学科大概念多重层级下的主题大概念教学路径

王换荣 肖中荣

摘要： 构建学科大概念统领的课程内容体系，是义务教育阶段和普通高中阶段课程改革的重大创新。基于学科大概念的多重层级及其与特定主题内容的融合，提出主题大概念教学，是解决课程内容组织的结构化和建立学科基本观念的一般路径。化学学科大概念让学生能够在更高的认知层面理解具体知识背后的更为本质的观念，促进化学学科核心素养的落实，为学生的终身发展提供支持。

关键词： 学科大概念； 主题大概念； 学科基本观念； 概念层级； 跨模块

文章编号： 1005-6629（2023）09-0025-04   中图分类号： G633.8   文献标识码： B

2017年版普通高中课程标准（以下简称新课标）要求教学以素养为导向，课堂要从传授知识结论转向培养创新思维，要让学生学会运用专家思维解决现实世界的问题，而不是积累大量的惰性知识［1］。大概念（Big Ideas）作为发展核心素养的手段和方法，蕴含“少而精”“作为迁移的源头”和“专家思维”的内在属性［2］。大概念研究起源于美国教育心理学家杰罗姆·布鲁纳［3］。他指出，学生若能理解事物之间相互关联的方式，掌握事物和学科的基本结构，就能轻松应对课堂内外所遇到的各类问题。大概念是在忘记具体的知识和经验事实之后还能长久保留的中心概念，反映事物和学科的本质，具有高度的概括性和抽象性，科学大概念的分类见图1。大概念教学的目标是使每位公民都具备基本的认识世界的学科视角。

1  大概念统领教学的意义

怀特海指出，惰性知识是学生只在单一学科和独立的单元内才能显示出学会的知识，很难在离开此学科和单元后再次被激活［4］。换言之，惰性知识难以在同学科的单元之间、不同学科之间、学校教育和现实世界之间迁移。当前的课堂教学强调的更多是学生惰性知识的积累和对某一具体实践活动的体验，没有让他们习得背后的核心经验［5］。同时，有限的学校课程难以承载不断增长的知识，学生也无法掌握太多的事实性知识。“如何让学生学会学习，掌握认识和理解世界的方法”，应作为学科课程设计的首要目标。鉴于大概念的统摄性和持久性，可以解释较大范围内的学科现象，若能发挥大概念的可迁移性对解决相关学科问题的广泛指导作用和对学习的引领作用，必然可以减轻学生的负担，让学生饶有兴趣地投入学科学习中［6］。因此，对初入高中的学生，要借助大概念使学生具有洞察和整合学科全局的视野。

2  学科大概念、学科基本观念和主题大概念的界定

大量研究认为，大概念即学科大概念，从形式上看是高度概括的观点陈述句，从本质上而言是具体知识背后的核心思想和观念，是联结下层小概念的上层概念，也称核心概念或大观念。这些研究似乎混淆了核心概念、学科大概念和学科基本观念的范畴和功能。学科大概念不等同于核心概念，核心概念更关注作为专家结论的学科知识，而学科大概念能培养学生具有生存和生活价值的专家思维。学科基本观念超越了知识，倾向于思想方法，能更好地发挥知识的迁移价值［7］。2022年版课标更强调基于主题抽提大概念，主题大概念即从课程设计的视角审视学科大概念并将其与特定的主题内容融合，通过主题情境建立学科大概念间的横向联系，形成围绕特定主题内容的思想、观点和方法，从而构建学科基本观念，深刻理解学科大概念。可见，主题大概念是与学生联系最为紧密的［8］。学科大概念、主题大概念和学科基本观念的关联见图2。

依据认识主体指向的不同，可以从学习、学科、课程三方面开展大概念教学［9］。主题大概念教学是从学生的学习层面出发，本质上是从如何教到学什么、如何学的深刻变革［10］。要求学生聚焦对事实和实例的思考，从细节入手，建立学科的核心思维，再进一步转变为深层次的学科结构。学科基本观念是从学科层面出发，体现观念的分类。化学基本观念包含元素观、微粒观、结构观、变化观、能量观等知识观念；分类观、实验观等方法观念；化学价值观等情感观念。学科大概念教学是从课程层面出发，课程与人才培养密切相关。教师依靠对课程与教学内容的整体把握，以及对学生知识学习、思维发展和能力提升的系统思考，以学科大概念的核心内涵为纲，将相关上位概念、次位概念按照其内在逻辑关系编织成网络化的概念体系［11］。学科大概念可以自下而上由学生建立，也可由教师自上而下分享。

3  学科大概念的多重层级

学科大概念一般分为章节大概念、模块大概念和跨模块大概念三种层级，需要由小到大逐步建立概念间的内在联系［12］。以人教版（2019版）选择性必修2《物质结构与性质》为例，将“物质微观结构的概念、原理、结构与性质关系”这些模块大概念作为教学结构中心［13］。

