信息技术赋能单元教学

周业虹　靳莹　刘淑霞　张光

为促进化学教师专业化水平提升，发展学生的化学学科核心素养，通过大单元设计来探究中学化学教学评一体化的常态化教学策略，笔者依据《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》，遵循大单元教学、任务群学习的思路，借助信息技术构建教學评一体化的创新模式。在实践探究过程中，教师参与线上与线下、传统课程与网络课程、统一与自主相结合的立体跟进式研修活动，有利于促进学生认知结构化水平不断提升。教师从基于知识关联到基于认识思路，再提升到基于核心概念，进而向发展学生化学学科核心素养转化，有利于激发他们学习原动力，实现立德树人的育人目标。

一、以数字化促进大单元视角下化学教学评一体化是实现育人目标的良方和突破口

笔者深入学校调研，发现中学化学课堂教学存在以下问题：一是在教师“教、评”方式上，仍存在注重繁杂的碎片化的知识点记忆、关注内容细节讨论等问题；二是在学生“学、评”方式上，存在迁移应用、思维能力薄弱等问题，表现在“被动学、死记知识点、练题海、抄答案、重分数”上；三是信息技术辅助“教学评”与“研修”，提高了组卷、评阅、课件展示交流效率，但教学与信息技术融合深度不够。这些问题如果得不到解决将影响现行课程标准的落实。《普通高中化学课程标准（2017年版2020修订）》倡导，“依据化学学业质量标准，评价学生在不同学习阶段化学学科核心素养的达成情况，积极倡导教、学、评一体化，使每一个学生化学学科核心素养得到不同程度的发展”^[1]。《义务教育化学课程标准（2022年版）》倡导，“基于大概念的建构，整体设计和合理实施单元教学……教师应注重基于大概念来组织单元教学内容，发挥大概念的统摄作用”^[2]。

笔者登录知网查询有关“化学教学评一体化”“化学大单元设计”的论文，将可借鉴的主要观点总结如下：

（1）从课程到课时进行系统的学科整体规划设计，使思维“显性化”为进阶式提升的认知模型；

（2）从主题单元到课时教学要有明确且具体的阶段性教学目标、评价目标、学习任务与评价任务，设置不同认知层级的真实问题情境，采用最优化教学策略；

（3）从简单到复杂、从低水平到高水平、从新手到专家，以学习进阶统整的螺旋式提升设计，促成教、学、评的一体化，提高教学效率。

知网平台上有关“信息技术”+“化学单元教学”或“信息技术”+“化学教学评一体化”的研究文献数量有限。新课改要求教师“增进化学学科理解”“教学评一体化”“强化信息技术与化学教学的深度融合，促进教师教学方式和学生学习方式的改变”……但在实施层面仍存在困难：一是可以示范借鉴的相关案例非常有限；二是各级平台资源繁多，难以有效融合为教师专业成长赋能。

为改变上述现状，突破难点，笔者将着力探索如何发挥信息技术的优势，助力中学化学大单元设计与实施，为研修助推“评”嵌入“教与学”的全过程赋能。

二、中学化学大单元教学设计教学评一体化内涵

笔者从课程视角设计教学，以发展学生核心素养，聚焦大概念的统摄作用，建构由整体到局部再到整体的知识结构化的认知模型，助力学生自主学习和可持续发展。同时，按照逆向设计原则与思路进行单元设计，设置驱动任务关注学生自主输出的体验过程，促进学生深度理解和学习。这种教学模式下，“教”“学”“评”三个要素协同互促，其中“学”为本，基于大单元结构化设计的“教”决定了“学”的有效性，“教”与“学”的全程均对应跟进嵌入定性与定量、传统与信息相融合的“评”的调控，形成促进学生深度学习、思维进阶良性迭代提升的闭环。

笔者以初高中四个年级化学核心内容涉及的大概念、大观念为载体，首先，在“教学评一体化”实践前，筹划好四件事：一是明确“中学化学大单元设计”学习目标，分解转化程序；二是设计跟进中学化学大单元教学评一体化评价量规体系；三是构建“中学化学大单元设计教学评一体化”整体设计思路；四是整合“中学化学大单元设计教学评一体化”思维进阶发展框架。然后，根据教师教学特长，按化学核心主题从初中到高中、从必修到选择性必修，分工探索教材自然大单元、纵向重组大单元、按主题跨年级跨学段异构或项目式的学习单元设计。最后，深度融合信息技术进行教学评一体化实践，构建螺旋式的、层级发展的、系统的、单元结构化的整体教学设计案例库和配套资源体系。

