大概念视域下对中学化学作业设计的研究*

庞 璐，彭 菊，金 钟，2，赵丽凤**

(1.喀什大学，新疆 喀什 844008；2.南开大学，天津 300071)

过去，教学偏重学科事实为主的知识体系，这种“事实覆盖型知识体系”无法培养学生对学科的理解，或者充其量只是发展表层而幼稚的理解[1]。教师期望大量练习可以快速提高学生化学习题正确率。学生没有深度探究化学本质的学习体验，浅层学习使得学生无法自主将课堂知识迁移到现实生活中。离开学校这个环境后，没有生活价值的化学知识会被遗忘，学生将知识“还”给老师。

为深化新时代基础教育课程改革，中共中央办公厅、国务院办公厅在2021年7月印发《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》，要求减轻学生在义务教育阶段过重的作业负担、校外培训负担，促进学生德智体美劳全面发展。“行是知之始”，信息时代的化学教师需要重新思考作业要“减什么” “怎么减”。

1 研究源起

工业时代的教学强调经过分科拣选和浓缩的专家结论，由学科专家整理汇编成册后，通过教师传递给学生，较少人注意到这些专家结论对学生解决实际问题时起多大的支撑作用[2]。信息时代的知识呈指数型增长，过时的教育方式可能造成学生化学学习兴趣的散失，教育的先导性要求化学教师反思什么知识最有价值。信息时代教育的终极目标就是让学生将来能够创造性解决真实情境下的综合问题，培养学生新时代个体与社会发展所需的“专家思维能力”与“复杂的交往能力”[3]。专家通过大概念将知识组织起来，大概念具有典型的专家思维特点，体现专家对研究对象的认知深度[4]。

化学产品充斥于生活方方面面，社会的进步离不开化学前沿研究的支持。在信息时代，人们需要懂得如何理性地鉴别信息，科学地分析禁塑、化学与食品安全(如防腐剂、着色剂)等社会化学议题，增强化学在社会领域的影响力。正如珀金斯所言，“基础教育应当塑造业余的专家，而非强求专业知识[5]。”这意味着新时代教师任务由传授事实知识转向构建学生化学思维，培养学生大概念，使得学生像化学专家一样批判性思考社会化学问题。

以往，教师过分关注学生学习成绩，批量的“题海”就是教师的秘密武器。“题海战术”强调化学知识的机械记忆，学而不悟的浅层学习(图1)阻碍学生对学科本质的深度理解，限制学生化学学科核心素养的发展。一部分学生在认真完成大量化学习题却还是学不好的心理负担下害怕学习。在后续化学教学中发现，这部分学生的学习内驱力下降，学习态度散漫，甚至沉陷“学不好-害怕学习”的恶性循环。如此压抑的心理暗示，严重打击学生的自信心，极大地损伤学生的身心健康。

图1 作业学习浅层化的由来

虽然学生囫囵吞枣记住大量答案也能答对试题，但是缺少真实的问题解决体验，致使学生难以感知化学知识的生活价值，难以迁移学校知识去解决日常实际问题。随着时间的推移，学生逐渐忘记死记硬背的推理过程，未经系统训练的化学思维失去活性，这难以满足学生个人、社会发展的需要。因此，双减下化学教师通过“减少”机械记忆的作业来“减轻”学生学习负担，通过引导学生建构以大概念为核心的化学概念框架，促使学生适应新时代的变化。

2 大概念的内涵

所谓大概念，就是对于学科学习非常重要的观念表述，在学科学习中处于中心地位，能将各类学科理解关联为连贯的整体。大概念使我们将学科视为连贯的概念集合[6]。大概念具有真实性、统摄性、生活价值等特质。真实性是指大概念是由具体问题抽象而来，到迁移解释、解决具体问题中去。大概念的统摄性利于学生构建以大概念为中心的复杂的化学概念网状框架，而且具有生活价值的大概念在现实生活中被学生反复应用与完善。这样的心智结构可以让学生合理归档无限的化学知识，使学生学以致用，受益终生。

