聚焦学科大概念的单元整体教学设计研究*——以“乙醇和醇类的性质研究”为例

王春|北京教育学院

《普通高中课程方案（2017年版2020年修订）》明确指出，教师应重视以学科大概念为核心对课程内容进行知识单元重构和结构化设计，并充分认识知识结构化对发展学生学科核心素养的重要性。当前，围绕学科大概念进行教学设计已成为课程改革的发展趋势和热点问题，学科大概念也逐渐成为变革学科教学实践和引领教学改革的核心理念之一[1]。学科大概念是居于学科中心地位，指向学科核心内容和教学核心任务，能统摄或包含大量学科知识，反映学科的本质和主要观点，将学科关键思想和内容联系起来构成学科框架的重要概念[2]。以学科大概念为视角分析课时划分的学习内容并进行整体设计，确定单元教学主题，然后围绕学科大概念整体把握学科知识与学生的认知发展需求，确定单元教学目标，实施单元教学评价，能够赋予单元整体教学实质性的意义，是学科知识转化为学科能力的重要途径[3]。以下，笔者整合鲁科版、人教版普通高中教科书《化学》必修和选择性必修（以下分别简称“鲁科版教材”“人教版教材”）中有关乙醇的知识内容，构建“乙醇和醇类的性质研究”教学单元，探讨基于学科大概念进行单元整体教学设计的路径。

一、单元整体教学主题构建

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“《课程标准》”）对“乙醇和醇类的性质研究”的要求如下。

必修阶段：（1）以乙醇为例认识有机化合物的官能团。（2）认识乙醇的结构及其主要性质与应用；结合典型实例认识官能团与性质的关系，知道氧化、加成、取代、聚合等有机反应类型。知道有机化合物之间在一定条件下是可以转化的。

选择性必修阶段：认识醇的组成和结构特点、性质、转化关系及其在生产、生活中的重要应用。

笔者查阅鲁科版、人教版教材，发现二者在必修阶段都将乙醇作为与生活密切相关的有机物，设置的知识内容主要包括乙醇的物理性质、化学性质、组成、结构及羟基等。在选择性必修阶段，人教版教材侧重基于官能团角度学习物质性质，鲁科版教材侧重基于有机物的结构研究物质的相关性质和反应类型。从认识角度和方式来看，学生认知的结构层次需要经历从具体物质层面提升到化学键层面的过程，因此，在教学过程中，教师需要搭建台阶，帮助学生认识结构与性质的联系。结合必修和选修阶段醇类知识在教材上的呈现，笔者构建“乙醇和醇类的性质研究”教学单元，既在知识上保持连续，又在认识方式和角度上逐渐上升，最终形成研究有机物化学性质的一般思路，这可为学习其他有机物提供借鉴。

二、单元整体教学背景分析

《课程标准》对选择性必修阶段醇类的学习要求是基于必修阶段的学习要求“认识乙醇的结构及其主要性质与应用”提出的，可见醇类知识的学习能够丰富学生的认识对象。学习醇类知识，学生需要通过操作与醇类性质相关的实验，观察并思考相应的实验现象和过程，进而完善对醇类性质的认识角度。另外，与之前的烷烃、烯烃以及之后的醛、羧酸相比，醇类是化学性质比较丰富的一类物质，其反应过程中涉及的断键情况也相对复杂，且对于完善有机物反应类型和组成结构这两方面的认识方式和认识角度有着重要意义。因此，重构“乙醇和醇类的性质研究”教学单元，通过对具体的事实、概念进行抽象概括和思维加工活动，可以形成知识间纵向向上的联系，获得“物质的结构决定性质，物质的性质决定应用”学科大概念。而在学习过程中获得的研究有机物性质的一般思路，则可用于指导后续学习醛、羧酸等其他类别物质，这是知识纵向向下联系的过程，也是促进学生将知识转化为能力的重要途径。

三、单元整体教学框架设计

选择一个具有统摄性的学科大概念作为主题，使之成为单元知识内容整合架构的支撑点，对于整合教材中较为零碎的课时知识内容，构建学科主题单元知识脉络具有较为重要的意义[4]。在鲁科版、人教版教材中，必修阶段和选择性必修阶段对乙醇相关知识分别作了介绍，因此，对于选考化学学科的学生而言，教师可基于化学学科大概念的视角将这两部分内容进行单元整体设计。笔者根据《课程标准》的要求重新划分了学习内容，选定单元教学主题，并对主题内容进行了相应的课时划分，设计框架详见图1。

图1 基于学科大概念的单元整体教学设计框架

四、单元整体教学目标确定

学科大概念视角下的单元整体教学目标制订要基于学情分析，基于《课程标准》对学科知识内容和学生学科核心素养水平发展提出的要求。在“乙醇和醇类的性质研究”单元目标的确定过程中，笔者充分结合《课程标准》对学习单元内容提出的要求，从知识层面、能力层面和核心素养发展及目标水平进阶层面制订单元整体教学目标和评价目标[5]，详见表1。

