化學(xué)大概念單元教學(xué)的實(shí)踐與研究

吳慶生

摘要：闡述了化學(xué)大概念單元教學(xué)的意義，通過(guò)大概念統(tǒng)領(lǐng)單元教學(xué)內(nèi)容，有利于建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)、發(fā)展認(rèn)識(shí)能力和提升應(yīng)用遷移能力。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的分布特點(diǎn)，把大概念的架構(gòu)分為章節(jié)大概念、模塊大概念和跨模塊大概念三種形態(tài)，并對(duì)大概念的架構(gòu)路徑進(jìn)行論述。對(duì)實(shí)施大概念單元教學(xué)提出指導(dǎo)性建議。

關(guān)鍵詞：大概念; 化學(xué)單元教學(xué); 架構(gòu); 章節(jié); 模塊

文章編號(hào)：1005-6629（2021）08-0038-05

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

在化學(xué)教學(xué)中，如果花費(fèi)大量時(shí)間只教授給學(xué)生不連貫的事實(shí)、化學(xué)用語(yǔ)以及公式等細(xì)節(jié)性內(nèi)容，這些細(xì)節(jié)通常很快就被遺忘，也難以轉(zhuǎn)化為能力。但如果把這些分散的、零碎的內(nèi)容用大概念統(tǒng)領(lǐng)起來(lái)，不僅有利于形成知識(shí)結(jié)構(gòu)和知識(shí)體系，還有助于提升學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

大概念不是基礎(chǔ)概念，而是聚合概念。大概念就如同一個(gè)文件夾，提供了歸檔無(wú)限小概念的有序結(jié)構(gòu)或合理框架[1]?；瘜W(xué)大概念集中體現(xiàn)了化學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)和學(xué)科本質(zhì)，是化學(xué)單元教學(xué)內(nèi)容的靈魂，也是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)融入到教學(xué)內(nèi)容中的錨點(diǎn)。

1 大概念單元教學(xué)的意義

大概念單元教學(xué)是指用大概念統(tǒng)攝主題教學(xué)內(nèi)容，形成一個(gè)完整的有機(jī)教學(xué)單元，這種新穎的教學(xué)形式拓展了化學(xué)教學(xué)的思路和方向。

1.1 有利于建構(gòu)新知識(shí)，形成知識(shí)結(jié)構(gòu)

用大概念統(tǒng)領(lǐng)的教學(xué)單元，具有本質(zhì)的內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián)，所以教學(xué)內(nèi)容是互為鋪墊、相互佐證的。

比如，采用“可逆體系存在平衡”大概念教學(xué)時(shí)，利用先期學(xué)習(xí)的反映可逆反應(yīng)正向進(jìn)行程度的平衡常數(shù)，類比遷移至電離平衡、水解平衡和難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡，對(duì)于理解電離常數(shù)、水解常數(shù)和離子積常數(shù)就簡(jiǎn)單明了多了。

大概念教學(xué)打破了章節(jié)、模塊的界限，以知識(shí)的內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系為紐帶，用大概念進(jìn)行統(tǒng)攝和引導(dǎo)。比如，在化學(xué)必修第一冊(cè)（人教2019版，下同）第一章第二節(jié)學(xué)習(xí)“離子方程式的書寫”，水和難溶物質(zhì)不能拆成離子，為什么呢？大多數(shù)教師只講書寫規(guī)則，要求學(xué)生背記。而如果用“可逆體系存在平衡”大概念審視教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)提前定性地介紹弱電解質(zhì)（如H2O）電離程度和難溶物質(zhì)（如BaSO4）溶解程度，從而得出書寫規(guī)則背后的依據(jù)，就能夠更好地理解書寫規(guī)則。比如，水中存在H+和OH-，是由H2O電離出來(lái)的，但含量極少;BaSO4沉淀會(huì)有極少量溶解，能產(chǎn)生極少量的Ba2+和SO2-4。弱電解質(zhì)電離出來(lái)的離子和難溶物質(zhì)所能溶解的部分電離出的離子都是極少部分，大部分仍以分子或沉淀形式存在。而離子方程式是用實(shí)際參加反應(yīng)的離子來(lái)表示的，怎么能用只有極少數(shù)的離子來(lái)代表整個(gè)反應(yīng)呢，故不能拆開。這樣處理，不僅化解了學(xué)生的疑惑，還為后續(xù)學(xué)習(xí)弱電解質(zhì)的電離平衡和難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡做了鋪墊。

1.2 有利于知識(shí)融會(huì)貫通

采用大概念單元教學(xué)，把相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行整合統(tǒng)一，有利于形成知識(shí)體系，也有助于學(xué)生融會(huì)貫通。比如，物質(zhì)的氧化性、物質(zhì)的還原性、元素的性質(zhì)、金屬冶煉、原電池和電解池等知識(shí)內(nèi)容分布在不同章節(jié)和不同模塊，但都涉及到電子得失及難易程度的本質(zhì)內(nèi)涵，屬于氧化還原反應(yīng)的范疇，都隸屬于“電子得失難易決定性質(zhì)強(qiáng)弱”大概念。而“電子得失”的外觀形式是“化合價(jià)升降”，因此，既可以根據(jù)“物質(zhì)核心元素化合價(jià)的升降趨勢(shì)”判斷物質(zhì)的氧化還原性，也可以根據(jù)“化合價(jià)升降多少”得出電子得失多少。當(dāng)深度理解了化合價(jià)升降（表觀特征）和電子得失（本質(zhì)特征）的相互關(guān)系，就能夠?qū)⒂嘘P(guān)氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用融為一體、融會(huì)貫通。

