大概念理念下的单元复习课教学设计

杨涛 高新越

摘要： 以“多角度认识化学变化”为例，基于學科大概念进行单元教学设计，重新整合初中学段关于化学变化的知识，提炼学科大概念，确定单元教学规划与课时教学目标。课时教学采用真实情境开展教学活动，引领学生深度学习，促进学生认识发展，培养学生核心素养，并为其他主题的教学提供可以借鉴的案例。

关键词： 大概念； 核心素养； 单元教学； 化学变化

文章编号： 1005-6629（2023）04-0052-06

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

大概念是指具体知识背后的更为本质、更为核心的思想或观念，它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［1］。基于大概念进行大单元教学设计已经成为目前中学化学的发展趋势和重要方向，《义务教育化学课程标准（2022年版）》（简称“新课标”）提出：“基于大概念的建构，整体设计和合理实施单元教学。［2］”本文以“物质的化学变化”这一学习主题为例，探讨以下内容：从课标与教材出发，整体审视单元教学的内容，在大概念理念下，确立教学目标，重新构建化学变化的认识角度，进一步明晰认识化学变化的思路与方法。实践证明，这样的教学策略不仅能培养学生的学科观念，发展科学思维，而且有利于提升核心素养，有效落实育人目标。

1  教学现状与教学内容分析

1.1  教学现状分析

1.1.1  文献分析

我国在大概念以及单元教学的已有研究主要集中在两个方面。

一个方面是大概念统领单元教学实践，主要包括初中和高中的大单元教学设计、以化学实验为主题的大单元教学设计和教学设计模式与类型。如以“水的组成探究”［3］“物质构成的奥秘”［4］“物质结构元素周期律”［5］“醛酮和糖类”［6］等为主题，解构大概念、确定教学目标、创设真实情景、构建知识网络、设计单元教学流程。

另一个方面是大概念统领学习课程内容，发展核心素养。如分析新课标中的学科大概念的基本内涵与层级关系，论述大概念架构的分类及其架构路径［7］，基于大概念规划学习主题的课程内容与教材内容体系［8］，发展学生学科思维，促进核心素养融合发展。

综上可知，基于大概念对教学内容解构并合理规划，能有效促进学生核心素养的培养和学科思维的建立。但2022年版初中新课标中提出的大单元教学，目前只有指导性的教学指南，在学科实践层面仍比较薄弱。现阶段关于大单元教学的研究大部分着眼于高中的大单元教学设计，有关初中的案例较少；理论探究较多，实践案例较少；关于新课教学涉及较多，单元复习课较少。因此，笔者认为，需要强化初中阶段的大单元教学实践探索，为大单元教学实施积累经验。

1.1.2  学习现状分析

学生经过新课学习，已对化学变化有了初步的认识，知道某些化学反应的特征、能量的转换，以及会进行简单的计算。化学变化的学习虽然贯穿整个初中，但是内容分布比较松散，知识相对孤立，缺乏系统，造成大多数学生对其内容认知单一，缺乏从多角度认识化学变化的功能与价值的意识。同时学生也未建立起解决复杂问题的思路与方法，更未充分形成对应的学科观念，在面对真实、复杂的问题时，难以调动知识储备来解决问题。而这个阶段的学生具有强烈的好奇心与求知欲，正是需要教师用学科思维与科学方法加以引导的关键时期。

1.2  “物质的化学变化”教学内容分析

“物质的化学变化”的学习主题是化学研究的重要内容。新课标要求：“发挥大概念统领的多维课程内容的素养发展价值，引导学生建构对化学变化的结构化认识，形成认识化学反应的思路与方法，体会通过化学反应实现物质转化的意义和价值，发展核心素养。”因此确定“物质的化学变化”的教学内容，应首先明确涉及“物质的化学变化”的具体知识与核心素养要求，在此基础上规划出认识化学变化的角度，从多维的、不同的认识角度发展为结构化认识，直至形成单元整体的系统思维。

依据新课标对核心素养的要求即化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任，结合“物质的化学变化”的具体教学内容，确定教学目标。其内容如表1所示。

