教育说：大概念统摄下的单元教学设计
学科大概念是指向具体学科知识背后的更为本质、更为核心的概念或思想，它建立了不同的学科知识间的纵横联系。以大概念为视角分析教学内容、确定单元、围绕大概念系统规划进阶式教学目标、确定单元教学结构、实施单元教学评价，能够赋予单元教学以实质性的意义，是知识转化为能力的重要途径。
围绕大概念进行单元教学设计已成为当前学科教育的发展趋势和热点问题，2018年初颁布的普通高中各学科课程标准中“凝练了学科核心素养”“重视了以学科大概念为核心，使学科内容结构化”。那么，如何理解学科大概念及其在教学中的作用？学科大概念与单元教学设计有何关系？如何围绕大概念开展单元教学设计？本文拟对此进行探讨。
一、何为学科大概念
大概念（big ideas）也被译为大观念、核心观念、核心概念等，依据所适用的范围不同，大概念有跨学科大概念和学科大概念之分。所谓学科大概念，是指能反映学科的本质，居于学科的中心地位，具有较为广泛的适用性和解释力的原理、思想和方法，其主要特征为：（1）能反映学科的主要观点和思维方式，是学科结构的骨架和主干部分；（2）能统摄或包含大量的学科知识，具有普遍性和广泛的解释力；（3）能提供对于理解知识、研究和解决问题的思想方法或关键工具，可运用于新的情境，具有持久的可迁移应用价值。
学科大概念并非指学科中某一具体的概念或定理、法则等，而是指向这些具体知识背后的更为本质、更为核心的概念或思想，如化学学科大概念“物质的组成结构决定性质”，揭示了不同物质具有不同性质和相似性质的根本原因，成为人类理解和研究物质性质的思维结构；生物学科大概念“生物体的形态结构与其生活环境相适应”则可以解释变色龙的体表颜色随季节而发生变化、兔子的眼睛长在头部的两侧等很多现象，为人类认识和研究生物提供了基本思想。
以学科大概念来统摄和组织教学内容，将更为充分地揭示知识间的纵横关系。知识间的横向联系揭示了不同知识的形成过程的共同之处，使得先前所学的知识对后继所学的知识起到启发（非特殊迁移）的作用，有利于培养学生利用已有知识解决问题，进而生成新知识的能力；对具体的事实、概念进行抽象概括、一般化等思维加工活动，可以形成知识间纵向向上的联系，能够从中获得更有普遍意义的大概念，实现知识的拓展和知识结构的改造；将抽象概括获得的大概念用来指导或运用于解决具体问题，是知识纵向向下联系的过程，也是促进学生将知识转化为能力的重要途径。
二、学科大概念与单元教学设计
单元教学是近些年被关注的热点问题， 随着中国学生发展核心素养的落地，单元设计更被认为是撬动课堂转型的一个支点。但“教学单元”并无统一标准，单元有大小，当下普遍关注的“大单元”也具有相对性，且与大概念紧密相关。
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有意义的单元教学设计需要围绕大概念进行
单元教学被关注的原因是“以课时为单位的教学导致知识碎片化”。然而我们必须客观地看到，无论以何种理念、何种目标为取向开展单元教学设计，在对知识进行重组与整合后，常规学科教学都要尊重当前和以后相当长一段时间内学校教学以“课”为时间单位进行组织的现实，最终必须将重组的内容按照课时进行安排，也就是转化为课时设计。因此，解决知识碎片化问题的出路并非教学设计所需要的时长，而是揭示教学内容之间怎样的关系，这就要求教师必须能够看到具体知识背后的大概念，进而围绕大概念组织教学。
以初中生物“动物的行为”一课为例。有教师的教学按照动物的摄食行为、防御行为、攻击行为、领域行为、节律行为、繁殖行为依次进行，对于每种行为，都是先给出动物行为的定义，再分析该种行为对动物的意义。这样的教学是以动物的每种具体行为的学习作为独立单位，40分钟的课由6个时长在5～6分钟的“微课”拼接而成，不同动物的行为以孤立事实的形象留在学生头脑中，必然是碎片化的知识。而如果教学围绕生物学科大概念“动物借助行为适应多变的环境，提高存活和繁殖的机会”进行，这些不同动物的具体摄食行为、防御行为、节律行为等就有了深层联系。对这些动物行为的学习不必平均着力，通过对一些动物行为的深度分析，学生将学到从动物行为与环境相适应的角度认识动物的各种行为，动物行为的意义和各个行为之间的相互关系，以及认识动物行为、动物与环境关系的分析思路和探究方法。这样，当遇到课本中没学过的动物行为时，学生也能够自主分析和解释其意义。
