大觀念統(tǒng)領(lǐng)下化學教學課例探究

季虹 唐增富 孫可平

摘要： 學科大觀念不僅能夠有效地組織起學科零碎的知識和技能，而且能夠使學生的學習超越特定的情境，在不同情境的問題解決中促進學科核心素養(yǎng)形成。以專家教師的一堂“化學反應為什么有快有慢”的教學演示課為研究課例，觀察和分析專家教師如何在大觀念統(tǒng)領(lǐng)和導向下整合教學的過程。結(jié)果表明，專家教師從教學目標確定、活動設計和課堂實施等方面入手整合教學，為青年教師指導學生深度學習提供了一個范例。

關(guān)鍵詞： 專家教師; 課堂教學; 大觀念; 反應速率?文章編號： 10056629（2019）6005304??????中圖分類號： G6338??????文獻標識碼： B

1?引言

化學教學中的所謂大觀念是化學學科中明確且有價值的智力因素。它也被稱為“大概念”或者“核心觀念”。在這里，“大”不是龐大，包含很多內(nèi)容;它也不是“基礎(chǔ)”概念;它是學科的“核心”[1]。許多國家的科學教育標準都從不同程度地描述這個“大觀念”。美國國家研究理事會制定的科學教育新標準概念框架，提出了圍繞核心概念組織科學知識，并將科學與工程實踐、學科核心概念、跨學科概念進行有效整合[2]。當前，我國基礎(chǔ)教育課程改革也進入了一個新的歷史階段，重視以學科大觀念為核心，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，從而促進學科核心素養(yǎng)的落實。2017年頒布的《普通高中化學課程標準》明確指出“在必修課程階段，突出化學基本觀念（大觀念）的統(tǒng)領(lǐng)作用”，注重引導學生在化學知識結(jié)構(gòu)化的自主建構(gòu)中理解化學核心觀念，設計基于真實情境的問題解決任務，使學生在解決問題的活動中逐步發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)[3]。這些綱領(lǐng)性的文獻為“大觀念”引領(lǐng)的教學提供了清晰的架構(gòu)。同時，這個架構(gòu)也需要教師通過教學設計來表達和呈現(xiàn)出來。

2?化學核心觀念引導的教學設計框架

多年來，許多教師在備課時往往注重教材內(nèi)容和教學技能，對教學目標中的各種學習結(jié)果之間缺乏關(guān)聯(lián)，因而造成學生頭腦中的智力目標割裂[4]。大觀念引領(lǐng)的教學則反其道而行之，即在更加理性思考教學預期結(jié)果（目標）的基礎(chǔ)上，用適當?shù)姆椒▽⒛繕说囊笤诮虒W設計中體現(xiàn)出來[5]。有研究者指出，核心觀念能有效地組織起學科零碎化的知識與技能，并使之在大腦中留下深刻印象。學生一旦把握了這些大觀念，他們的學習將超越特定的情境，并被運用于各種情境中的問題解決，而問題解決過程中所體現(xiàn)的大觀念就是學生被期望達到的學習目標[6]。

在教學實踐中，T老師首先考慮的是構(gòu)建清晰的教學目標。教學設計必須圍繞實現(xiàn)教學目標而展開。教學目標的確定必須是準確的，而且是各種條理清晰關(guān)系的核心。我們年輕教師在確定教學目標時往往比較關(guān)注本課時中學生所要掌握的知識和內(nèi)容的“點”，忽略了知識與知識之間的聯(lián)系。為此，在核心觀念引導下確定的教學目標更注重知識的結(jié)構(gòu)化，即不僅僅要關(guān)注當前的教學要求，更要了解學生的前概念水平和今后學習中的相關(guān)知識。

T老師在指導教學目標確定的過程中，先讓教育碩士思考本節(jié)課涉及到的化學核心觀念是什么。因為“化學反應為什么有快有慢”這節(jié)課遵循物質(zhì)是運動變化的思想，化學反應的快慢是化學反應速率的問題，所以不難判斷涉及到的核心觀念是“變化觀”。確定核心觀念后，T老師讓教育碩士在理解“變化觀”的基礎(chǔ)上分解它所涉及的知識，再選擇符合本節(jié)課教學內(nèi)容的知識： 化學反應有快慢之分;化學反應快慢可以用多種變量衡量;通常用化學反應速率來定量衡量化學反應的快慢;化學反應速率以單位時間內(nèi)反應物濃度的減少或生成物濃度的增大來表示。接下來，T老師讓教育碩士思考如何將這些瑣碎的知識點有序地聯(lián)系在一起。T老師給出的建議是通過問題鏈的方式，厘清知識點之間的關(guān)系，在一系列的問題解決中，將這些知識點有機結(jié)合，從而形成這節(jié)課的教學框架（見圖1）。在厘清核心觀念中相關(guān)知識點之間的關(guān)系后，本節(jié)課的教學目標也就不難確定了。

