核心素养视角下“四大”单元教学设计模式的构建与实施

巩子坤，孙 瑞

（杭州师范大学经亨颐教育学院，浙江 杭州 311121）

“核心素养”是当今国际教育界的潮流，是学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力［1］，其不仅仅是个人素质最重要的组成部分，更是学生学习能力、实践能力和创新能力发展的基石［2］。教师只有做到整体把握课程内容，提升教学设计的站位，即从关注单一的知识点、课时转变为大单元设计，才能改变学科知识点的碎片化教学，才能真正实现教学设计与素养目标的有效对接［3］。然而，由于教师缺乏单元统整的能力，无法有效建立单元内各知识点间的联系，使得单元教学变成了课时教学的简单累加，失去了单元“结构”的应有力量，造成了单元与发展核心素养之间的严重脱节［4］。因此，本研究针对当前教师单元教学能力的不足和局限，结合教学案例，构建、实践并检验了“大格局、大情境、大问题、大概念”单元教学设计模式（简称“四大”单元教学设计模式），以期为教师单元教学能力的提升、教学观念的转变以及学生核心素养的培养提供一种可能的途径。

一、构建：“四大”单元教学设计模式的形成

研究首先理清“四大”单元教学设计模式的几个基本概念，即大格局、大情境、大问题、大概念，然后阐述单元教学设计模式的理论基础，最后基于上述理论与培养核心素养的诉求，构建单元教学设计模式的基本程序。

（一）基本概念

大格局：基于UbD（Understanding by Design，理解为先）单元教学设计模式［5］进行教学设计，即首先明确学习目标，然后确定实证依据，最后规划教学活动。也就是说，在UbD单元教学设计模式的指导下，把“目标引领、逆向设计”作为基本框架与设计理念，从而构成“四大”单元教学设计模式的大格局。

大情境：基于知识发生的历史背景与现实背景，由研究者创设的包含大问题、有利于知识再发现与再创造的历史情境、现实情境或者科学情境。大情境不仅要做到课时内的一以贯之，更要尽可能做到不同课时间的一以贯之，如果不同课时的情境出现了变化，也应保证前后情境的逻辑自洽性。随着学习的不断深入，学习内容的抽象程度不断提高，更应强调从学科知识发展的逻辑必然性中创设情境、提出问题［6］。

大问题：在学科或课程中处于核心位置，从大情境中自然引发的、需要回答和解决的、能促进学生深入思考和探究的总结性概括问题或单元的主题性问题［7］。这些核心问题既要有一定的开放性和自由度，还要有一定的层次性与递进性、挑战性与探究性，这样才能为学生提供充足的探究空间，引发学生的主动思考与积极探究［8］。为了解决这些核心问题，学生需要经历知识发生发展的过程，进而再发现、再创造这些知识。

大概念：大概念是对概念间关系的抽象表述，是对事物的性质、特征以及事物间的内在关系及规律的高度概括［9］。大概念既包含对核心内容本质的理解，也包括知识形成和应用过程中所体现出来的思想方法和思维方式，前者是内容大概念，后者是过程大概念［10］。因而，大概念主要包括两层含义：第一层，从小的、内容的角度而言，是指经历知识的发生发展过程后形成的具体概念；第二层，从大的、过程的角度而言，是指经过单元学习后形成的更为本质、更为核心的思想或看法（本质是核心素养）。整体而言，大概念不是暂时停留在学生头脑中的简单知识，而是当所学知识全都忘记，仍能保留下来的东西，即核心素养。

（二）理论基础

1.单元教学设计模式的理论框架——UbD单元教学设计模式

UbD 单元教学设计模式是由美国课程专家格兰特·威金斯（Grant Wiggins）与杰伊·麦克泰（Jay McTighe）创立的，旨在帮助学生理解学科基本思想（big idea）并将其应用到新情境中的一种新型、优质的教学设计理论［11］。该模式强调教学设计要以促进学生有意义的学习为宗旨，先明确学习目标，再确立实证依据，最后规划教学活动［12］。

明确学习目标既要关注“掌握知能、理解意义”等知识技能目标，也要关注“学会迁移”等核心素养目标，对于后者，尤其需要重视，因为能够迁移的通常都不是知识与技能，而是知识形成过程中所蕴含的思想方法和思维方式，本质上就是核心素养。确立实证依据即设计评价任务。评价任务就是检测教学目标是否达成的学习任务，目标指向哪里，评价任务就必须跟到哪里，从而形成持续性学习评价。在单元教学设计中，将评价任务凸显出来并且置于目标与教学活动之间，可以起到承上启下的作用：上接目标，以检视其与目标的匹配性；下连学习，把评价任务嵌入教学过程，实现教、学、评的一致性。规划教学活动本质上是规划学习活动，需要重点关注以下问题：一是必须依据能让大部分学生（比如，至少三分之二）达成目标的学习路径来规划学习活动；二是必须嵌入评价任务，以实现教、学、评的一致性；三是必须在整体设计的前提下分课时呈现学习方案。

