聚焦學(xué)科大概念的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)研究*
——以“乙醇和醇類的性質(zhì)研究”為例

王春|北京教育學(xué)院

《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》明確指出，教師應(yīng)重視以學(xué)科大概念為核心對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)單元重構(gòu)和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，并充分認(rèn)識(shí)知識(shí)結(jié)構(gòu)化對(duì)發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要性。當(dāng)前，圍繞學(xué)科大概念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)已成為課程改革的發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)問(wèn)題，學(xué)科大概念也逐漸成為變革學(xué)科教學(xué)實(shí)踐和引領(lǐng)教學(xué)改革的核心理念之一[1]。學(xué)科大概念是居于學(xué)科中心地位，指向?qū)W科核心內(nèi)容和教學(xué)核心任務(wù)，能統(tǒng)攝或包含大量學(xué)科知識(shí)，反映學(xué)科的本質(zhì)和主要觀點(diǎn)，將學(xué)科關(guān)鍵思想和內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)構(gòu)成學(xué)科框架的重要概念[2]。以學(xué)科大概念為視角分析課時(shí)劃分的學(xué)習(xí)內(nèi)容并進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，確定單元教學(xué)主題，然后圍繞學(xué)科大概念整體把握學(xué)科知識(shí)與學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展需求，確定單元教學(xué)目標(biāo)，實(shí)施單元教學(xué)評(píng)價(jià)，能夠賦予單元整體教學(xué)實(shí)質(zhì)性的意義，是學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)科能力的重要途徑[3]。以下，筆者整合魯科版、人教版普通高中教科書(shū)《化學(xué)》必修和選擇性必修（以下分別簡(jiǎn)稱“魯科版教材”“人教版教材”）中有關(guān)乙醇的知識(shí)內(nèi)容，構(gòu)建“乙醇和醇類的性質(zhì)研究”教學(xué)單元，探討基于學(xué)科大概念進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)的路徑。

一、單元整體教學(xué)主題構(gòu)建

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“《課程標(biāo)準(zhǔn)》”）對(duì)“乙醇和醇類的性質(zhì)研究”的要求如下。

必修階段：（1）以乙醇為例認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的官能團(tuán)。（2）認(rèn)識(shí)乙醇的結(jié)構(gòu)及其主要性質(zhì)與應(yīng)用；結(jié)合典型實(shí)例認(rèn)識(shí)官能團(tuán)與性質(zhì)的關(guān)系，知道氧化、加成、取代、聚合等有機(jī)反應(yīng)類型。知道有機(jī)化合物之間在一定條件下是可以轉(zhuǎn)化的。

選擇性必修階段：認(rèn)識(shí)醇的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化關(guān)系及其在生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用。

筆者查閱魯科版、人教版教材，發(fā)現(xiàn)二者在必修階段都將乙醇作為與生活密切相關(guān)的有機(jī)物，設(shè)置的知識(shí)內(nèi)容主要包括乙醇的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)及羥基等。在選擇性必修階段，人教版教材側(cè)重基于官能團(tuán)角度學(xué)習(xí)物質(zhì)性質(zhì)，魯科版教材側(cè)重基于有機(jī)物的結(jié)構(gòu)研究物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)和反應(yīng)類型。從認(rèn)識(shí)角度和方式來(lái)看，學(xué)生認(rèn)知的結(jié)構(gòu)層次需要經(jīng)歷從具體物質(zhì)層面提升到化學(xué)鍵層面的過(guò)程，因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師需要搭建臺(tái)階，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的聯(lián)系。結(jié)合必修和選修階段醇類知識(shí)在教材上的呈現(xiàn)，筆者構(gòu)建“乙醇和醇類的性質(zhì)研究”教學(xué)單元，既在知識(shí)上保持連續(xù)，又在認(rèn)識(shí)方式和角度上逐漸上升，最終形成研究有機(jī)物化學(xué)性質(zhì)的一般思路，這可為學(xué)習(xí)其他有機(jī)物提供借鑒。

