基于化學學科大概念的初中化學教學設(shè)計

李楊

摘要： 以建構(gòu)大概念為核心，整合人教版九年級《化學（上冊）》第三單元“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”和第四單元“自然界的水”，建立“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”這一學科大概念。按照事實、核心概念、次級大概念、學科大概念的逆向設(shè)計順序，基于課標和學情，建立從真實情境出發(fā)，以學科大概念為統(tǒng)攝，通過科學探究形成化學學科觀念、發(fā)展學生化學學科思維、樹立學生科學態(tài)度與社會責任感的教學模型，實現(xiàn)知識的“高通路遷移”，促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)，充分彰顯化學學科的育人價值。

關(guān)鍵詞： 化學學科大概念; 核心素養(yǎng); 教學設(shè)計; 初中化學;水的組成探究

文章編號： 1005-6629（2021）10-0048-06

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

《普通高中化學課程標準（2017年版）》明確指出，重視以學科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情景化，促使學科核心素養(yǎng)的落實[1]?！读x務(wù)教育化學課程標準（2011年版）》中也指出，要讓學生形成化學的基本觀念，啟迪學生的科學思維，培養(yǎng)學生的實踐能力，提高學生的科學素養(yǎng)[2]。并建議教師結(jié)合學生已有經(jīng)驗整體規(guī)劃教學目標，科學設(shè)計單元或課時教學目標。由此，以學科大概念為核心的結(jié)構(gòu)化教學必將引領(lǐng)和指導義務(wù)教育階段的化學課程。

1? 大概念和學科大概念

在教學中我們要經(jīng)常思考一個問題： 除去知識，學生還剩下什么？面對當今社會發(fā)展需求，對學生的獨立思考能力、求知欲、想象力的培養(yǎng)日益重要，要讓他們在處理與化學有關(guān)的社會問題時能做出更理智、更科學的思考和判斷。在教學中我們不難發(fā)現(xiàn)，很多學生對于化學的學習，只是記憶零散的知識，也就是記憶某些“專家結(jié)論”，但對于這些知識卻缺乏深刻理解，更不善于靈活應(yīng)用。這就提醒我們教師在教學上要從教授容易遺忘的“專家結(jié)論”向培養(yǎng)可遷移的“專家思維”上轉(zhuǎn)移，培養(yǎng)學生學會用化學家的思維方式去思考與行動。知識容易遺忘，但這些思維方式會對學生以后的生活持續(xù)產(chǎn)生積極的影響?！按蟾拍睢笔菍＜宜季S的典型特征，“專家的知識是通過大概念來組織的，反映了專家對學科的理解深度”[3]。不僅如此，大概念也是學習的自我生長點，即學生靠大概念自主學習的內(nèi)容遠比教師所講授的多，并且在他們的未來持續(xù)發(fā)生作用[4]。

所謂“大概念”應(yīng)是包容的、本質(zhì)的，能夠在諸多知識之間建立本質(zhì)的聯(lián)系，可以讓學生在學習過程中反復調(diào)取，有利于實現(xiàn)知識的遷移應(yīng)用，從而實現(xiàn)在已有知識的基礎(chǔ)上獲取新的知識，用以解決真實情境中的問題。引導學生由知識掌握走向深度學習，將有利于學生的科學思維、科學態(tài)度的形成和發(fā)展，讓學生在學習中獲得更多的體驗。

何彩霞提出，“學科大概念”是居于學科中心地位的、能反映學科本質(zhì)的、具有較為廣泛適用性和解釋力的原理、思想和方法。其主要特征為： （1）能反映學科的主要觀點和思維方式，是學科結(jié)構(gòu)的骨架和主干部分;（2）能統(tǒng)攝或包含大量的學科知識，具有普遍性和廣泛的解釋力;（3）能提供對于理解知識、研究和解決問題的思想方法或關(guān)鍵工具，并可運用于新的情境，具有持久的可遷移的應(yīng)用價值[5]。