在教學目標確定的指導過程中，可以發(fā)現(xiàn)主要經(jīng)歷了四個步驟： 第一步，挖掘教學內(nèi)容中涉及的核心觀念，而核心觀念的確定可以來源于課程標準、教材內(nèi)容和單元整體等方面;第二步，分解核心觀念中的相關(guān)知識，辨明各個重要知識點;第三步，厘清相關(guān)知識點之間的關(guān)系，通常用問題鏈的方式將知識點有機結(jié)合形成教學框架;第四步，確定教學目標。

3?化學核心觀念貫穿教學活動的設計，滲透課堂教學的實施

為了使核心觀念有效地體現(xiàn)在教學過程中，在教學設計中需要深度審慎地挖掘。要整體地把握大觀念并不容易，因為它會隨著教學內(nèi)容特征差異的變化而不斷變化。針對每個特定的教學任務，T老師引導年輕教育碩士將構(gòu)想的目標在具體的學習活動和任務中逐漸展開，這也是在體現(xiàn)大觀念的教學內(nèi)容框架中深入考慮學生認知發(fā)展序列的關(guān)鍵。

觀察化學反應特點，感知化學反應有快有慢

課堂引入是教學設計的第一個環(huán)節(jié)，也是學生認知的起點。T老師建議，先演示鈉、鎂分別與水反應的實驗。學生可以通過觀察并比較宏觀的實驗現(xiàn)象得出結(jié)論，鈉與水反應比鎂與水反應快，從而引導學生推斷出化學反應是有快有慢的。在感受到這個事實后，鼓勵學生從生產(chǎn)生活中列舉出快反應和慢反應的實例，學生可以列舉出快反應有燃燒、爆炸、火箭升空、中和反應等等，慢反應有鐵生銹、煤的形成、食物變質(zhì)、樹葉變紅、橡膠老化等等。

在這個引入的過程中，T老師注重用操作簡單、現(xiàn)象明顯的實驗引起學生感知，再用實驗體驗的事實激活他們在生活其他情境中的感知和體驗。引導學生對化學宏觀現(xiàn)象的感知和辨識，并通過他們自己列舉真實生活中感知的事實與現(xiàn)象，從而使學生切實地感受這節(jié)課的“化學反應有快有慢”這一核心觀念。學生一旦感知到了這一觀念，他們將有可能進一步形成或轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌挠^念。這便為學生產(chǎn)生遷移性的學習創(chuàng)造了條件。

學生實驗探究，理解化學反應快慢可衡量

在學生感知到化學反應有快有慢的事實后，T老師認為可以通過提問使學生思考如何衡量化學反應的快慢，然后組織學生小組合作進行實驗探究。實驗內(nèi)容是通過測定大理石與不同濃度鹽酸反應單位時間內(nèi)生成CO2的體積變化量來衡量反應快慢。教材上提供的實驗裝置見圖2。該實驗用試管作為反應容器，這對學生的操作要求比較嚴格，容易產(chǎn)生較大誤差。為此，T老師對裝置進行了改進（見圖3），將試管改為Y形管，反應前分別將大理石和鹽酸裝入兩個支管中，塞緊木塞后只需轉(zhuǎn)動Y形管將大理石轉(zhuǎn)移至鹽酸中即可開始測量生成的CO2的體積。在實驗過程中，學生分工合作，完成包括計時、讀數(shù)、記錄等數(shù)據(jù)的任務，樹立協(xié)作意識。

在這一環(huán)節(jié)的設計中，T老師強調(diào)通過實驗探究，讓學生親身體驗問題解決，并通過與同伴的協(xié)作交流進一步深入理解反應速率。在確定探究活動內(nèi)容的基礎(chǔ)上，T老師還格外關(guān)注實驗設計中可能存在的干擾因素。由于實驗操作上的困難和收集信息的不精確都可能導致學生形成不當?shù)挠^念，T老師對教材上的實驗裝置作了改進，充分發(fā)揮實驗探究為學生形成核心觀念的支架作用。所以，新的實驗設計促進了核心觀念的形成。

教師演示DIS實驗，感悟反應快慢可用多種變量衡量

通過實驗探究，學生理解了化學反應快慢可以通過單位時間內(nèi)生成氣體的體積變化量來衡量。接下來，則針對“反應快慢可用多種變量衡量”來設計活動，進一步強化從精確的物理量來描述化學反應快慢的觀念。T老師建議，演示一個DIS實驗（數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗）。該實驗是利用壓強傳感器測量大理石與不同濃度鹽酸反應生成二氧化碳的氣體壓強的變化，得到的數(shù)據(jù)圖像見圖4。通過這個實驗讓學生理解，同樣是大理石和鹽酸的反應，化學反應快慢既可以用單位時間內(nèi)生成氣體的體積變化量來衡量，也可以用氣體壓強變化量來衡量。當然，只要在反應中變化的物理量都可以作為衡量快慢的指標，進而引發(fā)學生思考，化學反應快慢選擇什么變量來衡量更合適？