二、單元整體教學(xué)背景分析

《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)選擇性必修階段醇類的學(xué)習(xí)要求是基于必修階段的學(xué)習(xí)要求“認(rèn)識(shí)乙醇的結(jié)構(gòu)及其主要性質(zhì)與應(yīng)用”提出的，可見(jiàn)醇類知識(shí)的學(xué)習(xí)能夠豐富學(xué)生的認(rèn)識(shí)對(duì)象。學(xué)習(xí)醇類知識(shí)，學(xué)生需要通過(guò)操作與醇類性質(zhì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，觀察并思考相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和過(guò)程，進(jìn)而完善對(duì)醇類性質(zhì)的認(rèn)識(shí)角度。另外，與之前的烷烴、烯烴以及之后的醛、羧酸相比，醇類是化學(xué)性質(zhì)比較豐富的一類物質(zhì)，其反應(yīng)過(guò)程中涉及的斷鍵情況也相對(duì)復(fù)雜，且對(duì)于完善有機(jī)物反應(yīng)類型和組成結(jié)構(gòu)這兩方面的認(rèn)識(shí)方式和認(rèn)識(shí)角度有著重要意義。因此，重構(gòu)“乙醇和醇類的性質(zhì)研究”教學(xué)單元，通過(guò)對(duì)具體的事實(shí)、概念進(jìn)行抽象概括和思維加工活動(dòng)，可以形成知識(shí)間縱向向上的聯(lián)系，獲得“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，物質(zhì)的性質(zhì)決定應(yīng)用”學(xué)科大概念。而在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得的研究有機(jī)物性質(zhì)的一般思路，則可用于指導(dǎo)后續(xù)學(xué)習(xí)醛、羧酸等其他類別物質(zhì)，這是知識(shí)縱向向下聯(lián)系的過(guò)程，也是促進(jìn)學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的重要途徑。

三、單元整體教學(xué)框架設(shè)計(jì)

選擇一個(gè)具有統(tǒng)攝性的學(xué)科大概念作為主題，使之成為單元知識(shí)內(nèi)容整合架構(gòu)的支撐點(diǎn)，對(duì)于整合教材中較為零碎的課時(shí)知識(shí)內(nèi)容，構(gòu)建學(xué)科主題單元知識(shí)脈絡(luò)具有較為重要的意義[4]。在魯科版、人教版教材中，必修階段和選擇性必修階段對(duì)乙醇相關(guān)知識(shí)分別作了介紹，因此，對(duì)于選考化學(xué)學(xué)科的學(xué)生而言，教師可基于化學(xué)學(xué)科大概念的視角將這兩部分內(nèi)容進(jìn)行單元整體設(shè)計(jì)。筆者根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求重新劃分了學(xué)習(xí)內(nèi)容，選定單元教學(xué)主題，并對(duì)主題內(nèi)容進(jìn)行了相應(yīng)的課時(shí)劃分，設(shè)計(jì)框架詳見(jiàn)圖1。

圖1 基于學(xué)科大概念的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)框架

四、單元整體教學(xué)目標(biāo)確定

學(xué)科大概念視角下的單元整體教學(xué)目標(biāo)制訂要基于學(xué)情分析，基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)學(xué)科知識(shí)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)水平發(fā)展提出的要求。在“乙醇和醇類的性質(zhì)研究”單元目標(biāo)的確定過(guò)程中，筆者充分結(jié)合《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)學(xué)習(xí)單元內(nèi)容提出的要求，從知識(shí)層面、能力層面和核心素養(yǎng)發(fā)展及目標(biāo)水平進(jìn)階層面制訂單元整體教學(xué)目標(biāo)和評(píng)價(jià)目標(biāo)[5]，詳見(jiàn)表1。

表1 “乙醇和醇類的性質(zhì)研究”單元整體教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

五、單元整體教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)

