初中化學(xué)大概念引領(lǐng)的概念建構(gòu)教學(xué)

嚴娟

［摘要］ 大概念是化學(xué)教學(xué)單元的重要教學(xué)內(nèi)容，承載著單元的特質(zhì)化素養(yǎng)發(fā)展功能，并對單元其他教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習起著統(tǒng)領(lǐng)作用。教師應(yīng)基于大概念發(fā)展化學(xué)觀念，統(tǒng)整化學(xué)知識，解決化學(xué)問題。本文以初中化學(xué)“碳中和”教學(xué)為例，運用大概念進行教學(xué)，結(jié)構(gòu)化設(shè)計教學(xué)過程，增進學(xué)生對主題概念的理解與應(yīng)用。

［關(guān)鍵詞］ 大概念；核心素養(yǎng)；化學(xué)教學(xué)；碳中和

化學(xué)學(xué)科單元教學(xué)應(yīng)高度重視大概念教學(xué)，積極探索大概念教學(xué)的有效模式和策略。化學(xué)觀念是義務(wù)教育化學(xué)課程對學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展提出的一項重要要求?；瘜W(xué)觀念的形成與發(fā)展，離不開學(xué)生大概念的建構(gòu)。在化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)注重學(xué)科主題大概念的抽提，發(fā)揮主題大概念對學(xué)生形成化學(xué)觀念起到的積極作用，避免素養(yǎng)的“標簽化”。為實施核心素養(yǎng)導(dǎo)向的化學(xué)教學(xué)，教師要從以知識為本的化學(xué)教學(xué)向以素養(yǎng)為本的化學(xué)教學(xué)加以轉(zhuǎn)變。這一教學(xué)轉(zhuǎn)變并不意味著取消或削弱化學(xué)知識教學(xué)，而是倡導(dǎo)將零散且碎片化的知識系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，以此發(fā)揮化學(xué)知識在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)方面的功能和價值。那么，如何基于素養(yǎng)發(fā)展功能而將化學(xué)知識系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化呢？這就要求教師在教學(xué)中發(fā)揮大概念對化學(xué)知識的統(tǒng)攝作用和遷移價值。

“化學(xué)與社會·跨學(xué)科實踐”是義務(wù)教育化學(xué)課程的五大學(xué)習主題之一。在這一學(xué)習主題中需要建構(gòu)的大概念是“化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”，包含“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”和“物質(zhì)的化學(xué)變化”。可持續(xù)發(fā)展觀念是目前國際上公認的跨學(xué)科大概念，核心知識涉及能源、材料、環(huán)境、資源、生物等諸多領(lǐng)域。新課標將“化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”作為“化學(xué)與社會·跨學(xué)科實踐”學(xué)習主題的大概念，發(fā)揮重要的統(tǒng)攝作用，這符合了落實“科學(xué)態(tài)度與責任”素養(yǎng)發(fā)展的定位，體現(xiàn)了學(xué)生在綜合應(yīng)用學(xué)科知識和觀念進行跨學(xué)科實踐活動中，應(yīng)該發(fā)展的價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。

“碳中和”對于剛剛學(xué)習化學(xué)的初中生來說是一個較為陌生的話題，但學(xué)生對碳和碳的化合物、碳在自然界的循環(huán)等知識并不陌生。課堂教學(xué)實踐表明，基于“碳中和”理念設(shè)計教學(xué)，針對CO2過量排放而導(dǎo)致溫室效應(yīng)等環(huán)境問題所引發(fā)的議題，屬于化學(xué)和環(huán)境領(lǐng)域，因此具有重要的現(xiàn)實意義。該實踐活動涉及多學(xué)科的內(nèi)容：CO2的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化是化學(xué)學(xué)科“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”主題的核心知識，同時關(guān)聯(lián)了必做實驗“CO2的實驗室制取與性質(zhì)”；從大氣圈、巖石圈、水圈等多個系統(tǒng)認識碳循環(huán)，綠色植物可以通過光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為有機物，在維持生物圈中的碳氧平衡方面具有重要作用，這些屬于生物學(xué)科的重要內(nèi)容；認識人類活動對環(huán)境產(chǎn)生的影響并造成氣候變化，屬于地理學(xué)科的內(nèi)容；關(guān)注與溫室效應(yīng)有關(guān)的新聞，了解碳達峰、碳中和的意義，理解在環(huán)境、經(jīng)濟等問題上國家間的依存關(guān)系等，屬于道德與法治學(xué)科的內(nèi)容。該跨學(xué)科實踐活動還將促進學(xué)生建構(gòu)元素觀、變化觀等學(xué)科大概念，并將之上升為“可持續(xù)發(fā)展”“系統(tǒng)與模型”等跨學(xué)科大概念。具體教學(xué)流程如下：

一、自主先學(xué)

