大概念,英文为“Big Idea”,也称为“大观念”。“概念”在心理学中被定义为“人脑对客观事物的本质属性的反映,它是构建人的认知思维体系的基本单元” 。美国的心理学家布鲁纳在认知学习理论中谈到,人在认识事物的过程中,会在头脑中搭建起一种模式,在这种模式的基础上不断加以完善,外推出更多的新知识。学校教育的目的在于将零散的知识转化为学生所能理解的结构,帮助学生理解并内化。2010 年,温·哈伦等人在《科学教育的原则与大概念》 一书中,明确提出了大概念的理论,并给出了综合判定的四个标准:普遍解释性、影响全局性、生活相关性与社会文化性。因此,以大概念为本的教学,具备较高的可迁移性与抽象性,它不单具备某门学科的独有属性,还能充当认识工具,去跨时间、跨文化、跨情境地理解其他类似的问题,从而生成“概念性视角” 。
大概念是一种高度形式化,兼具认识论与方法论意义、普遍性极强的概念 。随着研究的日趋深入,更多的学者将大概念理论应用于学科教学的实践中,并提出了基于学科特性的大概念阐释。基于大概念的学科教学都是结构化教学的具体设计形式,就教学目标而言,侧重于将单元整体目标的达成作为教学任务;就教学设计而言,侧重以学习模块为单位,以问题导学为形式进行知识建构。因此,基于大概念的教学,就是要让学生不止看到树,还要看到整片森林。
既然基于大概念的教学更加关注宏观知识体系的复杂联系,揭示知识层面与素养层面的概念体系,那么怎么利用大概念统摄和引导教学呢?按照学习者的认知基础和能力水平,可以把高度抽象的大概念划分为相对抽象且程度较低的次级大概念,根据各个认知内容和学习阶段,围绕大概念去设计教学活动,来逐步扩大学习者认知的范围、角度和深度,可按照“选择突出单元主题的大概念—确定次级大概念—编写单元教学目标—创设学习活动”四个步骤进行教学设计和实施。基于大概念化学教学突破了传统章节、模块之间的边界观念,以知识点的内在本质紧密联系为纽带。例如,在《高中化学必修一(人教 2019 版)》的第一章第二节练习“离子方程式的书写”时,水和难溶性物质没有拆成离子,为什么呢?因为大多数老师都只教授书写规则,要求学生背记。但如果以“可逆体系存在平衡”为大范畴的研究内容,通过提前定性地说明弱电解质(如H 2 O)电离程度和难溶物质(如BaSO 4 )溶解程度,从而得出书写规则背后的依据,学生就能够更好地理解书写规则。比如,水中存在H + 和OH - ,是由H 2 O电离出来的,但含量极少;BaSO 4 沉淀会有极少量溶解,能产生极少量的Ba 2+ 和 。弱电解质电离出的离子和难溶物中所能溶于水的部分电离出的离子都只是极小的部分,多数仍以分子状态或沉淀的形态出现。但由于离子方程式都是由实际参与化学反应的离子所描述的,又如何可以用只是很少的离子来表示全部化学反应呢,所以水和难溶物质并没有被拆开。如此设计,不但缓解了学生的困惑,也为其以后掌握弱电解质的电离平衡和沉淀溶解平衡奠定了基础。
在传统教学过程中,教学设计缺乏专业性和针对性。传统教学主要依托教材、教师用书和教参,利用已有课件、教案或习题资源,开展教学设计并实施教学。这样的教学设计往往依据惯性思维,从输入端出发考虑教学方法,即教师从自己的课程、擅长的教学方式,以及预估的学生反应出发考虑教学方法,而没有养成及时根据学生的评价反馈适时调整教学设计与实施的习惯。也就是教师们只关注了教,而忽视了学(即学生到底需要学什么、学生最好怎么学、学生是否学会了);只关注了教的内容,而忽视了内容是为怎样的教学目标服务的;只关注了学的结果,而忽视了用即时性的评价任务驱动学生的学习动机,即使有评价,也仅仅是指向结果的评价,导致所评非所教、所教非所评,即教、学、评未形成一致性。
而根据教、学、评一致性原则开展的教学,应是教师的教、学生的学和课堂评价三种因素的协调配合。也就是说,教师的教、学生的学和课堂评价是一致的,都必须围绕教学目标而展开,体现为教与学的一致,即所学即所教;教与评的一致,即所教即所评;评与学一致,即所学即所评。当然,这里的一致性还包含不同层次目标纵向的一致性和同一层次目标不同教学环节的一致性。在进行教学设计时,教师需要根据学习目标来规划教学,将评价嵌入教学过程中,做到评融于教,以评促教,最终达成学习目标。
在设计教、学、评一致性原则下的教学时,教师应按照“明确学习目标—设计评价任务—规划学习经验的教学活动”的流程进行逆向教学设计。在具体设计评价任务时,教师必须思考如何才能知道学生是否已达成了预期的学习结果、如何证明学生掌握并理解了相关的学习内容、如何在活动任务设计前就提前思考好适切的评价内容和方式、如何避免评价流于形式或流于过场等问题。这就需要教师在设计评价任务时遵循收集信息—判断—改进的思路,明确评什么、怎么评、如何反馈,做到评价任务紧扣学习目标设计,目标明确可执行,任务具有多样性、开放性、有思维价值,能够引导学生走向深度学习。