总之，教师应坚持教学目标素养化、教学内容任务化、教学活动多样化、教学情境真实性相统一等原则，将“大单元设计”呈现于教学评一体化过程中。

三、信息技术赋能中学化学大单元教学设计教学评一体化研究与实施

（一）研究模型的构建

笔者以天津市基础教育智慧网络平台为载体，以“中学化学大单元教学设计教学评一体化实践研究”为抓手，共研共建共享学习空间网络课程资源，构建了研究模型（如图1）。

环节1：分解目标，即研读课程标准，明确单元及其课时学习目标的分解与转化程序。

环节2：确定评价标准，即细化评价维度及其标准，设计观察教、学、评量表，设计大单元教学一致的评价模型，构建评价量规体系。

环节3：设计流程，即采用逆向设计策略，厘清大单元教学评一体化整体设计思路，设计大单元教学流程。

环节4：分层设计，有序实施，即构建中学化学整合思维进阶发展框架（模型），满足不同学段学生学习进阶和认知发展的需求。

环节5：折叠时空，助力团队合作，动态迭代，更新资源，即教师组成学习成长共同体，选择合适的评价量表和策略，针对自己擅长的单元教学，结合平台资源与数据反馈，进行从整合到融合到契合线上线下多种方式的研磨、试讲与完善，跟进立体研修，逐步建立可推广的典型案例库和较系统的区域优质资源体系，动态迭代推动区域各校在化学学科课堂教学层面的深度研究和教师专业能力提升，达成发展学生核心素养的目标。

（二）研究实践的历程

1.数字化支撑课题调研与分析，破解关键问题为教研导航

我们依据各自承担的研究任务，分别运用“问卷星”软件，录入事先编制好的相关调查内容，利用微信以二维码或链接等方式发放到调研对象群，在软件后台收取作答数据。对于显示作答时间很短的问卷，判定为无效问卷并剔除。笔者汇总有效问卷数据，并对调查问卷信度、问卷结构效度检验适合提取信息后，进行数据分析，适时调整研究方向。

（1）数字化支持“单元复习教与学”调研与分析。单元复习课设计是教师大单元设计实施的缩影。学生对高中三年化学的习得层次进行自我评价，对教师评估教学效果有一定的借鉴价值。笔者专门对教师化学单元复习课教学方法、学生三年高中化学习得的层次分别进行问卷调查，数据分析如图2所示（有效问卷分别为1 000份、2 599份）。

由数据图可以得知，对于单元复习课设计，教师普遍偏重两种复习方法：浓缩课时内容进行简单加和复制式复习；以练习题加答案讲解式复习讲评。学生上完高三一年的复习课，20%的学生没学明白，52%的学生能解决熟悉情境下的相关问题。教师引导学生在学习中，特别是在单元复习中，自主思考，深度互动，提升解决陌生情境下实际复杂问题等能力尤为重要，这将是本课题案例研究的着力点和突破点。

（2）数字化助力“知识结构化”“大单元设计”“教学评一体化”调研与分析。提升学生化学知识结构化水平是破解化学学科知识碎片化症结的关键，是设计并实施大单元教学的有效策略，是发展学生化学学科核心素养的重要途径。黄娜、王树莹两位教师分别以高中“化学反应与电能”^[3]“化学反应速率与化学平衡”^[4]单元为例，设计问卷探查并研究学生对该部分“知识结构化”的认识情况、区域高中化学教师“大单元设计”“教学评一体化”的实施情况。她们结合数据分析报告得出结论：学生知识结构化学习水平亟待提升，而教师普遍对“大单元设计”认识不清晰、操作存在困难，对“教学评一体化”认识不深、实践不多，评价方式单一，缺乏系统性的指导等。因此，有必要指导教师根据学情确定恰当的评价目标，采用多元的评价方式对学生进行多角度评价。我们基于此明确个人在总课题研究中的分工。在明确“大单元”的类别及其大小后，按由小到大、由易到难、由熟悉到陌生的顺序，将其分为三类：一是基于教材自然单元或自然章节的内容，进行符合学生认知逻辑的学习单元设计；二是基于某专题线索的重组单元的内容，进行旨在提高学生高阶思维水平的学习单元设计；三是基于某情境主题单元的内容，进行同单元跨年级跨学段异构的学习单元设计。第一类具有普适性，第二、三类具有挑战性。教师根据各自实践经验与擅长，選择单元作为自己或集备组研究对象，提供参考评价方法和评价量表，引领化学教师提升自身知识结构化水平，推进教学评一体化的探索。

2.数字化赋能典型案例设计与实施，催化研究成果转化

（1）借助人教智慧教学平台，促进基于教材单元设计的教学评一体化。教师基于教材自然单元开展具有普适性的教学设计，深度融合应用人教智慧教学平台及其丰富且交互性强的资源，不仅能展现教师的教学特色和风格，而且能为学生拓展学习时空，满足学生的个性发展的需求^[5]。