在教学中，要想理解知识陈述惟一的方法是把握该陈述想要回答的问题[7]。能否把知识变为能力取决于知识能否变为学生自觉积极的认识方式[8]。信息时代强调，人应该具有不为人工智能所替代的素养，即适应难以预测情境以及创造性解决真实问题的能力与品质。因此，大概念是学生归纳多样的具体问题后构建的复杂认知结构，并且大概念在学生迁移应用中被进一步修正补充。而学生在探讨化学知识背后的本原问题中，掌握问题的认识方式，发展自身的化学学科核心素养(图2)。

图2 大概念关系图

3 大概念视域下的化学作业

尽管学科核心素养指向可迁移性问题，但是它自身却没有形成可迁移性的举措。大概念所具有的网状特性和可迁移性恰如其分地让学科核心素养扎根于具体的实践之中[9]。迁移是指人们应对新问题时动态地创造联想。迁移包括低通路迁移、高通路迁移，而高通路迁移才是人们达到创新的根本。低通路迁移是基于相似问题间的简单关联。“题海战术”就是学生通过反复练习从而熟记各种化学题型的“解法”，这并不指向学生终身素养，学生不会灵活转变知识结构去迎接复杂的现实生活挑战。

高通路迁移是一种持续形成的具体问题和抽象原理相互错综的，具有实际意义的深度迁移过程[10]。大概念就像机器里的关节，能灵活地将化学知识组块拼接起来。具备大概念的学生，能巧妙地将零散、琐碎化学经验、事实、原理关联起来，并调动自身元认知能力，自主组装具体问题解决模型去应对实际生活中不同事务。因此，大概念视域下的化学作业是高通路迁移。与过去作业观相比(图3)，大概念视域下的化学作业是学生自主迁移大概念创造性解释、解决实际问题的过程，并且学生通过反思化学作业，对大概念作进一步补充修正。大概念统领下的化学作业不仅助于学生将繁杂的化学知识结构化，还培养学生将学校知识独立迁移到现实生活的能力，切实发展学生化学学科核心素养。

图3 作业观对比图

双减提倡“少而精”的学习，并不是减少化学作业的知识容量，而是围绕大概念设计化学作业，充分发挥大概念的育人功效，增进学生对化学的本质性理解。大概念与化学作业是相辅相成的关系，大概念视域下的化学作业设计回答双减后作业“如何减”这一问题，至此化学作业改革具有了方向性的指引。

4 激发作业育人活力，发展学生大概念

4.1 化学教师理解大概念的内涵是作业设计的前提

首先，大概念是化学学科核心素养的抓手。化学教师需要清楚大概念视域下的化学作业以培养“完整的”人为目标。部分教育者没有透彻理解育人目标，作业设计仅聚焦基础知识的领会，轻视学生思维、情感、审美等方面的栽培，忽视作业全面育人的价值，致使作业衰变为学生成绩的“服务器”[11]。训练识记性知识、技能不是作业唯一功能，基于大概念的化学作业以化学单元主题为载体，从思维、审美、文化等多层面调动学生主观能动性，协同发展学生知情意行。多角度育人的化学作业才会改变作业沉闷氛围，激发化学作业育人活力，促进学生大概念的发展。

其次，支持大概念的具体案例越是丰富多彩，其可迁移性也越大[12]。化学教师需要平衡各类化学作业的设置，稳固学生大概念。习题类作业不一定毫无用处，反之，开放性作业也不见得大有作为。化学教师要精准把握各类化学作业的育人特征，综合考虑学生认知发展水平与学校资源，有机组合各项作业。多样化的化学作业能“完整地”培养学生，不仅满足每个学生个性化的发展需求，也有助于学生构建与提升大概念，有效培养学生的化学学科核心素养。

4.2 保持化学作业与生活的联系

大概念强调问题的情境化以及知识的生活价值，化学作业保持与生活的紧密联系才能培养学生大概念，实现学生“社会化”转变。化学知识只是孕育化学素养的载体，知识在情境中才会转化为素养，盐只有溶解才能被人吸收，知识去情境化的后果是文字变成抽象的符号，人们难以理解知识的真正内涵[13]。

