高中化学中的大单元教学设计研究-高中-化学-论文

高中化学中的大单元教学设计研究唐云刚西安铁一中滨河高级中学研究背景：从整体与部分关系来看，必定选择整体教学。整体先于部分，整体决定部分，整体认识部分，整体应该大于部分之和。学科教学是促进系统内的各构成要素的协同与整合。以教学任务的视角认识情境，主题即为知识。知识从何而来？知识如何发生？知识到哪里去？补充知识背景，明确知识的意义即是探讨知识的来处；创设问题情境，激发思维建构即是探讨知识产生的方式；创设真实情境，感受知识的作用和发展即是探讨知识的去处。大单元设计的背后即是真实的、动人的故事。我们需要知道故事的背景、起因、经过和结果，并设想当我们是故事的主人公，我们应该如何面对。摒弃“只见树木不见森林”的零散教学，走向关联、整体化的大单元教学。教师设计是关键，以学生在大单元学习及大单元建构应用为目的，应用“总-分-总”的模式进行教学，这也是大单元教学设计的原则。从“教中心”走向“学中心”，基于学生的需要进行教学，体现学生学习地位的需要；我们已经进入了核心素养时代，教育需要体现国家意志，需要通过大单元教学设计与实施，也是国家对课程教学高质量的要求；从“教”到“站在学科课程高度”，从教书到育人的需要，由浅入深，由低阶思维走向高阶思维，践行深度学习等等，都是实施大单元设计成为必然趋势的因素。研究内容和目标：总体来说，“大单元教学”是为了实现高质量育人，基于核心素养，把握课标、分解课标、驾驭教材、整合教材，确定大主题或大概念，在读懂学情的基础上，确定大单元目标、叙写学业要求、创设真实情境、设计大任务、开展大活动、思维大迁移、结果泉反馈、作业分层分类设计等要素的一个结构化的、具有多种课型的统筹规划和科学设计，具有系统性关联性、递进性、科学化特征，即最小的课程单位或是一个个美丽动人的故事。1.整体性：整体设计、整体实施、整体评价由零散走向关联：解决老师只见树木，不见森林的教学模式；由浅表走向深入：向深度学习，思维课堂迈进；由远离生活需要走向真实情境：为实际问题的解决提供方法。2.递进性大单元内的每节课之间、大单元之间由浅入深、由易到难，形成教学的坡度和阶梯。3.生成性大单元组织属于大观念、大主题、大任务、大项目的问题解决学习，落脚点是新知识、新方案、新产品的诞生和素养的提升。首先掌握知能，其次理解意义，最后学习迁移，这也是大单元教学设计的基本原则。大单元设计教学，其重点就是“大”字，应当着眼于“大”，从“大”字入手。大单元的“大”，即大观念、大内容、大目标、大评价、大结构、大视野、大作业。大观念，它不同于一般的学科概念，相当于学科知识的“聚合器”，能把不同的知识聚合起来，揭示知识之间内在联系，牵一发而动全身；大内容，它不仅是所用版本教材单元的内容。语文、英语学科是基于课标量要求分解下的内容单元，数学、科学等学科则是运用不同版本比较和利用，增加课程的丰富性，满足不同学生的选择性，体现以学生为本的主体性；大目标，从照搬教参的教学目标，走向运用所学内容解决问题的迁移应用目标。在学科核心素养的时代，学习的目的不只是为了得到高分，更是为了把学习作为一种从做事到做人的终身发展能力；大评价，从无评价或只看结果评价，走向逆向设计、结果先行，基于目标设计达成评价，从“学习的评价”到“促进学习的嵌入式评价”，过程评价（表现性评价）、结果评价、多元评价，教师应学会评价，才能上出更好的课；大结构，知识结构、认知结构、教学结构。分析吃透单元内容，将其问题化和任务化。在一定情境中，赋予其只是策略及行为活动方式设计。改变过去零碎的、不成体系的或“部分+部分=整体”的知识组织形式，走向以大主、大概念下真实情境的“整体-部分-整体”的任务活动建构方式。