标的制定

2.1 学生已有基础

在初中和高中必修阶段，学生对原子结构有了初步认识，知道共价键及其分类，共价键分为极性共价键和非极性共价键;了解了一些分子的空间结构;知道了同一物质在不同溶剂中的溶解性不同。通过选择性必修2第一章的学习，学生进一步认识了能级、s和p能级的电子云轮廓图;能结合构造原理、能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则等书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式，还能应用核外电子排布解释相关问题。

2.2 大单元教学目标

基于学生已有基础及课程标准要求，“分子结构与性质”大单元教学目标的重点是巩固与发展学生认识物质结构的一般思路（从结构微粒微粒间的相互作用微粒的空间分布结构与性质的关系角度）。该单元及课时目标的制定如表1所示。

3 活动的设计与评价

以深度学习理论为指导，围绕关键性概念设计教学活动和评价活动，通过“对话指导”与“反思指导”着力于从“基于教科书水准”上升到“超越教科书水准”，以点带面，以更少的概念进行更深层次的教学，探索“教、学、评”一体化的化学教学路径。

3.1 活动的设计

将“分子结构与性质”教学架构图拆解成“共价键”“分子空间结构”和“分子结构与物质性质”三个概念群，分别对应单元目标中的三个次级大概念，发挥关键性概念的统摄作用，逐步架构完整的物质结构观。三个概念群的教学活动设计分别如图2、图3和图4所示。

借助科学史和全息交互技术，将枯燥的理论学习变成探究活动。通过“对话指导”深化学生对原子轨道重叠成键的认识，建构原子轨道的组成与结构决定共价键的组成与结构的次级大概念。通过共价键参数的学习，引导学生从微观视角解释分子性质及其变化规律。关注学生的论证过程，提升学生的证据推理能力。

将杂化轨道理论前置，目的是通过逐层递进的学习活动设计发展学生的空间思维能力。从“结构微粒”成键方式变化的角度认识“基态→激发态”，从微粒间相互作用的结果（典型分子的空间结构）倒推s、 p轨道可能的相互作用，创造性地认识“激发态→杂化态”，建构认识模型;然后应用认识模型解释3原子和4原子分子的空间结构，强化学生对轨道表示式、s轨道、p轨道、sp杂化轨道、sp2杂化轨道、sp3杂化轨道的认识，建构共价键的组成与结构决定分子的组成与结构的次级大概念，发展学生的创新意识;在应用杂化轨道理论解释CO2、 H2O、甲醛和NH3空间结构的过程中，提出π键不影響分子空间结构的假设，并举例说明（如乙烯和乙炔的空间结构）;从中心原子σ键的数目和孤电子对数目等角度分析分子空间结构的影响因素，建立价层电子对互斥模型。从理论解释到模型预测，再到测定分子结构的物理方法，促进学生的深度学习。

在实践活动中建构手性分子的概念，学生深入分析“水分子带电，四氯化碳分子不带电”的原因，从共价键极性和分子空间结构角度认识分子性质，然后从键的极性和分子的极性角度解释物质的酸性、溶解性等;在分析物质气化过程中感受分子间存在作用力，发现范德华力的一般规律，应用该规律解释卤素单质熔沸点的变化，巩固认识模型;通过解释HX沸点的变化，发现异常现象，进而建立对氢键概念的认识，建构分子的组成与结构决定物质性质的次级大概念。0C08243A-51F4-437F-B86D-3F38A0BE4A02

最后的整理与提升，其意图在于引导学生进行自我反思，诊断学生化学核心概念的结构化水平。对于处于“知识关联”水平的学生，应引导他们进一步概括核心概念的认识思路，形成基于“认识思路”的结构化，从而提升化学核心概念的结构化水平，发展化学学科核心素养[5]。

3.2 活动的实施与评价

表现性评价是撬动深度学习的引擎，课堂中的表现性评价不仅能服务于教师的教学，更重要的是通过情境中任务的解决以及利用评分规则引导学生进行自我主导的学习，促进他们深度学习的发生和课堂表现的改善[6]。教学设计与实施时，以教学目标为准则，围绕学科大概念，设置合理的任务或问题，通过“对话指导”“反思指导”与表现性评价促进学生大概念的建构与发展;系统设计指向观念性认识（大概念）的作业和诊断学生知识与技能掌握程度的作业，以共价键第1课时为例（如表2所示）。