化学教师需重视化学单元习题的生活情境编排，让学生在“生活”中学习化学。化学教师还需精心设计实践探究类、文献查阅类等开放性作业。实践探究类作业能很好突破“书本世界-实际生活”的壁垒，培养学生交往能力，强化学生解决现实问题的化学思维方式，进而发展学生大概念。文献查阅类作业着重栽培学生捕获、剖析以及加工信息能力，该类型作业冲破课堂时空限制，扩展学生视野，提升学生信息素养。

为了降低长周期的开放性作业的难度，化学教师可设置详细的任务表(图4)，这不仅易于学生开展探究活动，还利于化学教师及时跟进学生研究进展。并且工整的任务表也助于学生形成条理清晰的探究思路与严谨的行文格式，这是未来高素质人才必备的基本技能。即使开放性作业没有教师监督，细致的任务表仍然可以促使学生主动查询资料，分析问题，敢于质疑并提出合理假设。学生在开放性作业中扩充自身的认知，在交流输出中深化对大概念的理解。

图4 氮肥的实践探究作业

4.3 评价化学作业并及时反馈

大概念教学注重学生反思能力的培养，学生透过反思不断精进大概念层级。化学作业的合适的评价与及时的反馈不仅能有效地调动学生学习反思的积极性，还有利于化学教师优化教学过程，教学相长，完美契合教与学。

首先，教师要根据化学作业目标与性质合理设计化学作业评价量表。例如，实践类作业侧重过程性评价，评价学生应对真实情境的复杂问题时表现出来的能力。教师还要及时批改化学作业，了解学生真实学情。但是批改作业量大，严重耗费化学教师精力，为之影响课堂效率是得不偿失的。故而，作业评价的形式可以多样化，作业评价的主体可以多元化，采用组间互评、教师面批，进行学生自评、他评等多途径收集实现预期大概念培养成果的证据。这样的化学评价不仅有效地降低化学教师的工作量，提高教师工作效率，还能激活学生反思意识，提升学生元认知能力，发展学生大概念。并且，化学教师还可以在每次作业批改时，重点关注两位不同层次的学生，详细记录学生学习情况，调整教学过程。一段时间后，化学教师就能整体把握班级学情，在促进教学循环发展的同时缓解教师工作负担。

其次，化学教师的及时反馈，答疑解惑，可以提高学生反思动力，提升学生对大概念的理解。阻碍学生学习的认知要素主要是概括抽象化学现象与归纳化学知识能力欠缺、定量思维模型缺失、认知负荷过重和技能自动化程度低等[14]。化学教师剖析作业可以发现导致学生学习困难的认知因素，而教师适时的反馈与答疑才是进阶学生概念的关键。并且，教师的反馈应是具体的，要易于学生理解与调整大概念，否则反馈就没有任何意义。同时，教师可以利用大数据媒体实现精准评价与即时反馈，推动教学生态的循环运转。例如上海长宁区运用教育数字化技术给各个学子设立跨学段的电子发展名片，其有助于教师准确掌握每位学生真实学情[15]。

此外，化学教师需要传授学生错题订正技巧(图5)，定期检查学生化学作业订正情况，带领学生回顾错题。或者化学教师挑选典型错题，整合成周作业，进一步反馈学生的知识掌握程度，从而营造积极纠错的化学学习氛围，提升学生反思水平，加深学生对大概念的认识。

图5 错题分析框架

5 结束语

以大概念为主线的化学作业就是培养学生面对充满不确定的真实情境时，快速整合信息，并灵活运用化学知识、思维、模型解决复杂现实问题；促使学生意识到知识的本质价值，能对全球气温变暖、环境污染等社会议题做出科学的判断。在能力和动力的双重驱动下，学生即使脱离教师的“扶持支架”也能应对信息时代的社会变化，成长为可持续发展的新时代公民甚至化学家。

化学教师应关注作业设计的“质”而不是紧盯作业的“量”，控量增质，从而增强大概念视域下的化学作业育人活力，发展学生化学学科核心素养，在减轻作业负担的同时缓解家长对“双减”的担忧。