除了教学目标的多角度，还需要在教学中创设与化学变化有关的情境，设计任务，引导学生运用掌握的关于化学变化的知识多角度地分析与解决化学变化的问题，从而发展学生的系统思维，落实核心素养的培养。

化学变化的内容很多，需要运用大概念来组织单元教学，整合分课时的教学内容。物质转化、能量变化、化学变化条件的控制以及定量认识化学变化是“物质的化学变化”的基础知识，是形成认识化学反应的思路与方法，所以单元复习课的第一节课，应选择“物质转化、能量变化、化学变化条件的控制以及定量认识化学变化”四个角度作为认识和搭建教学内容网络框架的依据。

2  教学思想与创新点

2.1  厘清“大概念”，助力素养的培养

美国2013年4月发布的《新一代科学教育标准》［9］提出围绕“大概念”的学科知识结构“金字塔”，其最底层是学科基础知识、技能等事实性知识及统摄性较低的分解概念，即小概念；第二层是基于学科内知识整合的核心概念与方法，即核心概念或一般概念；第三层是学科大概念;第四层是基于跨学科内容整合的概念或主题，即跨学科概念或共通概念；最顶层是统摄其他所有知识的“元认知”，即哲学观念。关于大概念统领教学的观点提出时间不长，需要教师自行探索、凝练大概念。大概念的凝练常有两种方法：一是对课程标准中“课程性质”“课程理念”以及“课程目标”进行解读，将所教内容自上而下地凝练出“大概念”；二是分析教学的具体内容，思考内容之间的联系，不断探索学科本质，结合核心素养培养要求，自下而上地凝练“大概念”。采用学科知识结构“金字塔”的呈现方式，“物质的化学变化”概念层级如图1所示。

概念层级越高，形式越抽象越易迁移；层级越低，其形式越具象，越易解决具体问题。在新课教学中已经充分学习了第一、二两层的知识。单元复习课的重点应落在第三层以上的大概念上，将事实、知识、技能以及学科一般概念不断进行归纳、抽象、概括，在具体应用中理解与感悟大概念的涵义，在认识高层次概念后通过迁移应用解决低层次的问题，达到对知识结构化、系统化的认识。

2.2  基于“大概念”进行设计，落实培养目标

2.2.1  “物质的化学变化”单元复习课教学设计

义务教育化学课程作为自然科学课程，具有基础性与实践性，教学中不仅体现学科知识体系，更需落实立德树人的根本任务，促进学生全面发展。化学单元复习课是一种重要且常见的课型。单元复习不是简单的知识重复、低效操练，而应着眼于教材的核心价值和内在逻辑，从学生视角选取、整合学习内容，发展学生学力，提升化学素养［10］。因此，在教学设计中，根据复习知识与教学目标，选择真实有价值的情境，设计问题链，在具体问题的解决中，深化对所学知识的认识，将零散的知识结构化、系统化，进一步培养学生的化学观念、科学思维、科学探索与实践和科学态度与责任四个方面，构建起彰显学科育人价值的教学模型。

单元教学内容规划如下：表1中的具体学习内容，可整合为“多角度认识化学变化”“质量守恒定律”和“认识几种化学反应”三部分教学内容，引导学生建构更细化的对化学变化的结构化认识，形成认识化学反应的思路与方法，体会通过化学反应实现物质转化的意义和价值。三个分课时教学安排如图2所示。

2.2.2  “多角度认识化学变化”课时教学设计

首先梳理本节课核心知识和课标要求：（1）能判断常见的物理变化和化学变化，并能从宏观和微观的视角说明二者的区别。（2）能根据实验事实，用文字和符号描述、表示化学变化，能正确书写常见的化学方程式。（3）能利用化学反应相关知识分析、解释简单的自然界、生产生活和实验中的现象，能基于守恒和比例关系推断化学反应的相关信息，能根据化学方程式进行简单的计算。（4）能举例说明化学变化在自然界和生产、生活中的重要应用价值，以及化学家、企业家在利用化学反应造福人类活动中所表现出的创造性和独特价值。