3.1  章节大概念

把同一章节的全部或部分内容用同一大概念进行统摄和引导，就形成了章节大概念［14］。第一章“原子结构与性质”分为“原子结构、原子结构与元素的性质”两节。其中，原子结构是根源，从这个章节大概念出发，让学生根据构造原理能写出1～36号元素基态原子的电子排布式，并在认识泡利原理、洪特规则和能量最低原理的基础上写出轨道表示式。能根据核外电子排布解释元素周期表的基本结构，尤其是过渡元素的核外电子排布、元素周期表的分区等。能讨论原子半径、第一电离能和电负性的周期性变化。教材的设计框架与原子结构知识的内在逻辑契合，帮助学生循序渐进地理解有关原子结构的基本概念体系［15］。

3.2  模塊大概念

把同一模块、不同章节的内容用同一大概念进行统摄和引导，就形成了模块大概念［16］。第二章可与第三章整合为“分子结构和晶体结构”，以模块大概念“结构决定性质”统领两章，依照逻辑关系，阐明分子结构与性质、晶体结构与性质的关系［17］。第二章“分子结构与性质”，分成“共价键、分子的空间结构、分子结构与物质的性质”三节。分子可以解离为原子，原子通过共价键构成分子，物质中存在分子间作用力。对于分子结构，一是分子中原子间的成键特征，可从共价键的本质特征（原子轨道重叠）、极性和强弱（键长和键能）、化学键的表示方式（电子式、结构式）等视角学习。二是分子的空间结构，可从如何预测（价层电子对互斥模型）、如何解释（杂化轨道理论）、如何表征（键角及球棍模型、比例模型）等视角学习。第三章“晶体结构与性质”分为“物质的聚积状态与晶体的常识、分子晶体与共价晶体、金属晶体与离子晶体、配合物与超分子”四节。晶体除分子、共价、金属和离子四种类型外，还存在许多化学键类型的渐变过渡形成的过渡晶体和结构混杂形成的混合型晶体，其性质与晶体结构密切相关。

3.3  跨模块大概念

把不同模块、不同章节的内容用同一大概念进行统摄和引导，就形成跨模块大概念［18］。

必修1第四章“物质结构和元素周期律”在原子结构的基础上，建立了化学键的概念，从粒子间相互作用的视角学习元素的原子如何构成物质，以及化学反应中物质变化的实质。选择性必修2《物质结构与性质》的第二章，在原子结构理论的基础上，建立了化学键的电子理论，共价键是现代化学键理论的核心。分子的空间结构和分子之间的作用力是理解分子结构与性质关系的关键。这两个不同的模块由浅入深地从粒子间的相互作用来认识物质及其变化，让学生建立“粒子间相互作用”的跨模块大概念。此外，选择性必修2《物质结构与性质》在第三章第4节“配合物和超分子”中阐明了共价键、分子间作用力与配合物及超分子结构形成的关系，拓展了对分子空间结构理解的深广度。

4  围绕学科大概念组织主题大概念教学的路径

教师遵循知识发展的逻辑顺序和学生的认知规律，分析教学内容之间的内在本质联系，依次提炼出教材中的章节、模块和跨模块大概念，其实质是“从具体到抽象再到具体”的思维过程。学科学习的终极任务是跨模块大概念的交叉融合和灵活应用，前提是将作为“模块大概念”学习的大任务，分解为若干“章节大概念”的小任务。对学生而言，最直接的是章节大概念的学习。学科大概念教学主要按照三个层级和具体课程承载的主题大概念，根据学期、单元教学的总体规划和课时目标进阶，把能体现学科大概念的关键性内容具体化为教学任务，将零散的知识置于有逻辑结构的框架之下，凸显课堂教学任务的主线索，通过情境化和结构化的探究实践来促进学生自主形成主题大概念，建构学科基本观念［19］。主题大概念教学要摒弃对具体知识的反复记忆和题目的机械训练，引导学生养成一种态度，习惯于寻找学校教材和现实生活的相互联系［20］。

4.1  学科大概念统领下设置主题教学

新课标指出，大概念是学科领域中最有价值的内容。化学学科大概念包括物质微粒性、化学变化和能量。依据化学的基础性研究领域，将《物质结构与性质》分为“原子结构与元素的性质、微粒间的相互作用与物质的性质、研究物质结构的方法与价值”3个主题［21］。每个主题围绕学科大概念选取多维度的具体学习内容，除核心知识外，对思维方法、探究实践等方面也提出了较高要求。同时，利用结构化板书凸显主题大概念思维，目的是外显知识间的内在联系以及分析和解决问题的思维路径，让学生一目了然，帮助学生将知识结构化，再将知识转化为学科基本观念和解决相关问题的思维工具。比如，在“原子结构与元素的性质”主题教学中，借助科学史的故事和素材多角度展示人类对微观结构的认识过程，跳出知识点的惯性思维来考察各知识点的本质联系，让学生自主提取主题大概念，促进对科学本质的理解［22］。再带领学生绘制思维导图，发挥主题大概念对实现知识的结构化和素养化的功能。