笔者以人教版教材为载体，将中学化学各个模块，按教材章节顺序，依照大单元设计流程（如图3），应用人教智慧教学平台资源，进行教材自然单元教、学、评各环节的设计与实施。具体流程：首先，研读课标，理解其与教学的关系，有序将课程目标分解与转化，确定符合学生各阶段认知水平的学习主题和学习目标，预先搭设与主题相关的大概念及其层级关联的子概念认知平台，引领学生“将去哪（找方向、定目标）”；然后，基于学生感兴趣的、贴近学生需求的真实情境，适时应用人教智慧台搭载的视频、立体示意图、微观结构模型、拓展阅读资料、习题讲解与分析等资源^[6]，开展适切的学习活动，调动学生心理能量，搭建从学生认知起点到目标的核心问题支架，帮助他们拆解认知角度，优化认知思路。从思考教师提问到自主质疑、合作、探究完成富有挑战性的驱动任务过程中，学生深度体检并解决“怎样去（怎么办）”的问题。评价任务贯穿学生学习的全过程，教师开启多元化评价，为学生的学习导航，不断跟进反馈让学生及时明了自己“正在哪”。从宏观到微观、从定性到定量、从静态到动态诊断学生学习需求，教师调整教学，发挥调节回路功能。在上述角色互动、洞察反思过程中，教师适时板书，起到增强回路作用，力求达成让学生成为自觉深度学习的主人的目标。

教师将上述系列资源分享至市区智慧平台云端。每章节课时课件可嵌入人教智慧教学平台个人备课系统。每位教师可根据本校（班级）学情，自如切换课件和电子教材资源，实现不同教学班同伴间同课异构的教学评一体化的优秀案例探索实践。这些做法对单元复习课教学特别适用。以“化学反应速率与化学平衡”全章复习课教学设计为例，教师将课件导入系统，根据学生认知需求，适时切换到本单元各节中核心概念如与“反应历程”“反应速率”“反应限度”“反应方向”相关的资源，也可使用“搜索”工具，快速跳跃到必修教材相关衔接点，有效引导学生关联贯通不同模块单元同一核心大概念的内涵与外延，促进学生知识结构化水平的提升，有效提高“学”的品质。

（2）利用手持技术，优化基于化学实验专题单元设计的教学评一体化。课标要求增加数字化实验、定量实验，让学生从定性与定量结合视角收集证据，学会定性分析和定量计算并推导出合理的结论，具有定量研究的意识，体会、认识技术手段的创新对化学学习的重要价值，培养严谨求实、勇于实践的科学态度。例如，教师冯雯利用手持技术开展了高三元素化合物（以Na₂CO₃、NaHCO₃为例）复习课教学^[7]。在该实验专题单元设计中，为揭示它们与盐酸反应顺序机理，教师利用pH传感器，得到了3个对比实验数据采集图（如图4至图6）：图4为向Na₂CO₃溶液中滴加稀盐酸反应曲线；图5为向盐酸中滴加Na₂CO₃溶液反应曲线；图6为向c（CO₃^2-）和c（HCO₃^-）相等的混合溶液中滴加盐酸反应曲线。学生对比图像，可轻松理解CO₃^2-与HCO₃^-分别与H⁺结合顺序及其反应本质。

又如，教师王旭达借助手持技术探究化学反应原理中部分抽象的核心概念实验专题单元设计与教学评一体化实践^[8]，应用控制变量的方法选择不同的传感器，开展“浓度对化学平衡的影响”和“钢铁吸氧腐蚀原理”的实验创新，引导学生结合理论，进行预测、对比观察、捕获新证据。在获取数据、对比数据、观察图形过程中，学生从“感性”走向“理性”，从定性思考到定量分析到反思评价，从关注现象到深入剖析，揭示化学反应原理的本质，增进对化学学科知识的理解。此举提升了学生的证据推理能力与模型认知水平、科学探究素养和创新意识。

（3）融合信息技术，推进基于情境主题单元设计的教学评一体化。教师基于主题开展单元设计具有一定的挑战性，该方法适用于融合信息技术的复习课（对自然单元内容进行重组再设计）。例如，教师可以CO₂为载体，以“碳中和”为大单元情境，以“助力碳中和”为主题大任务，开展大单元设计教学评一体化研究与实践。具体做法如下：①确定从初中到高中必修、选择性必修、高三复习等各阶段学生认知发展进阶的角度和单元知识载体内容的大小，根据学情进行组合；②从“物质类别单维”到“化合价与物质类别二维”到“整合反应调控多维”再到“从我做起助力碳中和”引导学生思维进阶；③恰当融入初、高中课标倡导的低碳行动绿色化学思政元素，嵌入关联的必备知识和驱动任务，开启碳中和探秘之旅，实施教学评一体化，让学生在学中做、真做事的过程中提升关键能力。

