[摘要]基于学科大概念的单元教学，是一种以学科大概念为核心，充分考虑课表和学情，从真实情境出发，对学生进行学科观念培养的教学方式。这种方式旨在促进学生学科思想的形成，从而对学生进行更好的教学。本文将以沪教版“物质构成的奥秘”单元为例，对聚焦学科大概念的初中化学单元教学进行研究，同时对该教学设计中存在的问题进行深入反思，希望能为初中化学教学提供一定的参考。
[关键词]初中化学,单元教学,学科大概念,教学设计,教学反思
《义务教育化学课程标准（2022年版）》中明确指出需要聚焦学生核心素养发展，培养学生适应未来发展的正确价值观、必备品格和关键能力，引导学生正确的人生发展方向，成长为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。而学科大概念则能够对学科和课程的特质进行体现，与学科核心素养培养具有较为密切的关系。所以在进行教学设计过程中需要将碎片化的课时设计转化为以学科大概念为基础的大单元教学设计，以便更好地培养学生的核心素养。
一、学科大概念的内涵
学科大概念是指能够反映学科本质且在学科中处于中心地位并具有较为广泛的实用性和解释的原理和方法。学科大概念，第一，能够对学科的主要观点和思维方式进行反映，是学科结构的骨架和主干；第二，其能够统摄或者包含大量的学科知识，具有较强的普遍性和对学科知识具有较强的解释性；第三，能够在学科问题的研究和解决过程中提供思想方法和工具，具有较强的迁移应用价值。而在化学学科中，学科大概念是指学生在对化学知识进行深入学习的基础上所形成的对化学的总体认识，通过学科大概念能够对化学学科的本质进行整体表现，并对学科的知识结构进行全面反映，从而展现出学科的学习方式和思维方式，实现对学生进行学科核心素养的培养。
二、基于学科大概念的单元教学设计
基于学科大概念的单元教学设计需要以学科大概念为中心来形成一套单元教学的“教学评”一体化教学体系，通过制定单元目标—围绕基本问题进行单元教学目标架构—确定教学评价依据—制定单元学习活动—进行单元教学评价这样的方式来进行单元教学的设计。下文将以沪教版九年级《化学》第三章“物质构成的奥秘”为例来对基于学科大概念的单元教学设计进行说明。
（一）制定单元教学目标
教学目标的制定是单元教学设计的重要步骤，它有助于明确教育的方向和评估学生的学习成果。在制定教学目标时，需要考虑教学方法的理论依据，并结合具体的单元内容进行详细说明。在制定“物质构成的奥秘”单元教学目标时，可以采用布鲁姆（Bloom）的认知目标分类体系，包括知识、理解、应用、分析、综合和评价六个层次。学生应能够记忆和描述自然界中的物质是由什么构成的，以及科学家是如何发现物质构成奥秘的。学生应能够理解构成物质的微粒的基本特征，如原子和分子的结构。学生应能够应用所学知识，正确地表示物质的组成，例如使用化学式表示化合物。学生应能够分析不同物质的组成，比较它们之间的异同，例如比较元素和化合物。学生应能够综合各个层次的知识，解决相关问题，例如解释化学反应中的物质变化过程。学生应能够评价科学家的研究方法和对物质构成的贡献，以及对不同物质的性质的影响。
在这个单元中，教师的教学目标是通过明确的教育方法，使学生获得对自然界中物质构成的深刻理解，强调原子和分子的核心概念，以及科学家通过实验和研究揭示这一奥秘的重要性。在开始单元时，教师将介绍化学的基本概念，包括物质的构成、原子和分子的概念，以及化学反应的基本原理。学生将深入了解原子的组成，包括质子、中子和电子的作用。教师将通过示意图和模型帮助学生理解这些微观粒子的作用。学生将学习如何使用化学式来正确表示各种物质的组成。例如水的化学式为H2O，这方面的内容涉及了元素符号相关内容以及化合物的命名相关内容。学生在学习过程中能够通过这个单元教学来进一步掌握元素和化合物之间的差异情况，并对其在自然界中的分布有更好的认识。教师将解释化学反应的基本概念，包括反应物和生成物之间的变化，以及如何平衡化学方程式。学生将评价科学家的贡献，例如道尔顿的原子理论和门德莱夫的周期表，以及这些贡献对化学领域的影响。