根据单元整体目标，从化学观念、科学思维、科学探究与实践和科学态度与责任四个方面设计本节课教学目标如下：（1）通过对物质变化、能量变化、反应条件、变化程度等方面对化学变化进行研究，形成对化学变化的多角度认识。（2）通过阅读分析资料，加工并综合应用信息，解决生产生活中的实际问题，发展科学思维，提升实践探索能力。（3）结合实例认识合理利用、调控化学变化的重要性，感悟和欣赏化学反应造福于人类的独特价值。初步建立“化学变化”学科大概念。具体设计上，采用粮食生产中的最重要的反应——光合作用为主要情境，沿着“情境-问题-活动-知识-素养”这条主线进行教学，在任务解决中建立多角度认识化学变化的意识，建构学科大概念［11］。具体设计如表2所示。

3  课堂教学实录与教学效果

3.1  环节一：创设情境

［教师］国家领导人多次强调，解决好吃饭问题始终是头等大事，我们一定要下力气也完全有能力保障好14亿人的粮食安全。

［提问］你知道在粮食生长过程中发生的最重要的化学反应是什么吗？

［学生］光合作用。

［教师］今天我们就以光合作用为例，多角度地来认识化学变化。

［教学效果］通过具体反应引出认识角度，激发学生的学习兴趣和树立学好化学的社会责任感，感悟化学对生产、生活的重要应用价值。

3.2  环节二：从新物质生成的角度认识化学变化

［提问］同学们都知道光合作用是化學变化，判断光合作用是化学变化的依据是什么？在第2章，同学们学习过证实植物进行光合作用的实验。取一个大烧杯，装入清水和金鱼藻，用漏斗罩住金鱼藻，然后将盛满水的试管倒置于漏斗上，在阳光下放置一段时间。根据观察到的什么现象可以判断光合作用有新物质生成？

［学生］冒出气泡。

［提问］我们是基于现象推出有新物质生成，化学变化常伴随着丰富多彩的现象，你还知道化学反应常伴随哪些现象吗？试举例说明。

［学生］小组讨论。

［学生小结］化学变化伴随着的现象有助于帮助判断有无新物质生成，帮助判断是否发生了化学变化。

［教学效果］学生寻找证据，证明猜想，提升了信息收集、分析和证据推理的能力。

3.3  环节三：从能量的角度认识化学变化

［提问］光合作用中，生成的葡萄糖有什么作用？

［学生］讨论、回答。

［提问］葡萄糖、淀粉中蕴含的能量来自哪里？

［学生］太阳能。

［提问］绿色植物通过光合作用把太阳能转化为什么形式的能量？

［学生］化学能。

［提问］光合作用把太阳能转化为化学能贮存在葡萄糖和淀粉中，许许多多事实表明，化学变化伴随着能量的吸收或释放，请同学们回忆一下，我们学习过的哪些化学变化需要吸收能量？哪些化学变化可以释放能量？又有哪些应用？试举例说明。