让动态的认知逻辑-学习进阶静态的知识结构-概念图围绕一个概念建构的概念网络，网络上的节点和通道越丰富，概念理解就越深刻；大视野，不再只盯着知识点、考点，而是“左顾右盼，上挂下连”，课内课外、校内校外，将视野从学习放大到生活；大作业，由照搬教辅资料。对教材“照本宣科”，重复机械训练的作业，走向基于课标，结合教材、学情分析的道路上，集体备课设计分层、分类、适合的作业，提升作业设计质量，增强作业实施效果。将大单元的“大”字理解透彻，我们才能更清晰、准确的实施大单元教学。2022年颁布的义务教育各科课程标准在前言中指出，课程要“基于核心素养发展要求，遴选重要观念、主题内容和基础知识，设计课程内容，增强内容与育人目标的联系，优化内容组织形式。设立跨学科主题学习活动，加强学科间相互关联，带动课程综合化实施，强化实践性要求。”在课程教学中，改变知识本位的教学观，依据课程标准设计、规划以学科大概念为统领的有一定主题内容和基础知识的教学大单元，优化教学形式，开展素养本位的大单元教学，帮助学生形成学科基本观念，是贯彻新的义务教育课程标准这一要求的有效途径。教学大单元通常是以学科大概念作为学习内容的统摄中心，围绕单元的学习主题（以某个大任务/大项目/大问题的完成或解决为题），按学习的逻辑组织起来的结构化的学习单位。郭华在《深度学习与课堂教学改进》一文中用图表说明，一个教学大单元，通常包含单元引领性的学习主题、大单元的学习目标、大单元实践性学习活动、持续性评价四个部分。教学大单元应有明确的学习主题、学习目标和结构化的学习内容，教师通过设立富有研究性与挑战性的大的学习实践活动推动教学走向深入。教学大单元“不同于教材编排中呈现出的自然单元，大单元在教学内容的选择与组织上注重打破教材在学科间或学科内的排列组合，借任务、问题、项目等重组知识内容，引导跨学科、跨领域的知识建立联结，促进新旧知识、直接经验与间接经验的融合”。基于此，大单元教学要求把学科内以及学科间相关联的基础知识的学习、实践性学习活动的开展、学科学习与研究方法的理解和体会有机融合，实现深度学习，帮助学生理解、掌握结构化、系统化的学习内容，促进学科大观念的建构和学生核心素养的发展。大单元教学的构成要素可以用图1简单表示。教学大单元的引领性学习主题是连接、统整大单元学习内容的线索，能增强学习过程的完整性与一致性，赋予相关联的教学内容以系统意义，有利于建构结构化的知识体系。教学大单元的学习目标是依据课程标准规定的内容要求、学业质量标准确定的，以核心素养发展为导向。教学大单元的学习内容是以学科大概念统摄的，包括学科基础知识技能、学科研究方法、思维方式、科学精神及科学态度的养成等。学科大概念是学科专家研究学科问题，从丰富的学科研究经验和知识中沉淀下来的能“反映专家思维方式的概念、观念或论题”，属于知识范畴。学科大概念不是具体的学科事实性或程序性知识，它是从学科思维方式、学科功能上对一系列具体的学科知识进行归纳、概括、抽象而建构起来的。学科大概念具有概括性、抽象性，能揭示研究对象的本质和研究对象之间的关联，能统摄学科研究内容、研究方式方法和学科的功能，赋予学科学习研究内容迁移价值。例如，“物质组成结构决定性质，物质性质决定应用”是化学学科的一项大概念，它揭示了物质宏观性质与物质微观组成结构的联系，反映了化学研究者对物质组成、结构、应用三者之间关系的认识，能统摄物质组成结构与应用的学习与研究，能迁移应用于对各种物质的研究。以学科大概念统摄的教学大单元的学习内容不是零散的知识点或碎片化的学科知识的堆积，而是相对独立、完整的，具有结构化、系统化的特点，有利于学生的理解和掌握。学生只有在实践性学习活动中，尝试运用学科大概念和学科基础知识分析处理相关的学科问题，将其内化，形成分析、解释或解决有关问题的指导思想和方式方法，才能形成学科思想观念。例如，“元素间具有内在的联系，元素性质的周期性变化是元素核外电子排布周期性变化的必然”是化学学科有关化学元素认识的一项大概念，也是一项重要的化学学科知识。