（二）围绕基本问题架构单元教学目标
在单元教学设计中，围绕基本问题构建教学目标是一种有效的方法。这种方法有助于引导学生思考、探索和解决问题，培养他们的批判性思维和问题解决能力。在“物质构成的奥秘”单元中问题与教学目标设置为：
问题1：自然界中的物质是由什么构成的？
目标1：学生能够理解自然界中的物质是由原子和分子构成的，并能够描述不同元素和化合物的构成。
问题2：科学家是如何发现物质构成奥秘的？
目标2：学生能够分析物质的微观结构，如原子的核和电子云，以及它们对物质性质的影响。
问题3：构成物质的微粒具有什么特征？
目标3：学生能够掌握一些重要的科学家和实验，如道尔顿的原子理论和拉瓦锡的X射线衍射实验，以理解他们的贡献。
问题4：怎样正确地表示物质的组成？
目标4：学生能够运用科学方法，进行简单的实验或模拟，以探索物质的构成。
目标5：学生能够描述原子和分子的基本特征，包括质子、中子和电子的性质和相互作用。
目标6：学生能够比较不同元素和化合物的微粒特征，如质子数、电子排布等。
目标7：学生能够使用化学式和化合价等方式正确地表示各种物质的组成。
目标8：学生能够解释化学式和方程式的意义，以理解化学反应和物质转化的过程。
教师可以设计一个目标为“学生能够使用元素符号和化学式正确地表示不同物质的构成”。通过示范的方式向学生展示如何使用元素符号和化学式来表示不同物质的构成。例如，教师可以写出氧气（O2）和水（H2O）的化学式，并解释每个元素符号代表什么。然后，教师可以给学生一些练习题，让他们尝试编写其他物质的化学式，如二氧化碳（CO2）和氨（NH3）。为了帮助学生理解原子的性质，教师可以引导学生模拟约翰·道尔顿的实验：教师可以使用玻璃管装置来模拟气体反应。学生可以观察和记录不同气体的性质，如氧气和氢气的反应产生水蒸气。通过这个实验模拟，学生将能够理解原子在化学反应中的作用，并将其应用于解释其他化学反应。然后，他们可以分享他们的研究成果，并讨论道尔顿的原子理论对化学领域的重要性和影响。
（三）确定单元教学评价依据
在确定单元教学评价依据时，需要考虑学生的知识、技能和思维能力，确保评价既全面又客观。教师要评价学生能否准确描述自然界中的物质是由原子和分子构成的，比较不同元素和化合物的构成。可以进行课堂小测验，要求学生解释给定化学式代表的物质，或者对比两种不同物质的微观结构。教师还要评价学生是否能运用科学方法，模拟道尔顿的实验或者设计简单实验来探究物质的构成。学生实际操作的实验报告，包括实验设计、数据记录、结果分析，以及实验结论的合理性。评价学生能否分析不同元素和化合物的微粒特征，如质子数、电子排布等。可以开展小组讨论，要求学生以小组形式研究一个特定元素或化合物，然后进行报告并回答提问。
在教学过程中学生将被分成小组进行一项综合性实验项目：选择一个特定元素或化合物，研究其结构和性质，并设计一个小型展示来向其他班级的学生解释他们的发现。这个项目将综合考查学生的知识掌握、实验能力、问题分析和解决能力，以及沟通表达和批判性思维。评价依据将包括实验报告的完整性、组内合作、实验设计的科学性、表达能力，以及对提问的回答。此外，为了确保评价的客观性，将设立一个评价标准表，详细说明每个方面的评分标准，从而保证评价过程的公正性和透明度。
（四）制定单元学习活动
在教授关于原子结构的单元时，可以设计一系列学习活动来帮助学生理解原子的构成和性质。以下是一些与课本知识相关的学习活动，以促进学生的学习。学生可以使用不同的材料和工具制作原子模型，如用果汁盖子代表原子核，用彩色糖纸代表电子云等。这有助于他们可视化原子结构，理解核与电子的位置和电荷。教师可以利用计算机模拟软件或互动模型，学生可以模拟原子核和电子的相对位置和运动方式。这将帮助他们理解电子在原子核周围高速运动的概念。学生可以进行一项实验，比较原子核和电子的质量，使用天平和标准物质来测量。通过此活动，他们可以了解到原子核相对于电子的质量非常大。