［学生］小组讨论。

［学生小结］运用化学变化可以进行不同能量的转换，对于解决当前能源危机和环境污染也有着重要的意义，从能量的角度认识化学变化非常有意义。

［教学效果］通过小组讨论，

学生从能量转化过程中的应用感受到通过化学变化进行能量转化的价值，认识到从能量的角度认识化学变化非常有意义。

3.4  环节四：从条件的角度认识化学变化

［提问］如果没有光照，光合作用还能发生吗？

［学生］不能。

［提问］请根据某同学的探究实践（展示表格：光合作用在不同条件下生成物的质量），说一说条件对于化学变化的意义和你的理由。

［学生］回答并总结：化学反应需要一定的条件。

［提问］化学变化的条件有哪些？举例说明。

［学生］小组讨论，书写化学方程式。

［提问］没有光照和叶绿素，二氧化碳和水又会生成什么物质？从中可以得出哪些结论？

［学生］反应物相同，反应条件不同，得到的产物也不同。

［提问］反应条件可以影响反应是否发生，影响生成物的种类，还影响什么？从表中数据（展示表格：不同温度下的反应速率），你可以得出影响反应速率的条件有哪些？

［学生］温度，温度越高，反应速率越快。

［提问］在实际工业生产中，还有哪些方法可以加快反应速率？

［学生］加催化剂、搅拌、提高浓度……

［提问］那么减慢反应速率有没有意义呢？我们如何运用条件来调节反应？

［学生］小组讨论，并回答。

［提问］下面我们就带着对化学变化条件的认识，解决生产中的问题。工业炼铁过程中，常常需要将铁矿石、焦炭等固体原料粉碎，为什么？

［学生］增大接触面积，加快了化学反应速率，使反应更充分。

［问题］条件对于化学变化的意义，你有哪些认识？

［学生小结］化学变化的条件影响反应是否发生、以及生成物种类和反应速率。

［教学效果］培养学生证据推理能力，充分感悟了学科价值。

3.5  环节五：从反应程度的角度认识化学变化

［提问］在工业生产中，通常通过控制条件，希望反应速率越快产物越多。对于绿色植物，在密闭的空间内，不断浇水，生成的氧气和葡萄糖的质量会一直增加吗？

［学生］当二氧化碳消耗完，生成的葡萄糖和氧气的质量就不再增加了。

［教师］也就是说化学反应是有程度的，不是投料某一个物质就一定能得到某生成物的，物质在发生化学反应时，各物质的质量比是一定的。

［教师］按照质量比进行投料可以节约原料，有效利用原料，所以从定量的角度认识化学变化是非常有意义的。接下来，请同学们依据定量认识化学变化的方法，解决实际问题。

［练习］研究人员通过采集数据和具体测量，估算出大气中每年约有1232亿吨的二氧化碳通过光合作用被吸收掉，请你计算每年通过光合作用产生的氧气和葡萄糖的质量。

［教学效果］建立解决定量问题的认知模型，感受从定量角度认识化学变化的重要性。

3.6  环节六：练习与总结

［教师］化学家通过化学反应，为粮食生产做出了巨大的贡献，请看下面的例子。

［课堂练习］讨论合成氨反应的条件选择。

［总结］从今天的学习中我们可以感受到，化学变化为人类带来新物质和能量，也可以用各种方法调控化学变化，让化学服务于人类社会。请同学们将今天所学知识构建网络框架。

［课后作业］还可以从哪些角度认识化学变化？这将是下节课研究的内容，请预习。

［教学效果］巩固所学知识，建立多维度认识化学变化的视角，学会运用模型解决问题，强化社会责任意识，达成学科育人目标。

4  教学反思

化学学科对物质结构、性质、用途等核心知识的研究大多建立在化学变化的基础上，化学变化是统领初中化学的大概念。本节课基于大概念理念，重新整合初中学段关于化学变化的知识，选取合理视角，采用真实情境，开展引人入胜的活动，达成育人目标，为其他主题的教学提供可以借鉴的范本。

4.1  立足大概念统领教学目标，彰显学科育人价值

本节课在大概念理念下，确立教学目标，重新构建化学变化的认识角度，进一步明晰认识化学变化的思路与方法。这样的教学手段不仅增强了学生的变化观念，发展学科思维，而且有利于核心素养的培养，将育人目标有效落实。

4.2  基于大单元整合教学内容，促进学生认识发展

化学变化的知识贯穿于整个初中教学，学生接触的化学变化内容琐碎，分布零散，将化学变化内容在大单元视野下重新梳理，从物质变化、能量转化、反应条件以及变化程度等方面引导学生对化学变化的相关知识再作认识，使其对化学变化的认识更系统化，对化学变化的应用更有方向性，从而促进学生对化学变化的进一步认识。

4.3  创设真实情境，开展教学活动，引领学生深度学习

光合作用是自然界最重要的反应之一，没有光合作用，就没有生机勃勃的世界。本节课首先以“李克强总理提出解决14亿人吃饭问题”引出话题，采用粮食生产中的核心反应——光合作用为情境，设计学习任务，开展探究活动，从不同角度激发学生对化学变化再认识、再探究的热情。由于学生积极参与，展示出开展深度学习的良好状态，形成对原有知识更高层次的认识，正是复习课教学所要追求的样态。

以大概念为导向的教学，需要教师理解大概念、凝练大概念，充分发挥大概念对实现知识结构化和素养化的功能，落实核心素养的培养。这是一个有意义和富有挑战性的研究课题，需要更多的教师作深入的思考与实践。

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