國(guó)內(nèi)高中化學(xué)核心概念研究及啟示

梁弘文，謝桂芳，王秀紅

（1.廈門第一中學(xué)，福建 廈門 361003；2.廈門第六中學(xué)，福建 廈門 361003；3.東北師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130024）

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的來臨，什么知識(shí)是最有價(jià)值的，如何能讓學(xué)生在有限的時(shí)間里在不一味增加教科書厚度的前提下習(xí)得核心知識(shí)，一直是我們不斷思考的一個(gè)問題。在科學(xué)教育中有關(guān)核心概念的研究是一個(gè)值得深入探究的視角。

一、化學(xué)核心概念的內(nèi)涵

“核心概念”在我國(guó)是個(gè)舶來詞，在英文中有多種表述，如“Core Ideas”（核心觀念）、“Core Concepts”（核心概念）、“Major Concept”（主要概念）等。何為“核心概念”？綜合文獻(xiàn)分析，可以看出“核心概念”大致有如下特點(diǎn)：其一，是學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干部分；其二，具有統(tǒng)整性，可以整合相關(guān)概念；其三，經(jīng)得起檢驗(yàn)，且具有廣泛的解釋性。如果我們將某一學(xué)習(xí)領(lǐng)域的知識(shí)視為一棵樹，那么核心概念就是樹的主干，而樹枝可以看作基本概念，樹葉可以看作一些零散的知識(shí)點(diǎn)。

化學(xué)核心概念，是“化學(xué)”與“核心概念”的組合，指位于化學(xué)這一學(xué)科的中心地位的概念。概念、核心、化學(xué)三者的特性決定了化學(xué)核心概念具有以下特征：（1）抽象性。從“概念”的含義來看，它是對(duì)大量生動(dòng)直觀現(xiàn)象的本質(zhì)概括，顯示了其本質(zhì)屬性，具有抽象性。（2）統(tǒng)攝性。從“核心”二字來看，核心意味著位于知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，與上位概念、下位概念均具有關(guān)聯(lián)，可四周延伸，既可解釋已觀察到的現(xiàn)象，又能預(yù)測(cè)某些現(xiàn)象。（3）階段性?；瘜W(xué)教材的編排一般采取螺旋式，同一概念隨著學(xué)習(xí)時(shí)間的遷移而深化。因此，化學(xué)核心概念具有階段性。（4）系統(tǒng)性。綜合來看，任一概念都不是孤立存在的，相互之間都存在著某種關(guān)聯(lián)，這種聯(lián)系不僅限于本學(xué)科的，也涵蓋了跨學(xué)科的。因此，厘清概念間的聯(lián)系可以更好地幫助學(xué)生理解和應(yīng)用概念。[1]

在化學(xué)學(xué)科中，核心概念居于化學(xué)學(xué)科的中心，是化學(xué)具體知識(shí)的凝聚器，概括了眾多化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，理解化學(xué)核心概念是學(xué)生學(xué)習(xí)其他化學(xué)知識(shí)的前提。另外，化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)也有助于建構(gòu)學(xué)生頭腦中的化學(xué)基本觀念，發(fā)展其科學(xué)素養(yǎng)與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，研究化學(xué)核心概念具有很大的意義。

但概念的抽象性決定了學(xué)生對(duì)概念的模糊理解，加之化學(xué)學(xué)科是一門研究微觀結(jié)構(gòu)的科學(xué)學(xué)科，亦具有抽象性，這種“雙重的抽象性”更加阻礙了學(xué)生對(duì)概念的理解。如何更好地進(jìn)行概念教學(xué)就成為值得研究的課題。而本文之所以選擇化學(xué)核心概念而非化學(xué)概念，一是由于化學(xué)概念眾多，二是化學(xué)核心概念具有代表性，在化學(xué)概念及化學(xué)學(xué)科中占據(jù)著重要地位，三是化學(xué)核心概念對(duì)理解其他化學(xué)概念及知識(shí)具有遷移性，有助于建構(gòu)化學(xué)學(xué)科的知識(shí)體系。

二、國(guó)內(nèi)化學(xué)核心概念的研究現(xiàn)狀及啟示

化學(xué)核心概念的研究由來已久，通過文獻(xiàn)梳理，認(rèn)為其研究?jī)?nèi)容主要涉及化學(xué)核心概念的界定和選取、學(xué)生對(duì)核心概念的理解、學(xué)生對(duì)核心概念的轉(zhuǎn)換、基于核心概念的教學(xué)設(shè)計(jì)等四個(gè)方面，基于化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究成為了新的研究熱點(diǎn)。