学生的实验旅程涉及深入研究原子结构及电性相互作用。静电实验揭示了电荷间吸引与排斥，解释了原子呈电中性的奥秘。通过图形和模型，学生比较原子核与整个原子尺度，深刻理解微小原子核与广阔电子云的对比。电子轨道的稳定性研究进一步揭开原子奥秘，模型与计算机模拟助力描绘不同能级下电子的分布方式。这为理解原子内电子排布与运动方式提供了关键视角。小组研究阶段，学生深入了解科学家对原子结构的贡献。每组选择一位科学家，制作海报或短报告，分享他们的发现。这窥探了原子理论的历史发展，让学生欣赏不同科学家在该领域的独特贡献。这些多样学习活动允许学生以实际操作、模拟和研究方式探究原子结构。通过这些经历，学生更深刻理解原子结构概念，包括电子云高速运动、原子核微小体积和电性相互作用。实践性活动激发学生学习兴趣，促使更深度理解，为其奠定坚实的化学和物理学基础。
三、基于学科大概念的单元教学反思
在进行“物质构成的奥秘”单元教学设计时，聚焦学科大概念是非常关键的。这个单元的核心概念涉及了物质的组成和性质，因此让我们深入探讨如何运用学科大概念来进行反思和优化教学设计。学科大概念帮助教师明确定义了教学的核心。在这个单元中，核心概念可能包括原子结构、分子互作用、物质的性质等。通过明确核心概念，教师可以更好地确定教学目标，例如，帮助学生理解原子是物质的基本单位，以及不同原子之间的相互作用如何影响物质的性质。教师可以根据教学目标来构建教学活动。在这个单元中，可以包括实验室实验、模型制作、小组研究等。例如通过进行实验来展示不同物质的化学反应，让学生亲自观察原子和分子的行为，从而更好地理解核心概念。
教师可以设计评估任务来检查学生是否达到了理解原子和分子的程度。这些评估任务可以包括问答题、实验报告、小组项目等，以便全面评估学生的知识和技能。还可以设计一些问答题，要求学生回答关于原子和分子的基本概念和性质的问题。比如学生可以被要求解释原子和分子的区别，描述质子、中子和电子的作用，以及解释化学式的含义等。通过这些问答题，教师可以评估学生对基本概念的理解程度。教师可以要求学生进行一些实验，并撰写实验报告。学生可以描述实验的目的、步骤和观察结果，并解释实验结果与原子和分子的关系。通过评估实验报告，教师可以了解学生对实验方法和原子理论的理解程度。
另外，教师可以组织学生进行小组项目，要求他们研究和展示不同元素和化合物的组成和性质。学生可以选择一个元素或化合物，收集相关信息，并制作海报、展示板或演示文稿来分享他们的研究成果。通过这个小组项目，教师可以评估学生对不同元素和化合物的理解和区分能力。此外，教师需要灵活地根据学生的需求和表现进行教学设计的调整。如果发现学生在特定概念上有困难，教师可以提供额外的解释或练习，以帮助他们更好地理解。教师可以组织小组讨论或个别辅导，针对学生的具体问题进行解答和指导。
综上所述，教师在教学设计过程中，首先需要以学科大概念为中心来明确教学目标。这是因为学科大概念是整个学科知识体系的基石，它能够为教师提供一个清晰的方向，让教师知道应该向学生传授哪些知识和技能。确定了教学目标之后，教师需要根据这些目标来进行基本问题的架构，并制定相应的评价措施。基本问题是指那些能够引导学生深入思考，激发他们学习兴趣的问题。这些问题应该是与教学目标紧密相关的，能够让学生在解决问题的过程中，自然而然地掌握到我们想要他们学习的知识和技能。通过这样的教学设计，能够让学生在学习的过程中，不仅掌握到具体的知识点，还能够理解这些知识点的内涵和意义，从而更好地促进学生化学核心素养的培养。
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