高中化学必修课程主题3.1“原子结构与元素周期律”一节，要求教科书、教师用这一大概念统摄学习内容，引领、指导学生“结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，建构元素周期律；知道元素周期表的结构，以第三周期的钠、镁、铝、硅、硫、氯，以及碱金属和卤族元素为例，了解同周期和主族元素性质的递变规律；体会元素周期律（表）在学习元素化合物知识与科学研究中的重要作用”。依据这些要求，教师可以组织学生开展一系列学习活动，引导学生在化学学习过程中逐渐理解并认同“组成物质世界的各种元素间存在内在关系；元素性质决定于元素的原子结构，元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果”等观点，并能将之应用于分析、解释或预测元素的性质与变化，内化、形成看待及分析元素性质变化的思想观念。又如，在选择性必修课程模块1“化学反应原理”主题1“化学反应与能量”中的“化学能与电能的相互转化”教学中，教师可以用下述大概念统摄学习内容：“在一定条件下，利用氧化还原反应，使反应中物质间的电子转移可以形成有一定方向的电子流，使化学能转化为电能。”教师组织学生观察分析铜锌原电池实验并动手操作，探究碱性锌锰电池、铅酸蓄电池的构造和工作原理，探究“电池为什么能产生电流”“化学能怎样转化为电能”。学生通过参与一系列实践性、探究性学习活动，可以认识到“利用电能可以促使物质发生氧化还原反应，使电能转化为化学能”，从能量转化、氧化还原反应的视角认识化学能与电能的相互转化原理，形成“通过自发的氧化还原反应可以使化学能转化为电能”的思想观念。二、教学大单元的规划实施大单元教学，需要规划课程（模块）的教学大单元。高中各个学科课程都包括必修课程和选择性必修课程，选修课程还分为若干模块。课程标准以1级和2级主题规定内容要求，呈现结构化的学习内容，提出了学习过程应该开展的实践性学习活动和应该发展的学科核心素养。因此，课程标准所规定的学习主题可以作为设计大单元教学学习主题的蓝本。目前我国部分学科实行一个标准多套教科书的课程实施方式，各个不同版本教科书章节的编排组织可能与课程标准规定的学习主题及其学习时序不完全一致；不同地区不同学校的学生、教师水平和教学条件也都有差异。因此，教学大单元的规划与架构要以课程标准的学习主题为蓝本，还要综合考虑学习内容本身的特点、学习内容的逻辑结构、教科书的章节编排、地区与学校的学情等。下文以高中化学必修课程、选择性必修课程“化学反应原理”模块的教学大单元规划为例做简要说明。普通高中化学课程标准中学习主题的编排，体现了以学习主题为统领、以学科大概念统摄学习内容的特征，旨在促进全体学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”等化学学科核心素养的提升。教师可以以课程标准中规定的1级或2级主题为蓝本，结合地区学校的学情、所选教科书的章节编排等规划教学大单元。（一）必修课程教学大单元规划面向全体高中学生的化学必修课程，设立了化学科学与实验探究、常见的无机物及其应用、物质结构基础与化学反应规律、简单的有机化合物及其应用、化学与社会发展等5个学习主题，学习内容基础性强、内容广度较宽，知识类型多,学习深度较浅。由于各地使用的教科书版本不同，学情、教学条件不同，教学大单元的规划可以有所差异。表1是高中化学必修课程教学大单元规划的一个样例。这一规划的特点，一是把课程标准内容主题5与其他主题整合，以更好地体现化学必修课程各部分基础核心知识在促进社会可持续发展上的价值；二是依据学科核心基础知识的类型把主题3“物质结构基础与化学反应规律”分别设置为两个教学大单元，教师可以依据知识类型和研究思路，设计教学。