基于大概念的单元教学设计研究-以《化学反应与电能》为例

基于大概念的单元教学设计研究-----以《化学反应与电能》为例摘要：新课改背景下，发展学生核心素养是落实立德树人的关键，以学科大概念作为统摄进行单元教学是落实学科核心素养的重要途径之一。因此，本文在理解性教学的视角下，以《化学反应与电能》为例，基于学科大概念进行单元教学设计，促使课程内容结构化，推进学科素养落实于化学课堂中，期望为广大教育者开展大概念教学提供一定的参考依据。关键词：大概念理解性学习化学反应与电能高中化学课程以发展学生化学学科核心素养为主旨，新课程标准中指出以学科大概念为核心进行教学，能够使课程结构化，推进学科素养落实于化学课堂中。格兰特·威金斯和杰·麦克泰的《追求理解的教学设计》中提到的理解性教学设计模式能够帮助学生在学习过程中深入而持久的理解，而理解性教学设计模式将理解分为六个维度。不同于布鲁姆的认知目标的是理解的六个维度之间是层层递进的关系，以此为依据设计教学目标及评价目标能够关注到教师的教以及学生的学的方方面面，从显性到隐性的帮助学生实现素养的提升。因此，本文基于学科大概念，在理解性教学的视角下，以《化学反应与电能》为例进行了单元教学设计研究，探索了在化学课堂中帮助学生落实核心素养的方法，期望为广大教育者开展大概念教学提供一定的参考依据。一．提炼单元教学大概念，形成单元预期成果大概念教学在课程变革中有举足轻重的作用，大概念揭示了课程内容的规律与联系，以大概念为统摄的教学能够帮助学生将碎片化的知识结构化，促进课程内容情景化，使知识发生有机联系。发展学生核心素养是落实立德树人的关键，大概念教学则是落实核心素养重要途径。《化学反应与电能》一章为选择性必修2第四章内容，课程标准中要求学生了解原电池及电解池的反应原理，了解金属腐蚀的危害及防护措施。总体而言，本章内容重点理解物质变化及能量变化的同时促进学生及社会的发展，体现时代的要求。基于学生学情，以课程标准为依据，本章单元教学设计提炼大概念为：“认识化学能与电能相互转化的实际意义”。《追求理解的教学设计》一书中提到的理解的六个维度之间是层层递进的关系,具体为：图1