4.2  围绕主题大概念的问题驱动式教学

大概念单元教学的策略是将主要教学内容或任务设计成与主题大概念相呼应的“驱动性问题”。精心设计的学习任务单是问题驱动式教学的载体，也是指引学生深度学习的文本支架。在每项任务中，设置围绕课程标准、教学目标和核心概念的主问题链“是什么？为什么？你是怎么理解的？主题大概念是否让你联想到在其他情境中的应用？”，这些问题链要具有与学生密切关联的生活情境性，让学生愿意主动思考主题大概念的意义和价值［23］。比如，在“原子结构与元素的性质”主题教学中，向学生提供原子半径、第一电离能、电负性等数据，借助如下问题链“你能分析原子序数与核外电子排布的关系吗？你能发现变化规律，建构元素周期律（表）模型吗？你能利用模型分析和解释常见元素的性质吗？”，帮助学生建立基于位、构、性关系的系统思维框架，接着组织学生设计并完成与任務相关的实验探究、分析推理、关联概括、解释说明等系列活动，促进他们认识、体验并构建主题大概念，形成解决问题的一般思路和方法［24］。

4.3  引导学生主动建构主题大概念

教师要关注学段教学内容的递进性和实用性。在大概念的框架内，按照学段教学内容的递进关系把握核心概念进阶，依据学业要求和学业质量标准，关注知识间的内在关联，改变碎片化和割裂式的教学倾向。加强具体知识与现实生活间的联系，通过核心概念在真实情境中的应用，实现学生对核心概念的深度理解和灵活应用［25］。主动建构概念是运用概念的基础，学生主动建构概念的一般流程见图3。教师在学生层面通过创设社会发展需求的真实情境，让学生建立小概念，再进行概念间的联系，将小概念网络成主题大概念［26］。进而掌握在未来世界可能遇到的学科大概念，帮助他们获得更好地适应社会生活的学科基本观念［27］。比如，在“原子结构与元素的性质”主题教学中，借助必修阶段对原子结构、元素性质和元素周期律（表）的已有认识，利用氢原子和多电子原子光谱所产生的复杂现象等情境，引导学生反思已有理论模型的局限，建立新的原子结构模型和构造原理等概念。

总之，依据学科大概念统领的课程内容体系和不同层级设计主题大概念教学，帮助学生正确定位学科学习的方向与范畴，从注重知识的数量走向关注知识的质量和价值，从而自主构建学科大概念，使庞杂的知识得以融通，并能围绕学科大概念实现知识的迁移、应用与创新，在教学中起到事半功倍的效果，切实提升学生的学科核心素养。

参考文献：

［1］［7］刘徽蔡， 潇李燕， 朱德江. 素养导向： 大概念与大概念教学［J］. 上海教育科研， 2022，（1）： 5～11.

［2］［10］［23］李凯， 范敏. 素养时代大概念的生成与表达： 理论诠释与行动路径［J］. 全球教育展望， 2022，（3）： 3～19.

［3］李刚， 吕立杰. 国外围绕大概念进行课程设计模式探析及其启示［J］. 比较教育研究， 2018， 40（9）： 35～43.

［4］阿尔弗莱德·诺斯·怀特海. 靳玉乐， 译. 教育的目的［M］. 北京： 中国轻工业出版社， 2016： 122～123.

［5］吴星. 以大概念统领设计义务教育化学课程内容——《义务教育化学课程标准（2022年版）》解读（二）［J］. 化学教学， 2022，（11）： 3～8.

［6］［26］中华人民共和国教育部制定. 义务教育生物学课程标准（2022年版）［S］. 北京： 北京师范大学出版社， 2022： 3， 36.

［8］［9］［19］胡欣阳， 毕华林. 化学大概念的研究进展及其当代意蕴［J］. 课程·教材·教法， 2022， 42（5）： 118～124.

［11］［24］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.

［12］［14］［16］［18］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.

［13］［15］［17］王云生. 发挥教科书对教学的引领作用——人教版2020年版《物质结构与性质》教材的编写特色［J］. 化学教学， 2022，（5）： 19～22.

［20］约翰·杜威. 王承绪， 译. 民主主义与教育［M］. 北京： 人民教育出版社， 2001： 178.

［21］［22］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： 8.

［25］中华人民共和国教育部制定. 义务教育科学课程标准（2022年版）［S］. 北京： 北京师范大学出版社， 2022： 118～119.

［27］GILBERT J K， DE JONG O， JUSTI R， et a1. Chemical education： towards research — based practice ［M］. Dordrecht： Kluwer Academic Publishers， 2003： 391～408.