學(xué)科大概念統(tǒng)攝下的單元整體教學(xué)需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境作為教學(xué)活動(dòng)的起點(diǎn)，讓學(xué)生在單元教學(xué)情境中進(jìn)行小組協(xié)作式學(xué)習(xí)，開(kāi)展探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)，逐步培養(yǎng)和形成學(xué)生的關(guān)鍵能力和必備品格[6]。例如，在“乙醇和醇類的性質(zhì)研究”單元教學(xué)中，教師可根據(jù)單元整體設(shè)計(jì)的課時(shí)劃分，以能力發(fā)展為導(dǎo)向創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，單元整體設(shè)計(jì)教學(xué)情境線和能力發(fā)展線詳見(jiàn)圖2。

圖2 單元整體設(shè)計(jì)教學(xué)情境線和能力發(fā)展線

六、單元整體教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)

學(xué)科大概念統(tǒng)攝下的單元整體教學(xué)需要借助創(chuàng)設(shè)多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，同時(shí)基于真實(shí)的問(wèn)題情境和《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式讓學(xué)生在活動(dòng)體驗(yàn)中完成任務(wù)，讓學(xué)生在問(wèn)題解決中實(shí)現(xiàn)單元教學(xué)目標(biāo)[7]。例如，在“乙醇和醇類的性質(zhì)研究”單元教學(xué)中，筆者圍繞相關(guān)教學(xué)問(wèn)題設(shè)計(jì)如下單元課時(shí)教學(xué)任務(wù)。

【課時(shí)1】乙醇的性質(zhì)研究

問(wèn)題1：乙醇有哪些物理、化學(xué)性質(zhì)？

問(wèn)題2：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證乙醇的化學(xué)性質(zhì)？

問(wèn)題3：乙醇為什么具有這些性質(zhì)？

任務(wù)1：請(qǐng)你閱讀所給資料卡片（略）并結(jié)合生產(chǎn)、生活實(shí)際梳理乙醇的物理性質(zhì)，并預(yù)測(cè)其可能具有的化學(xué)性質(zhì)。

任務(wù)2：請(qǐng)你根據(jù)預(yù)測(cè)選擇合理的試劑驗(yàn)證乙醇的化學(xué)性質(zhì)（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案—預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象—?jiǎng)邮謱?shí)驗(yàn)—完成方程式）。

任務(wù)3：請(qǐng)你對(duì)比乙烷、乙醇的結(jié)構(gòu)，分析乙醇能在人體內(nèi)先轉(zhuǎn)化為乙醛，再轉(zhuǎn)化為乙酸，最終轉(zhuǎn)化為CO2和H2O的原因。

【課時(shí)2】乙醇的結(jié)構(gòu)研究

問(wèn)題1：乙醇在與金屬鈉反應(yīng)和催化氧化反應(yīng)中會(huì)斷裂哪些化學(xué)鍵？

問(wèn)題2：乙醇中哪些化學(xué)鍵容易斷裂？為什么？

問(wèn)題3：請(qǐng)你從化學(xué)鍵視角分析結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)性質(zhì)。

任務(wù)1：請(qǐng)你從化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)（斷鍵、成鍵）角度分析乙醇能與金屬鈉反應(yīng)、乙醇能發(fā)生催化氧化反應(yīng)的原因。

任務(wù)2：請(qǐng)你從化學(xué)鍵角度分析乙醇的結(jié)構(gòu)，并梳理分析有機(jī)物結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)思路。

任務(wù)3：請(qǐng)你結(jié)合資料卡片（略）和實(shí)驗(yàn)事實(shí)繼續(xù)分析乙醇的結(jié)構(gòu)，標(biāo)出可能斷鍵的部位，并說(shuō)明反應(yīng)類型。

【課時(shí)3】醇類的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)研究

問(wèn)題1：醇類片段中可能斷鍵的部位有哪些？

問(wèn)題2：從結(jié)構(gòu)角度預(yù)測(cè)醇類可能具有的性質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

問(wèn)題3：視黃醇為什么具有如此多的功效呢？

任務(wù)1：請(qǐng)你分析所給醇的結(jié)構(gòu)片段，標(biāo)出可能斷鍵的部位，并說(shuō)明理由。

任務(wù)2：預(yù)測(cè)性質(zhì)，小組交流，組長(zhǎng)匯報(bào)并說(shuō)明依據(jù)。

任務(wù)3：在分析了視黃醇的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)片段，預(yù)測(cè)并論證了視黃醇的性質(zhì)后，你覺(jué)得這些性質(zhì)可能體現(xiàn)視黃醇的哪些功效？

