浅谈基于学科大概念的单元整体教学设计的策略

马辉

摘要： 随着新一轮课程改革的推进，基于学科大概念的单元整体教学的设计理念正逐步走进一线课堂，成为广大教师课堂教学研究的中心课题。依据“原子结构决定元素性质”的化学学科大概念，以高中化学“原子结构元素周期律”教学内容为素材，着眼单元学习主题的生成，从厘清概念层级、设计学习任务、优化学习活动、细化学习评价等方面系统阐述基于学科大概念的单元整体教学设计的策略。

关键词： 中学化学； 单元整体教学； 学科大概念； 教学策略； 原子结构

文章编号： 10056629（2023）10003406 中图分类号： G633.8 文献标识码： B

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”）中明确提出：重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实［1］。基于学科大概念的单元整体教学设计，能有效统整知识点，促进知识向能力与素养的进阶提升。怎样从学科大概念的视角结构化地设计、实施与评价单元学习的任务和活动，是进行单元整体教学的关键所在。依据单元教学内容，立足学科和教学视角，关联学科大概念及其次级概念，建构科学、合理的学习任务，设计梯度化、层次化的学习活动和评价指标，是實施单元整体教学的重要路径。本文以高中化学“原子结构元素周期律”教学内容为例，探讨基于学科大概念的单元整体教学设计的策略，以促进知识的完整建构和学科素养的有效落实。

1 单元学习主题的生成

“原子结构元素周期律”是在学习部分元素化合物性质的基础上，从原子结构的视角，引导学生探究元素性质及其递变规律，使学生对元素化合物性质的认识更加系统化和理性化。本单元的学习主题为“原子结构元素周期律”，旨在发展学生对元素化合物的认识模型从“价类”二维认识模型进阶到“位置结构性质（元素、物质）”（以下简称“位构性”）三维认识模型［2］。

“位构性”三维认识模型是学生立足原子结构，认识元素周期表，分析预测元素化合物性质的重要思维工具，也是“模型认知”学科核心素养在本单元学习中的具体体现。因此，模型建构是本单元学习活动设计的核心，也是单元学习的重点和难点。依据课标和教材，研究设计单元学习目标，如表1所示。

2 单元整体教学设计策略

2.1 立足学科视角，厘清概念层级

所谓学科视角，是指教师从学科本原性问题入手，依据课程标准，结合学科思维方式和方法，对学习内容进行学科功能分析的一种教学设计视角［3］。通过学科功能分析，梳理并构建完整的概念层级结构，使单元知识不再是孤立、单一的知识点，而是在学科大概念“统整”下的有机整体。

元素性质是人们分析、预测、解释宏观物质性质的重要依据，而原子结构是“最小化”的微观结构模型，为研究元素性质提供了思维路径。因此，“原子结构元素周期律”的学科大概念可提炼为“原子结构决定元素性质”，其中“原子结构”不仅是本单元的核心概念，也为研究其他核心概念如“元素性质”“元素周期律”“元素周期表”等提供了认识视角。核心概念依据组成要素，进一步解构细化为基本概念，如原子结构中的“最外层电子数”“核电荷数”“电子层数”等。基本概念经过抽象与概括，整合为核心概念。“原子结构元素周期律”的概念层级结构，如图1所示。

2.2 精研课标教材，设计学习任务

单元整体教学设计不仅要基于学科视角，还需要从教学视角对课标和教材进行分析，以期构建科学、合理的学习任务。教学视角分析包括教师对教学资源的筛选和对教学内容的重组、优化等具体内容，体现的是教师学科专业化水平。

“原子结构元素周期律”的教学内容包括“原子结构与元素性质”“元素周期律和元素周期表”“元素周期表的应用”三个核心板块。第一板块的目的是解析原子结构的二级要素并与元素原子得失电子的能力之间建立关联；第二板块的目的是探究原子半径、主要化合价的周期性变化规律及其原因并认识元素周期表的结构；第三板块的目的是探究元素周期表中同周期、同主族元素的性质规律，并加以应用。由此可见，“元素性质及其变化规律”的内容贯穿单元学习的始终。

基于以上分析，结合课标要求，研究设计了“初建关联”“再建关联”“完善关联”“应用关联”四个学习任务主线。“初建关联”与“再建关联”分别对应教材内容的第一、第二板块，旨在建立“位构性”之间的关联。“完善关联”与“应用关联”对应教材内容的第三板块，重点结合“物质性质”，建立完整的“位构性”模型并进行实例应用。“原子结构元素周期律”单元学习任务及任务目标，具体如表2所示。