這一環(huán)節(jié)的教學設計，T老師通過DIS實驗從“量”的變化的角度進一步讓學生認識到化學反應快慢的觀念。這也是促成核心觀念形成的重要環(huán)節(jié)，因為如果沒有深入的理解，只有表面上的感知是無法形成真正的“大觀念”的。同時，將先進的DIS實驗引進課堂教學，有助于拓寬學生的視野，對學生形成化學核心觀念有一定的助推作用。

掌握核心概念“化學反應速率”

在實驗探究和教師演示DIS實驗之后，學生需要清晰地確認核心概念“化學反應速率”。T老師建議，通過問題引導學生思考： 在物理學中，物體移動的快慢可用單位時間里物體所經(jīng)歷的路程即速率（v=s/t）表示，那么化學反應的快慢如何定量表示呢？首先，告訴學生描述化學反應快慢的物理量稱為化學反應速率。并借助物理學中速率定義進行類比，化學反應速率必然指的是單位時間內(nèi)某個變量的變化量。然后，讓學生思考和辨明化學變化中最常見的變量有哪些，學生可以列舉出質(zhì)量、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、壓強、氣體體積等物理量。接下來，讓學生討論這些變量中最適合用于定量表示化學反應速率的是哪一個。經(jīng)過討論，學生最后確定用單位時間內(nèi)反應物濃度的減小或生成物濃度的增大來定量表示化學反應速率，表達式為v=c/t，單位為mol/（L·s）或mol/（L·min）。不用氣體體積和壓強的原因是它們的適用范圍僅限于有氣體參與的反應，但是大部分的反應都發(fā)生在溶液中。不用質(zhì)量和物質(zhì)的量的原因是在溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量和物質(zhì)的量還受體積的影響。

從T老師這一環(huán)節(jié)的設計指導可以看出，核心觀念形成必須是以精確的概念形成為前提的。關(guān)于核心概念“化學反應速率”這部分的教學是T教師落實核心概念教學的亮點，因為年輕教師往往直接將概念定義介紹給學生，將重點放在概念的應用上，而忽視了概念的由來，缺少以科學家的思維方式進行問題解決的體驗，但是T教師認為不僅僅要讓學生知道核心概念的定義，更重要的是讓學生明白科學家為什么要用濃度這一變量來表示化學反應速率。所以T老師通過類比、討論引導學生辨明核心概念，使前面的感知轉(zhuǎn)化為理性的概念，進而促使大觀念具有了統(tǒng)領(lǐng)、深刻的特性，也實現(xiàn)了知識遷移的“內(nèi)核”。這也是核心觀念形成中一個重要環(huán)節(jié)，是形成遷移的前提。

4?討論與啟示

綜上所述，基于化學核心觀念的教學設計，不僅需要關(guān)注化學核心觀念引導下的教學目標確定和教學框架設計，還要在挖掘核心觀念后對知識點進行深入分解，并厘清知識點之間關(guān)系的基礎(chǔ)上完成整體的教學設計。最重要的是，將化學核心觀念貫穿于教學活動的設計，并滲透進課堂教學的實施中。即觀念統(tǒng)領(lǐng)下的化學教學注重教學活動的連續(xù)性且緊密圍繞著教學目標開展。從整個教學設計的指導過程來看，T老師對促成核心觀念形成的教學活動設計包含了四個重要的環(huán)節(jié)： （1）激活學生對有關(guān)核心觀念的化學宏觀事實和現(xiàn)象的感知和辨識;（2）通過探究活動、合作學習，讓學生在活動中將核心觀念內(nèi)化為自己的心智部分;（3）通過不同角度的觀察、分析，強化核心觀念的重要構(gòu)成;（4）讓學生辨明核心概念，進而在深度和統(tǒng)合特性上促成核心觀念的形成?？梢姡w現(xiàn)“大觀念”的整體教學活動設計緊緊圍繞核心觀念來展開，遵循學生的認知特性，形成可操作的教學活動步驟，層次遞進地實現(xiàn)教學的整體目標?；顒又g注重以問題鏈的形式進行推進，當學生在思考從學習主題中引出的可遷移問題時，核心觀念能使學生的思維超越事實和活動，從而達到更高的層次。在課堂教學開展中，強調(diào)學生之間相互協(xié)作解決問題，是自我建構(gòu)核心觀念的必要措施。

參考文獻：

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