（一）有關(guān)化學(xué)核心概念界定和選取的研究及啟示

美國(guó)《K-12科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念》中提出了作為“核心概念”的4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，分別為：（1）是多個(gè)學(xué)科或者某一學(xué)科中的關(guān)鍵性原理；（2）是理解和解決更為復(fù)雜的概念和問題的重要工具；（3）與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)、個(gè)人關(guān)注點(diǎn)、社會(huì)焦點(diǎn)相關(guān)；（4）其深度和難度隨年級(jí)同步增長(zhǎng)。[2]因此，可在不同年級(jí)進(jìn)行不同水平的教與學(xué)。具體到我們要研究的化學(xué)核心概念，須具備下述兩個(gè)條件：（1）重要性。將核心概念的內(nèi)涵遷移至化學(xué)核心概念，其理應(yīng)是化學(xué)學(xué)科的核心內(nèi)容，在化學(xué)學(xué)科體系中應(yīng)占據(jù)重要地位。（2）相當(dāng)性。此處所說的“相當(dāng)”是指概念的抽象水平與學(xué)生的認(rèn)知水平相當(dāng)，只有如此，學(xué)生才能通過概念的學(xué)習(xí)形成化學(xué)基本觀念。

在化學(xué)核心概念的界定和選取上，不同的學(xué)者有不同的界定標(biāo)準(zhǔn)。例如，國(guó)外學(xué)者從核心概念的內(nèi)涵出發(fā)來界定和選取化學(xué)核心概念，認(rèn)為“物質(zhì)及其相互作用”“運(yùn)動(dòng)與穩(wěn)定性”“能量”是和化學(xué)有關(guān)的三個(gè)核心概念。[3]在我國(guó)也有研究者通過概念在考試大綱或者課程標(biāo)準(zhǔn)中所出現(xiàn)的頻率統(tǒng)計(jì)分析，或選取認(rèn)知性學(xué)習(xí)目標(biāo)中某概念所要求達(dá)到的理解及應(yīng)用水平來確定化學(xué)核心概念。例如，胡久華等研究者還對(duì)化學(xué)核心概念的界定從認(rèn)知角度進(jìn)行了討論，認(rèn)為物質(zhì)的量、物質(zhì)分類、氧化還原反應(yīng)、原電池、化學(xué)鍵、化學(xué)平衡、鹽類水解等是化學(xué)核心概念。[4]

由此可以看出，化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域?qū)诵母拍畹慕缍ê瓦x取仍未達(dá)成一致的標(biāo)準(zhǔn)，已有研究中大都從課程標(biāo)準(zhǔn)、考試大綱的角度出發(fā)，卻很少從學(xué)習(xí)者的角度出發(fā)界定和選取核心概念，而我們所說的核心概念在一定程度上卻是學(xué)生在具體知識(shí)忘記后所剩下的東西。因此，我們認(rèn)為化學(xué)核心概念的界定和選取，理應(yīng)從三個(gè)維度進(jìn)行分析研究，即教師教的維度、學(xué)生學(xué)的維度及課程標(biāo)準(zhǔn)（課程專家）的維度。針對(duì)不同維度可根據(jù)其特點(diǎn)選用合適的研究方法，如教師維度用訪談法、學(xué)生維度用問卷法、課程標(biāo)準(zhǔn)維度用文獻(xiàn)法等。

（二）有關(guān)化學(xué)核心概念理解的研究及啟示

在有關(guān)概念理解的研究中，大多是采取問卷調(diào)查、訪談或者兩者相結(jié)合的方法探查存在于學(xué)生頭腦中的迷思概念。早期有關(guān)迷思概念的調(diào)查問卷皆是采取二段式問卷，即將問卷分為評(píng)價(jià)學(xué)生的具體知識(shí)和評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。例如，杜玉霞采用二段式測(cè)驗(yàn)與訪談相結(jié)合的方法對(duì)高一新生頭腦中的化學(xué)概念理解情況進(jìn)行診斷并試圖分析了學(xué)生迷思概念產(chǎn)生的原因。[5]喬蕾依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)內(nèi)容的目標(biāo)要求，借鑒已有問卷對(duì)學(xué)生的有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的迷思概念進(jìn)行了探查，結(jié)果顯示自然現(xiàn)象的感覺印象、教師的語言、教材的文字、教材的圖示、學(xué)生自身的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)習(xí)慣、其他學(xué)科知識(shí)的干擾、大眾媒體所提供的信息、日常習(xí)慣用語等對(duì)學(xué)生產(chǎn)生迷思概念的影響程度依次降低。[6]