2.单元教学设计模式的指导原则——基于核心素养的单元教学设计原则

史宁中教授提出，为实现培养学生数学核心素养的教学目标，需要把握两个原则，一是把握数学知识的本质，二是设计并实施合理的教学活动［13］。在以上两个原则的指导下，基于核心素养的教学活动可以如此描述：（1）把握数学知识的本质、把握学生认知的过程；（2）创设合适的教学情境、提出合适的数学问题；（3）启发学生思考、鼓励学生与他人交流；（4）让学生在掌握知识技能的同时，理解数学知识的本质；（5）感悟数学的思想，形成和发展数学核心素养。

虽然史宁中教授提出的单元教学设计原则针对的是数学核心素养的培养，但就其本质而言，该原则也可以推广到一般核心素养的培养。任何学科的教学设计，首先，必须认识学科的本质与学生的认知规律：所谓具备了某学科的核心素养就是把握了该学科的本质，所谓教学设计就是基于学生的认知规律实现学科本质的心理化。然后，基于上述认识，设计并实施合理的教学活动：创设情境、提出问题、启发思考、经历知识的发生发展过程，从而实现掌握知能、理解意义的短期目标以及形成与发展核心素养的长期目标。

3.单元教学设计模式的认知发展理论支撑——学习路径

学习路径（Learning Trajectory）是对学生学习某一具体知识时思维与学习过程的描述，以及一个相关的、设想的路径，这个路径就是一系列指向学习目标的学习任务［14］。具体而言，学习路径由学习目标（Goals，简称G）、任务（Tasks，简称T）与学习过程三部分组成。学生完成某一具体的任务，就实现了一个具体的子目标（构成了Gi-Ti），实现若干子目标后，最终达成目标G（参见图1）。

图1 学习路径流程图

学习路径将学生的学习过程与认知发展规律显性化，为规划教学活动提供了心理学的依据，也为单元教学设计模式提供了理论支撑。事实上，学习路径的设计是一个艰难的过程。学习路径不是知识的逻辑推演顺序，也不是学生自然状态下认知发展的顺序，它是知识的逻辑推演顺序与学生认知发展顺序的有机统一，因而，学习路径的获得过程是一个艰难的实证过程。

（三）基本操作程序

核心素养视角下的“四大”单元教学设计模式是以UbD单元教学设计模式为理论框架、以基于核心素养的单元教学设计原则为指导原则、以学习路径为认知发展理论支撑的“四大”单元教学设计模式。该模式的基本操作程序如图2：

图2 “四大”单元教学设计模式的基本操作程序

基于UbD 单元教学设计模式的大格局确定预期的学习目标，设计检测目标是否达成的“实证依据”，规划具体的教学活动。其中，教学活动的规划要依据“基于核心素养的单元教学设计原则”进行，即创设大情境、提出大问题，在解决问题中经历知识发生发展的过程，进而形成大概念。而为了更好地带领学生经历知识发生发展的过程，需要设计合适的任务序列，即设计、完善学习路径。最后，大概念的形成对应于最初明确的学习目标，从而构成一个“环路”。

简言之，基本操作程序就是：构建UbD 单元教学设计模式的大格局；在大格局的指导下，创设大情境；基于大情境，提出大问题；在大问题的解决过程中，带领学生经历知识的发生发展过程，形成大概念，达成学习目标。

二、实践：“四大”单元教学设计模式的实施

本文以数学学科为例，进行“四大”单元教学设计模式的实践研究。“空间角”单元作为高中数学“几何与代数”主线的重要内容，涉及“异面直线所成角”“直线与平面所成角”以及“平面与平面所成角”（以下简称“线线角”“线面角”和“面面角”）等概念。这些概念的形成过程就是概念的抽象过程，即探索发现角的“存在性”、直观感知角的“合理性”、理性论证角的“唯一性”、用数学语言表述角的概念。因此，我们选取“空间角”单元进行实证研究，探究“四大”单元教学设计模式是否有助于培养学生的数学抽象素养。

研究过程大致如下：选取杭州市X中学高二年级的两个班作为实验班（分别记为“A班”和“B班”）以及六个平行班级作为对照班，单元前测表明，所有班级在实验前整体水平相当，不存在显著性差异。实验班按照“四大”单元教学设计模式进行教学，对照班按照传统的教学方式进行教学。所有教学结束后，对实验班、对照班进行单元后测。