围绕“原子轨道的组成与结构决定共价键的组成与结构”这一次级大概念，以学生熟悉的分子组成为突破口，设计与实施共价键第1课时的教学。借助全息交互技术，从原子轨道重叠的角度探究σ键和π键的形成及特征，从不用考虑方向性的H—H σ键到需要考虑方向性的H—Cl σ键，再到需要考虑3个p轨道方向性的Cl—Cl σ键和NN键（1个σ键，2个π键）逐步深化学生对微粒间相互作用的认识。课堂评

价直指次级大概念的认识水平，课后的作业设计既诊断学生大概念的认识水平又探查学生知识与技能的掌握情况。从学生表现的班级均分来看，本节课的教学目标得到了较好的落实。

3.3 活动的思考

“分子结构与性质”大单元教学设计与实践，首先从教材、文献和课程标准的分析入手，凝练单元大概念，确定大概念统领下的教学架构;然后将单元大概念拆解成三个次级大概念，对应三个概念群，问题的设计从分子的组成与结构，回溯共价键的组成与结构和原子轨道的组成与结构，建立从原子轨道角度认识共价键的新视角;进而从共价键的极性、分子的空间结构和分子间作用力等角度认识物质性质，发展学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等化学学科核心素养。课程实施过程中，统筹把握各知识间的纵横关系，系统设计教学活动，积极开展“对话指导”与“反思指导”，促进学生的主动参与以及对大概念的理解与迁移。

4 大单元教学设计策略

以深度学习理论为指导，以化学学科核心观念（大概念）为统领，将课程标准、不同版本教材和文献等进行结构分解，明确大概念、课时概念及其概念群，制定大单元教学目标和课时教学目标，设计大单元学习活动和课时学习活动，围绕教学目标系统设计评价体系（课前评价、课堂评价与课后评价），优化作业设计，细化“对话指导”与“反思指导”，开展教、学、评一体化的教学设计与实践，并不断进行系统反思。其一般流程如图5所示。

从关注知识的单课时教学到以化学学科核心素养为导向的大概念单元教学，概念教学的重心从知识的传授转向利用证据构建认识模型，对于教师和学生均提出了更高的要求。需要教师先进行系统思考，自上而下完成学科大概念的解构，制定大概念统领下的教学目标，选择恰当的情境素材，设置梯度合适的教学活动或问题，引导学生循序渐进地建构大概念，并通过教学全过程评价诊断学生学的效果。需要学生转变学习方式，从关注概念的结果转向概念的要素及其相互关系，从知识的接受者转变为学习的评价者和反思者。大概念统领下的大单元教学是撬动教学改革的有力抓手，其教学策略有共性也有特性，需要教师不断地设计、实践与反思。

（感谢北京教育学院何彩霞教授和北京教育学院石景山分院莘赞梅老师的指导。）

参考文献：

[1]何彩霞. 化学学科核心素养导向的大概念单元教学探讨[J]. 化学教学， 2019， （11）： 44～48.

[2]喻俊， 叶佩佩. 关注大概念的教学设计与实践——以“气体摩尔体积”为例[J]. 化学教育（中英文）， 2020， 41（9）： 41～45.

[3]吴庆生. 化学大概念单元教学的实践与研究[J]. 化学教学， 2021， （8）： 38～42.

[4]童文昭， 邹国华， 杨季冬. 基于學习进阶视角的化学核心概念的界定——以“物质结构”为例[J]. 化学教学， 2019， （2）： 3～7.

[5]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 75.

[6]周文叶. 促进深度学习的表现性评价研究与实践[J]. 全球教育展望， 2019， 48（10）： 85～95.

[7]潘道皑等编. 物质结构（第2版）[M]. 北京： 高等教育出版社， 1989（2021. 5重印）： 182～183.0C08243A-51F4-437F-B86D-3F38A0BE4A02