因此,基于教、学、评一致性原则而开展的教学不仅要在课前做好目标设计、评价任务设计和教学活动设计,在课中落实学习目标、推进过程评价、获取评价信息、调整教学预设、转变教学策略,而且还要在课后反思教学设计、评价设计、修补完善教学结果,形成完整的教学闭环。当然,在进行教、学、评一致性的设计时,我们还需要充分考虑不同教师的经验水平、教学能力等因素对设计可能产生的影响,让教学回归多元化,做到因材施教。
真实情境强调情境的真实性。沈旭东认为,真实情境是指真实的社会、科学、技术以及环境问题和化学史实等 ;裴娜娜认为,真实情境需要教师在课堂教学中创设尽可能接近于学生真实的生活和社会,让学生在拟真的环境中,通过分析、探究和问题解决,形成科学的思维方式和解决实际问题的能力 ;肖敏认为,真实情境是从真实生活中提取与学科相关的情境素材,将素材整合到活动中,以此激发学生学习兴趣、培养其探究精神、提升其知识迁移运用能力 。在此处,我们认为真实情境即是将学生的化学学习置于真实的生活、生产、科研和实验中,给学生提供真实的学习氛围、真实的情感体验和实践,在真实的环境中促进自身发展,体会化学学习的价值。
因此,教师在创设真实情境时,应考虑单元或课时所需培养的核心素养的要求,有针对性地进行情境素材的开发与应用。如在进行元素化合物知识的学习时,需创设生产、生活、科技等应用场景的真实情境,引导学生通过实验探究物质性质,从微观结构给出合理解释,让学生形成对元素化合物的认知模型;应考虑真实情境对学生思维、探究欲望、问题分析的启发作用,如可通过谈论“芯片开发”“为什么硅可以做成芯片”等议题,让学生建构关于环境污染、国际竞争等问题解决的思路;应考虑时代性、地域性特征,选择贴近现代生活或呈现未来科技的情境素材,让化学教学具有时代气息;应将真实情境与教学问题串、问题链紧密关联,体现情境的完整性、贯通性,让学生构建的知识始终围绕一个中心内容、一个问题解决而展开,帮助学生厘清问题的来龙去脉,形成完整的逻辑思路。所以,教师在进行真实情境创设时,一要考虑情境素材的积累与选取;二要基于素材,考虑真实情境的创设路径,并结合教学内容进行整体设计与实施。
随着经济社会的快速发展,社会需要更多的跨领域复合型人才,这就要求学校课程要突破学科领域的桎梏,紧跟时代发展脉搏,逐步建立起跨学科的学习课程,以充实学习者的知识储备,培养学生跨学科的思维和能力,利于学生长期、终身发展。化学学科作为科学领域的学科,蕴含着丰富的跨学科知识,与物理学、生物学、数学等学科有着千丝万缕的联系,并且蕴含大量的人文社科知识。所以,化学学科具备实施跨学科教学的良好条件。
《普通高中化学课程标准(2017 年版 2020 年修订)》指出:“化学是一门交叉学科,与材料、资源、能源、生态、环境、生命、医药、军事国防以及信息技术都有很强的交叉融合。” 同时,学生在养成学科五大素养的过程中,也需要积累物理、数学知识,理解原子、分子的空间结构以及力的作用;借鉴哲学、数学的定量和极限思想,去理解更高层次的化学反应,用多学科的知识方法,培养学生的创新意识;融入思政、传统文化等议题,培养学生的社会责任感。另外,课程标准特别强调化学实验与STSE综合实践活动素材在教学中的重要作用,而这些需要通过跨学科知识的融合才能得以实现。
从文献研究中得知,学科融合的教学具备如下特点:它是将不同学科间的知识整合、连接起来,共同去解决问题进而达成学习目标。而基于化学学科的融合,则是以化学学习为中心,与本学科或其他学科的相关知识建立起有逻辑、有意义的联系,从而培养学生跨学科思维和运用多学科知识解决问题的能力 。
但是跨学科融合教学在高中化学教学中并不普遍。一方面是因为对教师专业水平要求较高,难以实施;另一方面是受限于课时限制,跨学科课程的融合度较低,只是一些表面的形式融合,并未触及学科的核心知识、学科本质。因此,要推进化学学科融合课程的实施:一是要转变教师的教学观念,改变学科本位论思想,大胆创新尝试,让分科教学与跨学科学习互为促进、相互支持。二是要积极探寻课程资源中跨学科融合教学的交叉点,仔细分析教材内容,运用类比方法进行跨学科融合。例如,在学习勒夏特列原理时可以和物理中的楞次定律类比;在学习以浓度的变化衡量化学反应速率的快慢时,可以引用物理中速度的定义进行类比学习;在学习物质的量的计算时,需要利用数学知识计算、推理、证明。三是在进行跨学科融合教学时,还要充分考虑学生的认知基础和接受情况,避免给学生产生认知负担,导致学习效果的负向迁移。比如,在学习溶液酸碱度pH值是如何得到的时候,教师需要等学生学习过数学中的对数公式及其应用后再进行讲解更为合适。只有教师充分了解学生,心里装有学生,才能让跨学科融合教学变得有的放矢。