2.3 优化学习活动，建构关联模型

模型建构能力是模型认知素养的重要组成部分，也是化学学科核心素养的基本要求。“原子结构元素周期律”单元学习的核心任务是建立元素位置、原子结构、元素性质、物质性质四者之间的关联，具体可通过“位构性”三维模型的建构活动加以落实。该三维模型的建构不仅是本单元学习活动设计的落脚点，也是发展学生“宏微结合”“模型认知”等化学学科核心素养的关键一环。因此，在研究设计单元学习活动时，需要将“位构性”三维模型的建构活动作为主线展开，遵循由易到难、由简到繁、由单一到综合的原则逐步建构。单元学习任务下的核心学习活动及活动意图设计，如表3所示。

2.4 细化学习评价，诊断素养水平

学习评价设计应该具有一定的目标导向，注重评价的层次性，多维度评价和诊断学生的学习效果［4］。“原子结构元素周期律”凸显“原子结构决定元素性质”的学科大概念，单元任务目标的重点就是逐层、逐级、逐步搭建“位构性”三维认识模型，模型建构是本单元过程性评价的核心内容。在“初建关联”学习任务中，设计了辨识原子结构、元素性质及比较陌生元素性质的两个评价活动，以诊断学生“构性”模型的建构与应用能力。本单元各学习任务中指向“模型建构”的过程性评价目标、评价活动及学生预期表现水平等，归纳如表4所示。

3 单元整体教学的实践反思

3.1 立足概念层级，体现教学整体性

选择一个具有统摄性的学科大概念作为主题学习的支撑点，对于整合教材中较为零碎的课时知识内容，建构学科主题单元知识脉络具有极为重要的意义［5］。“原子结构元素周期律”在学科大概念的统摄下，将“原子结构”“元素性质”“元素位置”等核心概念串联为一个“概念整体”。核心概念中各二级要素即基本概念之间的关联（如“最外层电子数”“化合价”“主族序数”的关联）则是指向“位构性”三维模型建构的另一个“活动整体”。基于模型建构，设计学习任务，开展相关活动并进行有效评价，体现了“教学评”的一致性，则是本单元教学中的又一个“评价整体”。“概念整体”“活动整体”“评价整体”组成了本单元教学的“系统整体”。基于学科大概念的单元整体教学的设计框架如图2所示。

3.2 设计拼图活动，诊断模型建构的能力水平

“位构性”三维模型是“原子结构元素周期律”单元学习任务和学习活动的核心。在进行单课时学习时，设计如下的“卡片拼图”活动：学生将写有“位构性”三维模型中一、二级各要素的名称卡片进行位置摆放并阐述理由和论述关联，以诊断学生对模型中各要素的从属关系和内在联系的理解以及掌握的能力水平。完整的“位构性”三维模型的卡片拼图图示，如图3所示。

3.3 基于课后访谈，评价单元目标的达成效果

为进一步评价单元学习目标的达成效果，在完整的单元学习结束以后，随机从授课班级中抽取了10名化学学习能力较强且程度相当的学生进行访谈。访谈问题如表5所示。

通过访谈可以发现：学生能较为顺利地回答访谈问题1，能从原子结构与元素性质的关联视角阐述“结构决定性质”的学科大概念并能准确举例说明。对于“位构性”三维模型中“位构”“位性”“构性”一、二級要素的从属关系及其关联较为清晰，论述较为顺畅。但在个别二级要素的具体关联上略有缺失，如在分析元素原子得失电子能力、原子半径与原子结构中的二级要素之间有着怎样的具体关系时，论述上稍显模糊。学生在回答问题2、问题3时，性质预测比较准确，实验方案的设计基本合理，本单元知识能力化、素养化的目标基本达成。但存在性质预测的角度单一片面、实验设计的“变量控制”意识偶有缺失、“价”“类”“律”认识角度不够完整等个性化问题。可见，单元整体教学中“知识能力素养”的进阶发展并非一蹴而就，“宏微结合”“证据推理”的素养提升也绝非朝夕之功，需要教师在日常教学中不断渗透和强化，更需要教师一以贯之的长期锤炼和培养。

参考文献：

［1］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2020年修订）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2020： 4.

［2］［4］谢天华， 马晓君. 基于素养导向的单元整体教学设计的策略研究［J］. 化学教与学， 2022， （9）： 54～58.

［3］郑长龙. 核心素养导向的化学教学设计［M］. 北京： 人民教育出版社， 2021： 63.

［5］王春. 学科大概念视角下的化学学习单元重构教学研究［J］. 化学教与学， 2021， （8）： 6～19.