由此可以看出，大概念既可以連結(jié)學科內(nèi)的概念，又能夠在具體生活情境中不斷地被運用，提升其遷移應(yīng)用價值。根據(jù)斯特恩（Stern J.）、珀金斯（D. Perkins）等人創(chuàng)設(shè)的遷移四象限理論，大概念的真實、可遷移應(yīng)用的特點既體現(xiàn)了“專家思維”的核心特征——創(chuàng)新，又是屬于能夠遷移至高度不相似的現(xiàn)實世界場景的“高通路遷移”。“低通路遷移”只是達成相似的“具體與具體”之間的簡單關(guān)聯(lián)，比如通過大量的練習，讓學生熟悉各種題型，也就是俗稱的“刷題”。而“高通路遷移”則是不斷地形成“具體與抽象”以及“抽象與抽象”交叉的復雜認知結(jié)構(gòu)，從而能連結(jié)不相似的“具體與具體”[6]，如圖1所示。

2011年版的《義務(wù)教育化學課程標準》指出，化學是在分子、原子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學，其特征是研究物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)[7]。結(jié)合大概念的特征和課程標準可提煉出義務(wù)教育階段蘊含的化學學科大概念是“在分子、原子水平上研究物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)”。

2? “物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”學科大概念建構(gòu)

在義務(wù)教育階段，以人教版教材為例，很多學生對化學學習的興趣在前兩單元最為濃厚，從第三單元“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”開始弱化，到第四單元“自然界的水”結(jié)束后出現(xiàn)分化，也從側(cè)面反映了教學中沒有進行合理的知識遷移，而只是記憶“專家結(jié)論”。如果能以化學學科大概念為核心來組織學生學習，基于整體的視角，可以幫助學生更充分地認識知識的前后聯(lián)系，提高應(yīng)用和獲得新知的能力，發(fā)展學生的思維，避免在第三、第四兩個單元的學習中出現(xiàn)兩級分化現(xiàn)象，也有利于學生對后續(xù)化學知識的學習和理解。同時，以大概念為核心的整體單元的備課和教學，保證學生對學習主題的完整性理解，克服學習內(nèi)容的割裂和碎片化，減少不同課時中原地踏步式的重復。在整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上以大概念為核心，在具體情境中進行知識的遷移和應(yīng)用，體現(xiàn)知識的生長性，幫助學生對知識的理解由淺入深地展開，有利于學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

第三單元“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”，包括分子和原子、原子的結(jié)構(gòu)和元素三部分內(nèi)容，生長性強，是初中化學的基本概念，也是支撐和構(gòu)建初中化學知識結(jié)構(gòu)的節(jié)點，具有重要的教育價值。第四單元“自然界的水”，聯(lián)系實際介紹水在自然界的作用、水資源狀況及保護等社會熱點問題;水的組成及單質(zhì)、化合物、化學式、化合價等化學學科知識;過濾、蒸餾等化學基本實驗操作。將學科知識、學科技能與社會實際問題聯(lián)系在一起，突出了學科價值，凸顯了學科大概念的高通路遷移特點。結(jié)合這兩部分內(nèi)容和學情，可以把這兩個單元的教學以“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”這一學科大概念為統(tǒng)攝，按照學科大概念、次級大概念、核心概念和事實的順序揭示知識之間的聯(lián)系。如圖2所示。

3? 以“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”學科大概念為統(tǒng)攝的教學設(shè)計

3.1? “物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”單元教學設(shè)計

從義務(wù)教育階段化學培養(yǎng)目標和學生認知水平上考慮，在教學中既要體現(xiàn)學科的知識價值，更重要的是要體現(xiàn)學科的育人價值，注重培養(yǎng)學生通過課程學習逐步形成適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確的價值觀念。因此，在以學科大概念為統(tǒng)攝的教學設(shè)計中，從創(chuàng)設(shè)真實問題情境出發(fā)，建立一個涵蓋化學學科觀念、學科思維、科學探究和科學態(tài)度與社會責任四個方面，實現(xiàn)知識的“高通路遷移”，發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)，充分彰顯學科育人價值的教學設(shè)計模型。從“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”學科大概念出發(fā)，“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”和“自然界的水”兩個單元的整體和分課時教學可以形成如下設(shè)計，見圖3、圖4。