围绕大概念开展的教学对于非连续单元也有重要影响。例如，初中数学中，一元一次方程、二元一次方程组、分式方程、一元二次方程的学习在时间上是非连续的，每种方程的解法可以自成系统，成为教学设计的独立单位。而如果以“方程就是含有未知量、表达等量关系的式子，通过运算和等式性质可以使未知量成为可知”这一大概念为统领，这些具体方程的具体解法的一致性将得到关注，而经由这些具体方程的学习，学生也有可能解决课本以外的一些方程问题。
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有了大概念视角，单元教学才可能变为现实
单元教学希望解决的另一个问题就是以课时为单位的教学“难以给学生足够的思考与交流空间”。单元教学设计通常要对知识进行整合，也要为学生提供更多的自主探究的空间。而教师的教学设计是否愿意和敢于给学生自主解决挑战性问题的机会，与其对知识间联系的认知紧密相关，如果教师孤立地看待知识点，就会高估学生的困难，不敢给学生探究机会。
笔者曾经在培训活动中问在场的初中数学教师：如果没讲有理数加法法则，假设学生也没有预习，你们觉得学生能否解决如下这些有理数加法的问题：
（+7）+（+8）；0+（-4）；
（+3）+（-3）；（-2）+（+1）；
（+1）+（-3）；（-2）+（-3）。
许多教师认为学生不会，甚至有教师感到很奇怪：“没学过，学生凭什么会？”许多教师教有理数加法法则时，按照两个加数分别为同号、异号、一数为零的情形，分三个阶段逐次进行，每个阶段的学习，都以特定现实情境的实践意义和细碎问题为引导。
然而，笔者的调研却表明，有相当高比例的学生不需要教师的引导，就能够给出上面这些算式的答案，而且方法多样。这意味着教师低估了学生。而低估学生的根本原因在于教师没能看到有理数加法法则这一新知识与此前已经学过的有理数（负数）的概念、加法的概念间的内在关联对于解决新问题的意义，没能看到这一运算与此前学生学过的诸如分数运算、小数运算一样，都是“对象拓展型新运算”这个学科大概念统摄下的具体知识。如果教师具有大概念的视角，就会将新知识的学习看成是学生经由先前所学的知识而形成的大概念的一个新的特例，也就会更为积极、理性地对学生进行预判，从而更倾向于为学生提供自主探究的空间。
三、如何以大概念为统领进行单元教学设计
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以大概念为视角分析教学内容确定单元
以大概念为视角分析教学内容是确定单元的重要环节，其基本思路如下：首先，立足学科整体高度，从具体内容出发，分析和挖掘具体内容背后的大概念，并以大概念为视角来梳理相关内容，形成有意义关联的结构化的知识整体；其次，根据学科课程标准的要求和学生的不同学习阶段，梳理大概念的进阶发展，明辨大概念的学习进程及其重要节点；再次，依据学生的实际情况和发展需要，结合教学内容的特点来确定大概念的解构程度和单元的大小及形态。
如，“物质的组成结构决定性质”是化学学科的一个大概念。物质由元素组成，从元素视角认识物质性质及物质的转化，能够揭示元素与物质性质及物质转化的关系及规律，为认识和研究物质及其转化提供认识角度和思维方法。以此为统领来梳理初中化学课程“身边的化学物质”和高中必修课程“常见的无机物及其应用”等主题中的相关内容，可以构筑起知识之间有着内在本质联系、大概念的内涵进阶发展、认识角度逐渐丰富和认识持续深入的整体框架（图1）。