七、單元整體教學(xué)評(píng)價(jià)實(shí)施

學(xué)科大概念統(tǒng)攝下的單元整體教學(xué)在實(shí)施相關(guān)教學(xué)活動(dòng)后，需要基于單元教學(xué)目標(biāo)的預(yù)設(shè)、生成及實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)內(nèi)容應(yīng)包括學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的學(xué)習(xí)體驗(yàn)方式、學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況、對(duì)學(xué)科知識(shí)的整體理解、學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展等方面。評(píng)價(jià)方式可以是編制相關(guān)評(píng)價(jià)量表或進(jìn)行紙筆測(cè)驗(yàn)等，目的是引導(dǎo)教師和學(xué)生總結(jié)分析、獲取經(jīng)驗(yàn)，全面促進(jìn)教師與學(xué)生共同發(fā)展和成長(zhǎng)。例如，在“乙醇和醇類的性質(zhì)研究”單元教學(xué)中，筆者圍繞單元教學(xué)設(shè)計(jì)中的學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況設(shè)計(jì)量表進(jìn)行評(píng)價(jià)。

【評(píng)價(jià)任務(wù)】請(qǐng)根據(jù)視黃醇的分子結(jié)構(gòu)，結(jié)合所學(xué)知識(shí)推測(cè)視黃醇可能具有的性質(zhì)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證其性質(zhì)。

視黃醇：

【評(píng)價(jià)量表】詳見(jiàn)表2。

八、單元整體教學(xué)效果與反思

通過(guò)聚焦“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、物質(zhì)的性質(zhì)決定應(yīng)用”學(xué)科大概念，筆者對(duì)乙醇和醇類的性質(zhì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)單元整體設(shè)計(jì)與實(shí)施。在實(shí)施過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)以學(xué)科大概念為統(tǒng)領(lǐng)進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，能充分關(guān)注知識(shí)之間的縱橫關(guān)系，多角度促進(jìn)學(xué)生的能力發(fā)展：橫向上可關(guān)注到有機(jī)化學(xué)中不同知識(shí)在形成過(guò)程的相通之處，這有利于培養(yǎng)學(xué)生遷移已有知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)而生成新知識(shí)的能力；縱向上可對(duì)具體的事實(shí)、概念進(jìn)行抽象概括等思維加工活動(dòng)，形成知識(shí)間縱向向上的聯(lián)系，并從中獲得更有普遍意義的學(xué)科概念，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的拓展和知識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，這能促進(jìn)學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

另外，學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)于化學(xué)教師的知識(shí)體系和認(rèn)識(shí)高度都提出了挑戰(zhàn)，而每位教師都是根據(jù)自身對(duì)大概念的理解來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)構(gòu)建的，因此，教師要加強(qiáng)自身的化學(xué)專業(yè)素養(yǎng)建設(shè)，完善自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)和認(rèn)識(shí)深度，這樣才能夠提升大概念單元整體教學(xué)的高度。同時(shí)，學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)下的化學(xué)單元整體教學(xué)對(duì)于學(xué)生的抽象思維能力和整合重組能力提出了較高要求，對(duì)于基礎(chǔ)和能力較弱的學(xué)生來(lái)講難度比較大，尤其是要將不同章節(jié)、不同模塊的內(nèi)容進(jìn)行整合統(tǒng)一。因此，教師在創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)要降低問(wèn)題的坡度，通過(guò)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行鋪墊和啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地構(gòu)建大概念[8]。

總之，基于學(xué)科大概念的單元整體教學(xué)，既能有效地將碎片化學(xué)科知識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，整體把握知識(shí)間的聯(lián)系，又能促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深度理解和遷移應(yīng)用，全面發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。實(shí)踐表明，它對(duì)課堂教學(xué)方式的變革和發(fā)展有著較為重要的意義和價(jià)值?！酲?/p>