學科大概念是抽象的，可以應(yīng)用在同一單元，也可以應(yīng)用于跨單元，當然也可涵蓋在不同課時中，但這些課時、單元或跨單元的教學都指向同一個大概念。學科大概念統(tǒng)攝下的教學設(shè)計要體現(xiàn)其“高通路遷移”的特點，就要具有生

活價值，引入真實性任務(wù)。麥克泰格認為，真實性任務(wù)應(yīng)滿足兩個符合： 符合世界的復雜性、符合學生的興趣和經(jīng)驗[8]?！拔镔|(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”這一學科大概念，體現(xiàn)了人們對物質(zhì)成分的探索和認識過程，可以把這兩個單元整合為四部分教學內(nèi)容： 分子、原子、元素和水的組成探究。其中“水的組成探究”在學習了分子、原子、元素的基礎(chǔ)上開展，本節(jié)知識的學習在于引導學生建構(gòu)“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”大概念，引導學生分別從宏觀元素視角和微觀粒子視角認識物質(zhì)成分，體會探索物質(zhì)成分的學科思維方式，也是幫助學生建立“宏—微—符”三重表征的化學學科思維的重要途徑。

3.2? “水的組成成分探究”課時教學設(shè)計

首先要確定單元教學整體目標。根據(jù)“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”大概念、課標和學情，設(shè)計單元教學的整體目標為： （1）初步從宏觀元素視角和微觀粒子視角認識化學物質(zhì)成分;（2）知道如何用符號表示物質(zhì)進行研究和交流;（3）知道研究物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的方法;（4）了解人類對物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的研究是不斷發(fā)展的，體會探索物質(zhì)成分的學科思維方式。其次是梳理本節(jié)課的核心知識： （1）水的組成;（2）單質(zhì)、化合物、氧化物的含義及區(qū)別;（3）人類認識水的組成的過程和方法。在與整體目標保持一致的基礎(chǔ)上，從化學學科觀念、學科思維、科學探究和科學態(tài)度與社會責任這四個方面設(shè)計本節(jié)教學目標如下： （1）通過閱讀認識水的組成的化學史，體會化學家在研究過程中的科學精神;（2）通過對實驗現(xiàn)象的證據(jù)推理，分別從宏觀和微觀視角認識水的成分，建構(gòu)“物質(zhì)由元素組成和微觀粒子構(gòu)成的”和“化學變化中元素不變”的學科觀念;（3）通過水分解的模型建構(gòu)，認識并能區(qū)分單質(zhì)、化合物和氧化物，初步建立“宏—微—符”三重表征的化學學科思維;（4）通過對水的組成的探究，體會探索物質(zhì)成分的學科思維方式，初步建立“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”學科大概念。在具體設(shè)計上，仿照人類認識水的組成的歷史進程，創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實世界的真實情境，利用“高通路遷移”發(fā)展學生的思維，沿著“情境—問題/任務(wù)—活動—知識—素養(yǎng)”這條主線展開，用活動呈現(xiàn)教學過程，在體會人類認識水的組成的歷史進程中，建構(gòu)該學科大概念。如圖5所示。

4? 以化學學科大概念為統(tǒng)攝的教學反思

課堂教學是落實化學培養(yǎng)目標、反映課程基本理念、體現(xiàn)課程設(shè)計思路的基本途徑。目前的課堂教學在核心素養(yǎng)導向下正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，核心素養(yǎng)的核心是培養(yǎng)全面發(fā)展的人，是要學生具備適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。學生在課堂中不僅要學習知識，更重要的是學會用知識解決真實問題，因此在教學中要給學生創(chuàng)設(shè)真實問題情境，通過活動提升學生遷移應(yīng)用、解決問題的能力。在應(yīng)用所學內(nèi)容解決問題的過程中，把記憶性的“專家結(jié)論”轉(zhuǎn)變成創(chuàng)新性的“專家思維”。在這個過程中逐步形成學科觀念、學會學科思維、養(yǎng)成科學態(tài)度和發(fā)展核心素養(yǎng)。在整個課程的設(shè)計中，利用學科大概念的上位理念，把學習納入整個體系的全局中思考，環(huán)環(huán)相扣，提升學生的“高通路遷移”能力，充分彰顯學科的育人價值。