（一）明确学习目标

明确学习目标，即明确在单元教学结束后，期望学生最终能达成的学习结果。

在UbD单元教学设计模式中，预期的学习结果包括三个水平：掌握知能、理解意义、学会迁移。其中，掌握知能、理解意义对应于大概念中的“第一层”含义，集中在知识与技能层面；学会迁移对应于大概念的“第二层”含义，集中在思想方法与核心素养层面。

就“空间角”单元而言，在掌握知能方面，预期学生可以掌握“线线角”“线面角”和“面面角”的相关概念；在理解意义方面，预期学生可以理解空间角之间以及空间角与平面角之间的联系，体会概念的形成过程；在学会迁移方面，预期学生能够基于概念的形成过程，发展数学抽象素养，将所学知识迁移、应用到新的情境中。

需要指出的是，学习目标的确立要求教师站在学科本身和核心素养的高度，从学科、课标、教材、学生等多个视角进行分析，而不仅仅是课时教学目标的简单累加。学习目标的确立有助于教师在单元教学时保持清晰的头脑，即明确“教什么”“怎么教”“为什么教”和“教到什么程度”。

（二）确立实证依据

确立实证依据，即确定恰当的评估办法，设计合适的表现性评价任务，来检测学生是否达到预期的学习目标。

就“空间角”单元而言，设计了单元前测、课时后测、单元后测，以评估预期的学习目标是否达成。问卷的结构根据学习目标的三个水平进行编制。表1简要呈现单元后测中体现“学会迁移”水平的题目。

表1 单元后测中“学会迁移”水平的题目

上述题目主要评估学生在学完“空间角”单元后，知识迁移的能力是否得到提升。考虑到本单元的学习主要围绕角的“存在性”与“唯一性”展开，因此本题考查在给空间几何元素间的距离下定义的时候，学生能否发现距离的“存在性”，进而感知自己所定义的距离的“合理性”与“唯一性”。因此，研究规定学生若能回答出线段的“存在性”则赋1 分，若能回答出线段的“唯一性”则赋2分。

（三）规划教学活动

规划教学活动，即规划合理的学习路径，并保证该路径围绕学习目标展开。为此，在“基于核心素养的单元教学设计原则”和“学习路径”的指导下规划教学活动，分为四个阶段：

1.创设大情境

空间几何与我们生活的现实世界密切相关。就“空间角”单元而言，现实情境可以清晰直观地呈现物体间的位置关系，而从这些情境中抽象出来的数学模型可以帮助学生进一步抽象出几何元素间的位置关系。

“线线角”教学中［15-16］，以巴黎圣母院为背景，引导学生用磁力棒搭建巴黎圣母院模型，再抽象成数学模型，进而抽象出线与线的位置关系。

“线面角”教学中［17］，仍沿用上述磁力棒模型，并从中抽象出直线与平面的位置关系。但考虑到磁力棒模型不易动态变化，在之后带领学生探索发现线线角的“存在性”和直观感知线线角的“合理性”时不具有可操作性，因此，改用小棒和泡沫板来构建数学模型。

“面面角”教学中［18］，考虑到磁力棒模型中虽然含有面面角，但从中抽象出的平面不具有直观性，因此改用贺卡模型。

2.提出大问题

“空间角”单元包含三个核心课时，尽管每一课时关注的空间元素不同，但核心问题没有改变，即如何刻画空间几何元素间的相对倾斜程度，这也体现了角的本质。因此，本单元的大问题紧紧围绕“相对倾斜程度”展开，即“如何刻画异面直线间的相对倾斜程度”“如何刻画直线与平面间的相对倾斜程度”“如何刻画平面与平面间的相对倾斜程度”。

3.经历知识发生发展的过程

为了解决大问题，教师需要设计合适的、符合学生认知规律和知识发生发展规律的、指向学习目标的学习任务序列，也就是学习路径。

经过三次教学设计、两次教学实践、多次教学研讨和测试访谈，不断修订、完善学习路径，形成了最终的“空间角”单元学习路径（见图3）。

图3 “空间角”单元学习路径

尽管“线线角”“线面角”和“面面角”的教学内容有所差异，但学习路径中蕴含的本质没有发生改变，即围绕着数学抽象展开，将“空间角”转化为“平面角”：探索发现角的“存在性”，直观感知角的“合理性”，理性论证角的“唯一性”，最终用数学语言表述角的概念。