以此框架为依据，根据课程标准的要求，结合具体内容特点和学生的实际情况，在初中可以确定“基于物质分类认识物质的化学性质及反应规律”单元来统整金属、酸、碱、盐相关知识，在高中必修课程中可以确定“基于物质类别和元素价态认识物质及其转化”单元来统整铁及其重要化合物相关知识。从实施形态上看，前者是跨越不同学习内容的非连续的大单元，后者为连续的小单元。也可将上述初中、高中的相关内容统整起来构成跨越学段的、非连续的“元素与物质”大单元。
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围绕大概念系统规划进阶式教学目标
单元目标的规划需要着眼于学生的深入学习和长远发展，兼顾知识、思维、能力和情感等多个层面，明确单元教学要使学生达到怎样的预期学习结果和发展水平即单元目标，以及围绕单元目标来细化具体课时的目标进阶。
大概念引领下的单元教学，重在促进学生形成对大概念的理解，使其能够形成以大概念为统摄的结构化的学科知识，并能将之转化为解决具体问题的思路与方法，即在完成单元学习后，学生知道或能做与之相关的事情。以此核心目标为导向来系统规划进阶式单元教学目标，需要基于大概念的发展历程，分析学生所处的学习阶段，并结合具体内容特点来系统考虑。对于大概念的理解，其进阶目标可以是内容拓展，如从单一维度到多个维度，也可以是单一维度的认识深化等。
如在高中化学必修课程中，以铁及其重要化合物相关知识为载体，确定“基于物质类别和元素价态认识物质及其转化”单元，按照如图1所示的大概念及其知识框架，该单元教学目标确定如下：（1）能从物质类别、元素价态的角度，列举铁元素的典型代表物，能依据复分解反应和氧化还原反应预测铁及其重要化合物的化学性质和变化，能设计实验进行初步验证，能分析和解释实验现象；（2）能从物质类别和元素价态变化的视角说明铁及其重要化合物的转化途径，能利用 、 的典型性质和反应，设计物质的制备、转化、分离和检验等简单任务的方案； （3）能说明铁及其重要化合物的实际应用及其对社会发展的价值。 其中，（1）为学习理解，（2）为实践应用。 与之相对应，具体课时目标的认识和研究对象（如单质铁、铁的氧化物和氢氧化物、铁盐）不断变换，学生的学习按照基于物质类别、元素价态的角度识别和预测物质的性质与反应，并运用于解决简单问题的目标进阶来逐渐展开。
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确定单元教学结构
“怎样组织单元是创造课程的中心问题”，大概念的学习是一个循序渐进、不断拓展和深入的过程，“并需要以适合学习者不同认知发展阶段的方式来表达”。在教学中，根据教学内容的特点以及学生的认知基础和发展需要，教师可通过增加其内容维度、认识深度和复杂性来反复呈现大概念，以持续、递进的方式来促进学生的理解和迁移应用。
围绕大概念开展的单元教学，将突破常见的教学按照知识点在知识体系中的顺序展开、学生在知识的链条上爬行、在学习了所有知识点后再解决综合性问题的“分—总”型教学结构，并以驱动重要知识产生的大问题的解决过程为线索形成教学结构。由于“大问题”的解决经常需要基于多个具体知识，每个具体知识也需要学生熟悉、理解、掌握，以便更好地应用于解决其他问题，故而针对具体知识点的专项练习也是必须的，因此，这样的教学会表现为“总—分—总”型结构。
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实施单元教学评价
除了要评价学生已经学习过的具体的知识及有关技能掌握情况外，围绕大概念开展的单元教学评价有其必须关注的评价内容，就是学生对“大概念”的理解和应用情况。鉴于大概念的意义在于“能提供理解知识、研究和解决问题的思想方法或关键工具，可运用于新的情境，具有持久的可迁移应用价值”，因此，指向大概念的单元教学评价需要关注学生解决新情境中新问题的能力，这种倾向在中高考试题中已见端倪。
（作者：顿继安，北京教育学院数学与科学教育学院院长，教授；何彩霞，北京教育学院数学与科学教育学院教授。）