學科大概念統(tǒng)領(lǐng)學科核心內(nèi)容，橫向聯(lián)結(jié)不同章節(jié)、甚至不同學科之間的知識，縱向串聯(lián)核心概念和學科事實。在教學中，以學科大概念為核心，通過創(chuàng)設(shè)真實問題情境，利用“高通路遷移”發(fā)展學生思維，培養(yǎng)學生遷移應(yīng)用、解決實際問題的能力，讓大概念能不斷地返回到具體的情境中，利用大概念生成的“具體—抽象—具體”的循環(huán)過程，培養(yǎng)學生的“專家思維”，最終指向?qū)W生能自主解決真實的實際問題，促進學科核心素養(yǎng)的落實。

以學科大概念為統(tǒng)攝的教學設(shè)計，基于課標和學情，沿著“情境—問題/任務(wù)—活動—知識—素養(yǎng)”這條主線，在知識的運用過程中落實化學學科觀念的形成，逐步學會從化學的角度認識世界與分析問題。在運用化學觀念解決實際問題過程中所形成的思路和方法，逐步培養(yǎng)學生的化學學科思維。在學習中引導學生從化學的角度分析和解決問題，還有利于學生創(chuàng)新思維的發(fā)展?？茖W探究是學生積極主動地獲取化學知識、并運用知識解決化學問題的重要實踐活動。通過科學探究，發(fā)展科學探究能力，增進對科學的情感。在運用化學觀念、化學學科思維進行科學探究的過程中，使學生逐漸形成對化學促進社會發(fā)展的正確意識，從而樹立社會責任感和擔當意識。

化學與社會生活實際有著廣泛而緊密的聯(lián)系，在教

學設(shè)計中，以學科大概念為統(tǒng)攝，讓學生在真實情境

中發(fā)現(xiàn)問題展開學習，按照事實、核心概念、次級大概念、學科大概念的逆向設(shè)計順序，以化學學科觀念、化學學科思維、科學探究、科學態(tài)度與社會責任的橫向類比關(guān)聯(lián)順序組織教學。同時結(jié)合課程實際，根據(jù)課標和學情，重視跨學科內(nèi)容的組織和選擇，建立從真實情境出發(fā)，以學科大概念為統(tǒng)攝，通過科學探究形成化學學科觀念、發(fā)展學生的化學學科思維、樹立學生科學態(tài)度與社會責任的教學模型（見圖6），實現(xiàn)知識的“高通路遷移”，促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)，充分彰顯化學學科的育人價值。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2020： 4.

[2][7]中華人民共和國教育部制定. 義務(wù)教育化學課程標準（2011年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2012： 1.

[3]約翰·D. 布蘭思福特等. 人是如何學習的——大腦、心理、經(jīng)驗及學校（擴展版）[M]. 上海： 華東師范大學出版社， 2013： 27.

[4]劉徽. 深度學習： 圍繞大概念的教學[J]. 上海教育， 2018， （6）： 57.

[5]頓繼安， 何彩霞. 大概念統(tǒng)攝下的單元教學設(shè)計[J]. 基礎(chǔ)教育課程， 2019， （18）： 6～11.

[6]劉徽. “大概念”視角下的單元整體教學構(gòu)型[J]. 教育研究， 2020， （6）： 67.

[8]Mctighe Jay.， et al.. Designing Authentic Performance Tasks and Projects： Tools for Meaningful Learning and Assessment [M]. Alexandria， Virginia： ASCD， 2020： 29.