由此可以看出，首先，目前我國(guó)對(duì)迷思概念的研究大都集中于對(duì)學(xué)生的調(diào)查，對(duì)教師關(guān)注很少，但教師對(duì)概念的錯(cuò)誤理解在很大程度上影響了學(xué)生；其次，選擇題式的問卷效度也是值得懷疑的；再次，大量研究集中于“化學(xué)平衡”“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”等核心概念，過于集中；最后，學(xué)生對(duì)概念的理解大都從中學(xué)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的角度去評(píng)價(jià)，很少有研究能站在整個(gè)化學(xué)學(xué)科的角度去衡量。

（三）有關(guān)化學(xué)核心概念轉(zhuǎn)換的研究及啟示

面對(duì)學(xué)生頭腦中存在的迷思概念，研究者也開始關(guān)注如何將學(xué)生的迷思概念轉(zhuǎn)換為科學(xué)概念。例如，有研究者調(diào)查了高一學(xué)生在化學(xué)概念學(xué)習(xí)中的一些相異構(gòu)想，并分析了這些相異構(gòu)想的特點(diǎn)和形成原因，進(jìn)而提出概念圖策略、認(rèn)知沖突策略等來幫助學(xué)生形成科學(xué)的概念。[7]也有研究者在元認(rèn)知理論的指導(dǎo)下，通過培養(yǎng)學(xué)生積極的元認(rèn)知體驗(yàn)和元認(rèn)知監(jiān)控能力，從而發(fā)展學(xué)生元認(rèn)知知識(shí)，實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變，并通過教學(xué)實(shí)踐表明了這種策略的可行性。

可見結(jié)合學(xué)科的特點(diǎn)，善用認(rèn)知沖突策略來轉(zhuǎn)變學(xué)生迷思概念是一種有效教學(xué)方式，值得研究。另外，在研究中大多都是通過理論探討迷思概念的形成原因，基于此提出概念轉(zhuǎn)換策略，或者是在某一理論指導(dǎo)下提出概念轉(zhuǎn)換策略。而在提出某概念轉(zhuǎn)換之后，大多并未對(duì)這一策略指導(dǎo)下的轉(zhuǎn)換效果進(jìn)行跟蹤分析，且所有的概念轉(zhuǎn)換策略都是針對(duì)學(xué)生已出現(xiàn)了迷思概念，而少有提及如何預(yù)防學(xué)生出現(xiàn)此類常見的迷思概念。

（四）有關(guān)化學(xué)核心概念教學(xué)設(shè)計(jì)的研究及啟示

基于核心概念具有統(tǒng)攝性、解釋性和蘊(yùn)含思想方法三大特點(diǎn)，故圍繞核心概念組織教學(xué)，既能有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化建構(gòu)，又能促進(jìn)三維目標(biāo)的融合，是一種經(jīng)濟(jì)有效的教學(xué)方式。因此，有研究者提出了以核心概念為中心的教學(xué)模式：核心概念為中心的知識(shí)體系分析—學(xué)習(xí)者分析—教學(xué)目標(biāo)預(yù)設(shè)—教學(xué)設(shè)計(jì)方案編寫—評(píng)價(jià)試題編寫，這其中以核心概念為中心的知識(shí)體系分析是與一般教學(xué)模式最大的不同，并以“氧化還原反應(yīng)概念”“化學(xué)鍵概念”以及“原子結(jié)構(gòu)理論”對(duì)這一模式進(jìn)行了說明。趙長(zhǎng)宏在教學(xué)實(shí)踐中以“鹽類的水解”為例，形成了圍繞核心概念的教學(xué)設(shè)計(jì)模式，即“利用情境——引發(fā)沖突——提升認(rèn)知——形成概念——推理驗(yàn)證——鞏固認(rèn)知——利用信息——總結(jié)規(guī)律——遷移知識(shí)——探究影響——學(xué)以致用——體會(huì)價(jià)值”[8]等幾個(gè)環(huán)節(jié)。通過核心概念統(tǒng)整課堂教學(xué)中的有關(guān)概念和事實(shí)，能夠使學(xué)生的概念學(xué)習(xí)站位更高。