表1 “乙醇和醇类的性质研究”单元整体教学目标设计

五、单元整体教学情境创设

学科大概念统摄下的单元整体教学需要创设真实的问题情境作为教学活动的起点，让学生在单元教学情境中进行小组协作式学习，开展探究式学习活动，逐步培养和形成学生的关键能力和必备品格[6]。例如，在“乙醇和醇类的性质研究”单元教学中，教师可根据单元整体设计的课时划分，以能力发展为导向创设教学情境，单元整体设计教学情境线和能力发展线详见图2。

图2 单元整体设计教学情境线和能力发展线

六、单元整体教学任务设计

学科大概念统摄下的单元整体教学需要借助创设多样化的学习活动引导学生进行科学探究，同时基于真实的问题情境和《课程标准》的要求设计教学任务，采取任务驱动的方式让学生在活动体验中完成任务，让学生在问题解决中实现单元教学目标[7]。例如，在“乙醇和醇类的性质研究”单元教学中，笔者围绕相关教学问题设计如下单元课时教学任务。

【课时1】乙醇的性质研究

问题1：乙醇有哪些物理、化学性质？

问题2：如何设计实验验证乙醇的化学性质？

问题3：乙醇为什么具有这些性质？

任务1：请你阅读所给资料卡片（略）并结合生产、生活实际梳理乙醇的物理性质，并预测其可能具有的化学性质。

任务2：请你根据预测选择合理的试剂验证乙醇的化学性质（设计实验方案—预测实验现象—动手实验—完成方程式）。

任务3：请你对比乙烷、乙醇的结构，分析乙醇能在人体内先转化为乙醛，再转化为乙酸，最终转化为CO2和H2O的原因。

【课时2】乙醇的结构研究

问题1：乙醇在与金属钠反应和催化氧化反应中会断裂哪些化学键？

问题2：乙醇中哪些化学键容易断裂？为什么？

问题3：请你从化学键视角分析结构，预测性质。

任务1：请你从化学反应实质（断键、成键）角度分析乙醇能与金属钠反应、乙醇能发生催化氧化反应的原因。

任务2：请你从化学键角度分析乙醇的结构，并梳理分析有机物结构的认识思路。

任务3：请你结合资料卡片（略）和实验事实继续分析乙醇的结构，标出可能断键的部位，并说明反应类型。

【课时3】醇类的结构及性质研究

问题1：醇类片段中可能断键的部位有哪些？

问题2：从结构角度预测醇类可能具有的性质，设计实验验证。

问题3：视黄醇为什么具有如此多的功效呢？

任务1：请你分析所给醇的结构片段，标出可能断键的部位，并说明理由。

任务2：预测性质，小组交流，组长汇报并说明依据。

任务3：在分析了视黄醇的关键结构片段，预测并论证了视黄醇的性质后，你觉得这些性质可能体现视黄醇的哪些功效？

七、单元整体教学评价实施

学科大概念统摄下的单元整体教学在实施相关教学活动后，需要基于单元教学目标的预设、生成及实施效果进行评价。评价内容应包括学生在教学活动中的学习体验方式、学习任务完成情况、对学科知识的整体理解、学科核心素养发展等方面。评价方式可以是编制相关评价量表或进行纸笔测验等，目的是引导教师和学生总结分析、获取经验，全面促进教师与学生共同发展和成长。例如，在“乙醇和醇类的性质研究”单元教学中，笔者围绕单元教学设计中的学习任务完成情况设计量表进行评价。

【评价任务】请根据视黄醇的分子结构，结合所学知识推测视黄醇可能具有的性质，并设计实验方案验证其性质。

视黄醇：

【评价量表】详见表2。

八、单元整体教学效果与反思

通过聚焦“物质的结构决定性质、物质的性质决定应用”学科大概念，笔者对乙醇和醇类的性质相关内容进行学习单元整体设计与实施。在实施过程中，笔者发现以学科大概念为统领进行单元整体教学设计，能充分关注知识之间的纵横关系，多角度促进学生的能力发展：横向上可关注到有机化学中不同知识在形成过程的相通之处，这有利于培养学生迁移已有知识解决实际问题，进而生成新知识的能力；纵向上可对具体的事实、概念进行抽象概括等思维加工活动，形成知识间纵向向上的联系，并从中获得更有普遍意义的学科概念，实现知识的拓展和知识结构的构建，这能促进学生将知识转化为能力，提升学科核心素养。

另外，学科大概念统领下的单元整体教学设计对于化学教师的知识体系和认识高度都提出了挑战，而每位教师都是根据自身对大概念的理解来引导学生进行知识构建的，因此，教师要加强自身的化学专业素养建设，完善自身的知识结构和认识深度，这样才能够提升大概念单元整体教学的高度。同时，学科大概念统领下的化学单元整体教学对于学生的抽象思维能力和整合重组能力提出了较高要求，对于基础和能力较弱的学生来讲难度比较大，尤其是要将不同章节、不同模块的内容进行整合统一。因此，教师在创设学习活动时要降低问题的坡度，通过对问题进行铺垫和启发，引导学生循序渐进地构建大概念[8]。

总之，基于学科大概念的单元整体教学，既能有效地将碎片化学科知识进行结构化设计，整体把握知识间的联系，又能促进学生对知识的深度理解和迁移应用，全面发展学生的学科核心素养。实践表明，它对课堂教学方式的变革和发展有着较为重要的意义和价值。□◢