依据课程的要求，“常见无机物及其应用”学习主题，要以物质性质、变化和应用的一系列化学大概念统摄五种元素及其重要化合物的性质、应用等学习内容，通过一系列探究性实验、实践性学习活动，理解掌握并灵活运用所学基础知识、建构化学基本观念。这些学习内容体现了化学家研究物质性质与变化的基本观念，因此用“化学家眼中的物质性质与变化”作为大单元的引领性学习主题。由于学习内容丰富、分量较大，使得化学观念建构、科学思维训练、科学态度和正确价值观养成的任务也较重。为了便于组织教学，设立探究性、实践性学习活动，教师可以参照教科书学习内容的编排体系，以五种元素及其化合物的学习内容为序，分阶段开展教学，规划化学观念、科学思维、价值观的养成教育和学习能力的培养等方面的重点。例如，以钠、氯元素化合物为例认识典型的活动金属与非金属元素及其重要化合物的性质特征、转化反应与应用价值，体会物质的多样性与分类研究的思路、方法；以硫、氮元素及其化合物与生产生活环境的关系为载体，认识学习元素化合物对促进社会发展和环境保护事业的价值等。（二）选择性必修课程“化学反应原理”模块教学大单元规划选择性必修课程1“化学反应原理”模块有3个学习主题，可规划多个教学单元。内容主题1“化学反应与能量”可以规划为两个教学大单元。第一个教学大单元，以“从能量转化的视角认识化学反应的热效应”为引领性学习主题，学习内容包括1.1-1.2两个2级主题，以“化学能可以与热能、电能相互转化，能量转化遵循能量守恒定律”“恒温恒压下化学反应热可以用焓变表示，应用盖斯定律计算”等学科大概念统摄学习内容，帮助学生建构化学反应的过程模型、运用数学模型表征反应中的能量变化，学习基于实验数据的分析推理方法。同时开展“探究一定量碳单质碳燃烧释放的热量大小”的实践性学习活动。第二个教学大单元，以2级主题1.3为学习内容，以“如何利用化学反应实现化学能与电能的相互转化”为引领性学习主题，以“利用氧化还原反应可以实现化学能与电能的相互转化，利用电解反应可以实现物质转化和能量贮存”“微电池反应是金属电化腐蚀的本质”“结构认知模型”等学科大概念统摄学习内容，开展碱性锌锰电池、铅酸蓄电池工作原理实践探究活动以驱动学习。

三、教学大单元设计和组织的若干问题教学大单元的设计、组织，是实施大单元教学的关键。大单元教学的设计组织要依据规划的教学单元的引领性学习主题、学习目标、学习内容，研究、确定大单元教学学习阶段的划分和学习课时分配，遴选学习素材，考虑课时学习活动的组织策略、方法，确定学习评价目标和评价方式，实现“教学评一体化”。依据课程标准规定和学生核心素养发展的要求，整体理解、把握教学大单元规划中确定的教学大单元的教学架构，是大单元教学设计组织的前提。在此基础上再依次完成如下设计和组织工作：依据学习进阶，整体设计大单元教学的学习过程，划分学习阶段和学习课时；设计课时教学程序和教学策略、方法，考虑学习指导的策略、方法；设计课时学习评价目标和评价活动；准备学习资源、作业和练习。以下着重讨论三个问题。（一）大单元实践性活动任务要和大单元的学习内容包括学科基础知识的学习和应用重组融合，以利于学习目标的达成大单元教学的设计组织，要把基础知识（事实、概念、原则、原理）和技能（学科基本技能）的学习、应用与探究性、挑战性的学习实践活动（学习大问题、大项目、大任务）有机融合起来，让学生在获得学习过程体验的同时，习得知识技能，形成学科观念，达成学习目标，提升学科核心素养。例如，依据“化学反应原理”模块教学大单元的规划，“水溶液中的离子反应与平衡”教学大单元的学习目标是：以铜矿中酸性废水处理的原理和方法的理解、说明，驱动学习，认识电解质水溶液的组成、性质和反应，理解、掌握有关溶液酸碱性测定、酸碱中和滴定、盐类水解反应、难溶电解质的沉淀溶解平衡等知识技能，建立电离平衡、水的离子积、水解平衡等重要化学概念。