4.形成大概念

教师带领学生从现实情境与数学模型中抽象出几何元素，提出“如何刻画几何元素间的相对倾斜程度”这一大问题，进而探索角的“存在性”、感知角的“合理性”、论证角的“唯一性”、表述角的概念，带领学生经历完整的“空间角”的概念抽象过程，进而深刻理解空间角概念。从内容大概念的角度而言，就是理解“空间角”这个概念——角是对几何元素间相对倾斜程度的度量；从过程大概念的角度而言，“空间角”概念的抽象过程，就是数学概念的形成过程，其中所体现的核心思想就是数学抽象。

三、检验：“四大”单元教学设计模式的教学效果

为检验“四大”单元教学设计模式的教学效果，亦即检验学习目标的达成情况以及学习路径是否合理，我们进行了纵向比较和横向比较。其中，纵向比较是为了探查单元教学前后两个实验班学生数学抽象水平的变化情况；横向比较是为了探查单元教学后实验班和对照班学生的数学抽象水平。

（一）纵向比较

考虑到数学抽象主要体现为“学会迁移”，因此，选取A、B班学生单元前后测中“学会迁移”水平题目（前后测中该水平的题目相同）的得分情况进行分析。

分析平均得分发现（见表2），两班学生后测平均分均高于前测平均分。配对样本t检验表明，A班学生前测和后测成绩存在显著性差异（t=-2.68，p＜0.5）。尽管B班学生的单元前后测比较差异并不显著（t=-1.737，p＞0.5），但结合前后测分数、学生的课堂表现以及教师的授课感受仍认为A、B班学生在数学抽象能力方面均得到了一定程度的提升。

表2 实验班学生单元教学前后得分对比

（二）横向比较

选取实验班和对照班学生单元后测中“学会迁移”水平题目的得分情况进行分析。分别统计实验班和对照班学生的平均分（见表3），可以发现实验班学生的得分远远高于对照班学生的得分。独立样本t检验表明，实验班学生和对照班学生的单元后测成绩存在显著性差异（t=5.991，p＜0.1）。

表3 实验班和对照班学生单元教学后测得分对比

由此可见，相较于传统教学方式，基于“四大”单元教学设计模式开展的“空间角”单元教学更有助于培养学生的数学抽象素养。

四、建议：“四大”单元教学设计模式的实施策略

（一）宏观统筹大格局

统筹大格局的关键是要明确学习目标，明确学习目标的关键是确定大概念，提炼学科大概念可从三个维度入手：基于学科视角，聚焦学科本质；基于课程标准，依据学科教材；基于学生发展需求［19］。这就要求我们读懂课程、读懂学科、读懂学生，进而在单元学习目标的统领下，合理规划教学活动，设计学习路径。

（二）有效构建大情境

核心素养是在特定情境中表现出来的知识、能力和态度，因此，核心素养的培养需要重视情境的构建，只有有效的情境才有利于学生感悟、理解、形成和发展核心素养。有效的情境，就是基于知识发生发展并包含着大问题的情境，就是隐含着知识来龙去脉的情境，就是基于学生认知发展水平的情境，就是将学生抛锚在其中、沉浸于其中的情境，就是学习发生的源头与平台。作为单元教学的大情境，并不需要保证每个课时的情境完全相同，但需要保证不同情境间的逻辑自洽，保证问题提出、概念引出的自然而然、水到渠成。

（三）精准定位大问题

课堂中教师提出的“大问题”，是课堂的“课眼”，文本的“文眼”，是课堂教学的主线。它强调的是问题的“质”，能给学生的独立思考和主动探究留下充分的探究空间。大问题是单元教学向前推进的原初动力、第一动力，是知识发生发展的本原问题。为了精准定位大问题，教师需要精准把握单元知识，理清知识背后蕴含的思想、方法，明了知识的探究需要经历怎样的过程，而最为重要的，是要明确这些知识“为什么发生”“何以发生”？大问题必须具有一定的开放性和自由度、层次性和递进性、挑战性和探究性。

（四）完整经历大概念

史宁中教授曾说：“以知识为本的教育在本质上是结果性的教育，这样的教育是缺少智慧的。而智慧又表现在过程之中，通过过程表现出来的智慧，也只能通过过程进行教育。”［20］因此，培养学生核心素养的教学一定是凸显过程的教学，一定是带领学生经历知识发生发展过程的教学。核心素养是学生自己反思和悟出来的，反思和悟的对象是知识，更是思想与方法，而思想与方法则嵌入在过程之中。学生正是在这样的过程中发现概念、感悟概念、理解概念、深化概念，从而促进核心素养的培养。

概括而言，核心素养视角下的“四大”单元教学设计模式为教师单元教学能力的提升、教学观念的转变以及学生核心素养的培养提供了一种可能的途径，即大格局告诉我们如何整体构建大概念，大情境告诉我们大概念在哪里发生，大问题告诉我们大概念为什么发生，知识的发生发展过程告诉我们大概念如何发生。▲