理解的六个维度基于理解性学习的六个维度，思考学生通过本章学习将理解哪些内容，本研究提出如下预期目标：氧化还原反应是化学能与电能相互转化的原理所在原电池与电解池装置的相同及不同点科学是一把双刃剑，利用本章知识解决实际生活问题预期目标设定的目的在于帮助学生在理解能量转化的同时，从物理现象和化学原理的学习过程中，提高学生解决实际问题的能力，有助于学生体会化学在生产生活中促进社会可持续发展方面的重要作用。根据预期目标，提出基本问题：为什么在氧化还原原理下可以实现化学能与电能的相互转化？充电电池的原理是什么?海水入海口的闸门为防止生锈，做了哪些保护措施？二．提出表现性任务，设计评价方式基于理解性学习的六个维度的预期目标设定后，通过本章节的学习需要学生理解哪些内容，可以发展学生的什么能力是值得思考的问题。本研究基于预期目标，提出了本章节的表现性任务：通过电化学知识设计动力模型图。表现性任务的完成需要学生的知识力量作为支撑，因此学生需要通过完成基本问题来达到预期目标，那么基本问题的完成程度如何呢?本研究根据理解性学习的六个维度设计了评价方式，理解的六个维度又分为5种不同层次的水平，即在原来6种层次分明的维度基础上，又提出了不同维度的水平，所以共30种评价水平，如下表所示：理解力的维度目标理解力目标的达成程度评价性说明解释复杂而干练、深刻、合理、直观、不成熟阐明造诣极深、启迪、理解性、解释性、生硬应用掌握性、熟练、能够运用、机械运用、最初步洞察深刻、完善、深思熟虑、一般性、无批判意识神入成熟、想人所想、理解性、变迁性、自我中心自识理智、深刻、理智、缺乏自我认识、无知认识表130种不同维度评价水平量表本研究设计的评价方式是融入式评价，通过课堂表现及作业完成情况分析学生的理解水平，以本研究的表现性任务为例，学生会通过所学知识设计不同类型的动力模型图，通过学生设计的模型图，教师可以判断学生知识的达成维度水平。三．单元教学框架及教学活动设计图2基于大概念的单元教学框架本研究设计的基于大概念的单元教学框架如图2所示，教学活动的设计主要围绕基本问题的解决进行，通过基本问题的解决引导学生完成表现性任务，同时将教学评价融入教学的每一个环节，教师在课上通过学生课上表现，作业完成情况对学生进行评价，教学活动设计如下：基本问题1：为什么在氧化还原原理下可以实现化学能与电能的相互转化？教学活动①：以小组为单位探究水果为什么能为电子贺卡提供电能，使电子贺卡响起来。图3水果电池通过小组探究水果电池的发电原理可帮助学生理解化学能为什么会转化为电能，进而教师引导学生建构原电池的思维模型，为基本问题2所设计的教学活动提供一定的基础原理支持。基本问题2：充电电池的原理是什么?教学活动①：电动车中的电池能够将电能转化为动能吗？教学活动②：电动车充电的过程中是将电能转化为了哪种形式的能量呢？教学活动③：你能根据充电电池工作原理建构原电池及电解池模型吗，进而分析模型在生活生产中的应用？基本问题3：海水入海口的闸门为防止生锈，做了哪些保护措施？教学活动①：请同学们根据暖宝宝电池的工作原理思考海水入海口的闸门为防止生锈，做了哪些保护措施？教学活动的设计意在单元大概念认识化学能与电能相互转化的实际意义的指导下，将课堂交给学生，体现学生的主体性，教师应做好教学指导，教学方法的选择及具体学习材料的选择与组织等工作。基于本章内容，教师布置开放性作业：请同学们通过电化学知识设计动力模型图，图4为学生绘制的模型图，在教学过程中由学生讲解模型图的工作原理，教师可根据评价量表对学生进行评价分析。图4

学生设计的潜水艇模型图学生甲：我设计的是一个潜水艇，太阳能是取之不尽用之不竭的能源，我的设计图中利用太阳能来电解水，电解产生的氧气和氢气可以作为燃料电池的正负极材料，燃料电池可以为马达提供动力。同时我还设计了俩个管道，一个管道将反应剩余的氧气进行净化，为潜水人员准备充足的氧气，另外一个管道利用剩余的氢气作为燃料提供热量。根据学生设计的装置图及原理讲解，教师利用评价量表进行评价，认为达到目标的位置用“√”表示。维度目标预期目标的达成程度解释复杂而干练深刻合理直观不成熟√阐明造诣极深启迪理解性解释性生硬√应用掌握性熟练能够运用机械运用最初步√洞察深刻完善深思熟虑一般性无批判意识√神入成熟想人所想理解性变迁性自我中心√自识理智深刻理智缺乏自我认识无知认识√表2不同维度评价水平量表理解的六个维度的评价与布鲁姆的目标分类学评价体系相一致的，但又远远超出他的认知领域的评价范畴，能够从显性到隐性对核心素养进行评价，根据六个维度评价标准对学生对知识的理解程度进行了评价，发现同学甲在表达的过程中能够对自己的设计有较合理的解释，能够比较直观的解释电化学的应用，阐述合理，具有一定的深度，但是不全面，比如没有考虑到马达的动力问题，太阳能是否能够为提供足够的能量使潜水艇开动起来；学生能够运用所学习的知识，想法有一定的灵活性，比如想利用剩余的氧气为潜水人员提供氧气。本文在理解性教学的视角下，以《化学反应与电能》为例，基于学科大概念，在预期成果，表现性任务，基本问题的解决，教学活动及评价方式设计等方面进