教师汤海燕设计了化学反应速率与化学平衡单元整体教学思路（如图7）。

对于前四节共8课时，教师基于自然单元设计教学内容，这是整理本章知识与提升课时主题设计的认知基础。“基于真实化工情境的速率平衡复习课”（扫码看视频）课例中，教师设置CO₂转化为甲醇的真实情境，引导学生迁移知识解决陌生复杂的实际问题。该方法亦可拓展用于高三主题单元复习课教学，课时量可根据学生认知情况灵活调整。具体设计如下。首先，总览碳中和探秘之旅的导游图：依托碳中和这一真实大情境，从多吸收和少排放两个大任务视角，明确研究方向；然后依次围绕三大核心问题，即“如何吸收CO₂”“如何当液态阳光项目工程师”“氢能如何开发与应用”，开启三个环节的探秘之旅，一是头脑风暴“碳吸收”，巧用价类化碳为宝，二是聚焦任务“碳转化”，角色扮演真调控，三是寻根溯源“碳排放”，模型应用探氢能；最后跟进提高学生“价类观”“平衡观”“能量守恒观”“绿色化学观”核心大观念的认识水平，从课前预习到课中探索再到课后长短作业相结合，持续从“物质转化认识水平”“综合調控反应水平”“绿色化学内化于心外显于行动”等层面或角度对学生化学学科核心素养发展水平进行诊断与评价。

3.数字化助力教师立体研修，迭代更新区域常态化教学优质资源体系

笔者充分利用基础教育资源公共服务平台，发挥信息技术优势，围绕该课题研究核心目标，在平台“学习空间”创建“河西化学研修”和“中学化学大单元设计教学评一体化实践研究”网络研修课程，分别服务于全体教师常态化教学研修和课题组成员自主课题研究。这样做有两方面好处。一方面能将折叠时空的网络课程快速传递到一线支撑常态化教学，随时随地随需自主选择、扩大学习空间；同时能跟进日常校本研修和片区研修，完成共性的、较易进行的课题拆解研究任务，分阶段交流，展示实践成果，赋能全体教师专业化成长。另一方面，课题组成员在“中学化学大单元设计教学评一体化实践研究”课程平台跟进深度自主研究，针对分工研究的课题方向，予以精细指导、互促互进，同时利用平台自带评价系统及其他信息技术助力研究活动有效推进。

总之，在中学化学大单元设计过程中，提出有效的中学化学教学评一体化的实施策略，能够推动基于中学化学大单元设计的教学评一体化并实现常态化。在实践研究过程中，借助信息技术实施线上与线下、传统与网络课程、统一与自主相结合的立体跟进式研修，有利于发挥骨干教师的辐射引领作用，提升区域教师专业化水平，从而广泛促进学生认知结构化水平不断提升。从基于知识关联到基于认识思路，再提升到基于核心概念，进而实现向化学学科核心素养发展的转化。教师按照这一思路开展数字化教学能够激发学生的内在驱动力，促进学生化学学科素养发展，达成立德树人的育人目标。

注：本文系中国教育学会2021年度教育科研一般规划课题“中学化学大单元设计教学评一体化实践研究”（课题编号：202112000803B）的阶段性成果。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准：2017年版2020修订[S]，北京：人民教育出版社，2020.

[2] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准：2022年版[S]，北京：北京师范大学出版社，2022.

[3] 黄娜.促进知识结构化的高中化学大单元教学现状及案例研究——以“化学反应与电能”为例[D].天津：天津师范大学， 2023.

[4] 王树莹.高中化学大单元“教、学、评”一体化的设计与实践研究——以“化学反应速率和化学平衡”单元为例[D].天津：天津师范大学，2023.

[5][6]周业虹.应用人教高中化学数字教材教学的研究与实践[J]，中学化学教学参考，2022（7）：41-44．

[7]冯雯.手持技术在高三元素化合物复习课中的应用——以碳酸钠、碳酸氢钠为例（全国第六届实验说课）[EB/OL].（2018-11-30）[2023-7-12].https：//syzx-edu.com/shuoke/achievement/detail.

[8] 王旭达，英华，李海鹰.借助传感器探究化学反应原理的教学评一体化单元教学设计[J].中小学数字化教学，2022（10）： 13-16.

（作者周业虹系人民教育出版社编审；靳莹系天津师范大学教授；刘淑霞系天津市河西区教师发展中心科研部主任；张光系天津市河西区教师发展中心课程部主任）

责任编辑：祝元志