【學(xué)習任務(wù)】1.整理、書寫有CO2生成的化學(xué)反應(yīng)方程式，以及有CO2參與的化學(xué)反應(yīng)方程式。構(gòu)建二氧化碳與碳的化合物相互轉(zhuǎn)化的知識體系，并與大家分享。

2.回憶CO2在自然界產(chǎn)生和消耗的主要途徑，嘗試制作自然界中CO2的循環(huán)圖，思考溫室效應(yīng)的原因。

3.查閱資料，了解“碳達峰”和“碳中和”。

化學(xué)觀念需要大概念來激活，而大概念教學(xué)又需要通過設(shè)計有價值的問題才能引導(dǎo)學(xué)生運用高階思維，提升解決問題的能力。二氧化碳的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化是化學(xué)學(xué)科“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”學(xué)習主題的核心知識，學(xué)生在第六單元中已經(jīng)學(xué)習過。教師在課前讓學(xué)生開展自主學(xué)習，復(fù)習相關(guān)知識，利用方程式書寫，將已學(xué)的化學(xué)知識關(guān)聯(lián)起來，由此梳理清楚各物質(zhì)與二氧化碳的轉(zhuǎn)化關(guān)系，為接下來進一步的學(xué)習打好基礎(chǔ)。

二、合作學(xué)習

【學(xué)習任務(wù)】1.在小組內(nèi)主動交流自主學(xué)習遇到的問題，小組成員合作解決。

2.傳屏展示小組合作學(xué)習的成果至大屏，每組派一位同學(xué)代表小組匯報。

3.說出本組仍然不能解決的問題和發(fā)現(xiàn)的新問題。

衡量一節(jié)課是知識課還是素養(yǎng)課的重要標準，要看這節(jié)課是否能體現(xiàn)核心素養(yǎng)的導(dǎo)向。大概念建構(gòu)教學(xué)，是用大概念引導(dǎo)學(xué)生認識化學(xué)物質(zhì)世界、解決真實問題、大膽開拓創(chuàng)新，以此發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。教師采用小組合作學(xué)習的方式，通過師生互動、生生互動，讓學(xué)生思維的亮點和問題都能可視化，讓教師的引導(dǎo)更加精準，讓問題也能成為有價值的教學(xué)資源。

三、發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題

【學(xué)習任務(wù)】1.數(shù)字化實驗，利用傳感器對CO2的壓強進行探究。三個注射器內(nèi)各裝入20 mL水、飽和石灰水、NaOH飽和溶液，并迅速將注射器內(nèi)液體全部注入等體積CO2的燒瓶中，關(guān)閉活塞，觀察三只燒瓶內(nèi)氣體壓強的變化。分析氣壓變化的原因，總結(jié)三種液體對CO2吸收效果的差別。

2.學(xué)生實驗，利用教師提供的藥品和器材，設(shè)計實驗比較Ca（OH）2飽和溶液、NaOH飽和溶液吸收CO2效果的差別。

3.小組討論，在實驗室中檢驗CO2一般用澄清石灰水，而吸收CO2常用氫氧化鈉溶液，理由是什么？

大概念對核心素養(yǎng)發(fā)展的獨特價值在于學(xué)科主題層次，學(xué)科主題大概念更能體現(xiàn)主題內(nèi)容特質(zhì)化的素養(yǎng)發(fā)展功能。在教學(xué)中，教師將數(shù)字化手段和學(xué)生實驗相結(jié)合，使實驗在深度合作中得到升華。在能力層面上，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題；在情感層面上，學(xué)生體驗到成功的愉快，或者經(jīng)歷短暫挫折后再次取得成功的積極體驗，切實增強了他們的獲得感。

四、自主構(gòu)建，自主歸納

【學(xué)習任務(wù)】1.實際生產(chǎn)中，經(jīng)常利用NaOH溶液來“捕捉”CO2，進行再利用與封存（可以根據(jù)以上討論，設(shè)計工業(yè)流程）。根據(jù)你設(shè)計的流程，嘗試做一做“命題人”，你覺得還可以設(shè)計什么化學(xué)問題？請你將這些問題寫下來并嘗試著獨立解決。

2.在今天學(xué)習的基礎(chǔ)上，請你生成一棵“碳中和”領(lǐng)域的“知識樹”。

基于主題大概念功能，引導(dǎo)學(xué)生體會大概念，注重學(xué)科本原性問題和認識視角的顯性化，通過探究實踐活動和高階思維活動，建構(gòu)大概念。教師讓學(xué)生自主建構(gòu)，踴躍展示，在此過程中讓高級思維真正發(fā)生。學(xué)生不僅可以成為最好的解題人，同時還充當著命題人的角色，嘗試設(shè)計基礎(chǔ)題，這就讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題成為操作可能。大概念引領(lǐng)的概念建構(gòu)教學(xué)讓學(xué)科知識生長成“知識樹”，除了知識的生長，更有學(xué)生素養(yǎng)的生長。

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