可見，目前有關(guān)概念教學(xué)設(shè)計(jì)的研究中出現(xiàn)了兩種模式：一是從一般到特殊，即先提出某種教學(xué)設(shè)計(jì)的一般模式，而后以某一概念為例來說明；二是從特殊到一般，即以某概念的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，總結(jié)出概念教學(xué)設(shè)計(jì)的一般模式。另外，在概念教學(xué)設(shè)計(jì)的研究中，無論是涉及某一概念的教學(xué)設(shè)計(jì)還是提出某一設(shè)計(jì)模式，對(duì)所取得的成效的具體表現(xiàn)并未進(jìn)行細(xì)致描述，較為籠統(tǒng)；同時(shí)，其可操作性也未得到檢驗(yàn)。

（五）化學(xué)核心概念研究的新趨勢(shì)——基于化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究

迷思概念的研究關(guān)注學(xué)生對(duì)概念的理解，概念轉(zhuǎn)換關(guān)注學(xué)生概念的達(dá)成結(jié)果，在上述研究的基礎(chǔ)上近期概念發(fā)展的階段性又成為新的關(guān)注點(diǎn)。國(guó)外用“學(xué)習(xí)進(jìn)階”（LPs）來表征學(xué)生對(duì)核心概念的理解過程。所謂學(xué)習(xí)進(jìn)階，就是指學(xué)生在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)對(duì)學(xué)科的某一核心概念的認(rèn)知發(fā)展逐漸深入、趨于復(fù)雜的過程。因此，我國(guó)大量學(xué)者圍繞核心概念進(jìn)行了學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究。例如，有學(xué)者在“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”學(xué)習(xí)領(lǐng)域界定出三個(gè)核心概念，并采用了“二段式”調(diào)查問卷對(duì)學(xué)生核心概念的理解水平進(jìn)行了實(shí)證研究；蘇莉虹通過研究“原電池”這一核心概念在課程標(biāo)準(zhǔn)、考試大綱以及不同教材版本中的要求，歸納總結(jié)出了整個(gè)中學(xué)階段有關(guān)原電池的四個(gè)進(jìn)階水平[9]。

可見，利用圍繞核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階來指導(dǎo)教學(xué)，不僅能幫助學(xué)生系統(tǒng)地掌握學(xué)科知識(shí)體系，也能提高學(xué)生解決問題的能力。但在圍繞化學(xué)核心概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究中，更多的是橫斷研究，即在同一時(shí)期探查不同年級(jí)學(xué)生對(duì)同一概念的理解水平，而縱向研究，即對(duì)同一學(xué)生在不同時(shí)間段對(duì)同一概念的理解進(jìn)行跟蹤調(diào)查的則較少。

綜上，我們可以看出，就國(guó)內(nèi)自身有關(guān)化學(xué)核心概念的研究來看，其在研究?jī)?nèi)容的深廣度上均有所拓展，在研究方法上也由原來的定性研究逐漸走向定量研究，科學(xué)性更強(qiáng)，研究方式上也更加注重實(shí)證，可信度更高。但無論是化學(xué)核心概念的哪一研究領(lǐng)域，其研究大多只局限于某一單個(gè)概念的研究，對(duì)于概念間的聯(lián)系和概念認(rèn)知結(jié)構(gòu)的研究還較少，且研究的視角較為單一。例如，對(duì)核心概念的理解大多是調(diào)查學(xué)生的概念理解情況，缺乏從教師視角的系統(tǒng)研究。將國(guó)內(nèi)外有關(guān)化學(xué)核心概念的研究范圍和研究對(duì)象進(jìn)行對(duì)比，國(guó)外的研究對(duì)象多為大學(xué)生及教師，而中學(xué)生較少；國(guó)內(nèi)則主要集中在初中、高中，尤其以高中居多；研究范圍國(guó)外主要以大學(xué)普通化學(xué)原理中的化學(xué)概念為多，涉及的學(xué)科也較多，遍及四大化學(xué)的學(xué)科領(lǐng)域。但無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，對(duì)于化學(xué)核心概念的選取及界定皆是從課程標(biāo)準(zhǔn)、考試大綱的角度出發(fā)，而從學(xué)習(xí)者視角出發(fā)的研究還未出現(xiàn)。這些不足，也正是國(guó)內(nèi)有關(guān)核心概念研究可以進(jìn)一步挖掘的。

參考文獻(xiàn)：

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[8]趙長(zhǎng)宏.圍繞核心概念進(jìn)行“鹽類水解”的教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)施[J].北京教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（2）：29-32.