通过学习和实践性学习活动形成反应与平衡的化学大观念，能科学地解释说明或解决有关水溶液中离子反应与平衡的简单实际问题，形成科学态度，培养责任担当意识。“理解和说明含铜酸性废水处理的原理和方法”是贯穿整个教学过程的大单元实践性学习活动。教师要把对废水处理的原理、操作过程、经济成本、对环境的影响等问题的分析、理解与课程标准规定的内容要求紧密结合起来。如：(1)把酸性废水中酸度（pH）的测定与中和的原理、方法，与水的电离平衡、水的离子积、溶液酸碱度的测定、酸碱中和反应的原理、操作方法和技能的学习结合起来；(2)结合废水中铜离子的测定与去除方法的比较和选择，学习铜离子和碱溶液、常见硫化剂（硫化氢、硫化钠、硫化亚铁等）、活动金属粉末的反应原理；(3)通过实践性活动，学习灵活运用弱电解质电离平衡，难溶电解质沉淀的生成、溶解、转化以及氧化还原反应等化学原理，科学地分析说明废水处理的原理和方法，提高灵活运用知识的能力，体会化工生产中化学反应原理的实际应用价值和绿色化学观念的重要性。实践性活动不能脱离化学基础知识的学习，也不能仅把实践性活动作为化学原理知识的应用性练习。要以活动激发学生学习的需要、以活动驱动学习；通过活动提高学生对知识的理解程度和灵活运用能力，使其获得学习成功的体验，提高其高阶思维能力和实践能力；要以活动成果显示化学知识的实际应用价值及化学课程学习的价值与意义。（二）依据学习内容的逻辑顺序和学习进阶设计大单元教学的学习阶段和时序大单元的学习目标往往涉及学科核心素养的各个方面，学习内容丰富，具有多维度、多层次、多视角的特点，学习广度较大，知识深度、思维深度都有一定跨度。为完成大单元教学任务，达成学习目标，教师要依据教学内容的逻辑顺序和学习进阶，分阶段、分课时设计教学进程，通盘考虑组织各学习阶段的衔接，教学内容、学习情境的创设，教学活动的组织形式等。例如，“水溶液中的离子反应与平衡”教学大单元，可以分4个阶段、用7-9课时完成。1.观看了解某地铜矿开采中酸性含铜废水的处理过程，创设学习情境，呈示活动任务（解释说明中和废水酸性、去除铜等重金属离子、检验废水处理结果的原理和方法），大致了解完成任务需要学习的基础知识技能（水溶液中电解质的存在状态、反应与平衡），了解学习目标。（1课时）2.学习废水酸碱性的检验、中和的化学原理和方法（溶液酸碱性及其测定、中和反应原理、中和滴定过程与方法等），运用所学基础知识技能分析说明废水酸度测定与中和试剂方法的选择、操作以及处理结果的检测。（2-3课时）3.运用实验探究方法学习难溶电解质的沉淀溶解平衡原理，能将其运用于理解、说明铜矿废水中铜离子去除的化学原理和可能方法的选择和运用，提高综合考虑经济、工程技术、环境保护等各种因素从而做出决策的能力，发展批判性思维和系统思维。（2-3课时）4.学生交流、呈现实践性活动成果，分享收获与体会，反思学习中存在的问题，教师根据对教学大单元知识结构的梳理、学习目标达成度的评估，提出进一步学习的建议。（2课时）“水溶液中的离子反应与平衡”教学大单元的学习内容在选择性必修课程模块的教科书中，大多集中安排在一个章（或专题）中，教师可以在连续的若干个课时中完成，使学习阶段和课时衔接紧凑。但是，有的教学大单元的学习内容在教科书中是分散编排的，与其他大单元穿插安排。例如，以课程标准规定的必修课程教学主题2规划的教学大单元（“化学家眼中的物质性质与变化”），要求学习的教学内容在教科书中往往依据知识学习的逻辑结构与其他学习内容主题穿插编排，以分散教学难点，设置合理的学习进阶。这类教学大单元的学习阶段和课时设计，要注意强化学习主题的统领作用，发挥学科大概念对学习内容的统摄作用。以引领性学习主题作为连接分散于不同章节学习内容的线索，增强主题下学习内容的完整性与统一性；发挥学科大概念对各部分学习内容的