大概念單元教學(xué)把分散的、零碎的化學(xué)知識(shí)通過(guò)橫向聯(lián)結(jié)而形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，這種知識(shí)與知識(shí)之間的聯(lián)結(jié)通路，使得知識(shí)就像是游走的積木，在遇到不同問(wèn)題時(shí)相互重組，從而獲得解決問(wèn)題的方案[2]。

1.3 有利于發(fā)展認(rèn)識(shí)能力

化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)不是靠知識(shí)的灌輸與堆積，而是要不斷進(jìn)行思維啟迪與訓(xùn)練，最終使學(xué)生獲得能夠帶得走的能力。以大概念為統(tǒng)領(lǐng)的單元教學(xué)，有利于學(xué)生構(gòu)建簡(jiǎn)約而深刻的知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu)，有助于學(xué)生將結(jié)構(gòu)化的化學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

大概念既是聯(lián)結(jié)零散的知識(shí)、主題、技能、策略與過(guò)程的紐帶，也是新舊知識(shí)建立聯(lián)結(jié)的錨點(diǎn)，能夠極大地豐富學(xué)生的認(rèn)識(shí)角度、認(rèn)識(shí)路徑和推理判據(jù)，從而促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)能力的發(fā)展。

比如，用“物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)”大概念建構(gòu)SO2化學(xué)性質(zhì)時(shí)，可從非金屬氧化物的類別通性、價(jià)態(tài)特性（S元素的+4價(jià)為中間價(jià)態(tài)）的氧化還原性進(jìn)行分析，而要驗(yàn)證SO2被Cl2氧化后的產(chǎn)物，則可用BaCl2溶液進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.4 有助于提升應(yīng)用遷移能力

有些化學(xué)大概念具有跨學(xué)科、超學(xué)科意義，具有一定的生活實(shí)用價(jià)值，不僅能夠打通學(xué)科內(nèi)和學(xué)科間的學(xué)習(xí)，而且還能夠打通學(xué)校教育與現(xiàn)實(shí)世界之間的路徑，有助于學(xué)生提升應(yīng)用遷移能力而解決現(xiàn)實(shí)世界的各種問(wèn)題。

比如，由“原子的最外層電子數(shù)決定元素的性質(zhì)、官能團(tuán)決定有機(jī)物化學(xué)性質(zhì)”等抽象出來(lái)的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”大概念，不僅是化學(xué)學(xué)科常見(jiàn)的學(xué)科思想，而且還是跨學(xué)科、超學(xué)科的大概念，具有一定的哲學(xué)意義。當(dāng)學(xué)生領(lǐng)悟了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的普適意義后，在面對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中具體問(wèn)題時(shí)，就會(huì)從問(wèn)題的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和改進(jìn)，從而去影響和改變宏觀表象。

學(xué)生建構(gòu)的大概念具有持久性，當(dāng)化學(xué)經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)消失之后仍會(huì)存留。大概念能夠協(xié)助學(xué)生認(rèn)識(shí)和解決生活中遇到的各種問(wèn)題，能夠終身受益。

2 單元教學(xué)中大概念的架構(gòu)形態(tài)

以大概念為統(tǒng)領(lǐng)的單元教學(xué)有多種架構(gòu)形態(tài)，從教學(xué)內(nèi)容的分布來(lái)看，可以是連續(xù)的“小單元”，如章節(jié)大概念;也可以是非連續(xù)的“大單元”，如模塊大概念、跨模塊大概念。確定怎樣的單元架構(gòu)，取決于教師對(duì)學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)、思維發(fā)展和能力提升的系統(tǒng)考慮和期待，也依賴于教師對(duì)課程與教學(xué)內(nèi)容的理解和整體把握[3]。

2.1 章節(jié)大概念

把同一章節(jié)的全部或部分內(nèi)容用同一大概念進(jìn)行統(tǒng)攝和引導(dǎo)，這樣就形成了章節(jié)大概念。比如，必修第一冊(cè)第二章第一節(jié)和第二節(jié)就可以用“物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)”大概念來(lái)統(tǒng)領(lǐng)?！拔镔|(zhì)化學(xué)性質(zhì)”大概念可分為類別通性、物質(zhì)特性兩個(gè)次級(jí)大概念，類別通性包含金屬單質(zhì)通性、非金屬單質(zhì)通性、金屬氧化物通性、非金屬氧化物通性、酸的通性、堿的通性以及鹽的通性等基本概念。物質(zhì)特性是指該物質(zhì)具有不同于類別通性的化學(xué)性質(zhì)，根據(jù)核心元素的價(jià)態(tài)是否變化，又分為價(jià)態(tài)視角和特性視角。比如金屬單質(zhì)、金屬氧化物一般不與堿（如NaOH）反應(yīng)，而Al、 Al2O3卻能夠與NaOH反應(yīng)，前者Al元素的價(jià)態(tài)發(fā)生了變化，屬于單質(zhì)鋁特性的價(jià)態(tài)視角;后者Al元素的價(jià)態(tài)沒(méi)有發(fā)生變化，屬于氧化鋁特性的特性視角。用“物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)”統(tǒng)領(lǐng)“鈉及其化合物”與“氯及其化合物”單元教學(xué)的知識(shí)層級(jí)如表1。

2.2 模塊大概念

把同一模塊、不同章節(jié)的內(nèi)容用同一大概念進(jìn)行統(tǒng)攝和引導(dǎo)，這樣就形成了模塊大概念。比如，用“可逆體系存在平衡”大概念統(tǒng)領(lǐng)“選擇性必修1第二章”與“選擇性必修1第三章”單元教學(xué)的知識(shí)層級(jí)如表2。

2.3 跨模塊大概念

把不同模塊、不同章節(jié)的內(nèi)容用同一大概念進(jìn)行統(tǒng)攝和引導(dǎo)，這樣就形成了跨模塊大概念。比如，用“電子得失難易決定性質(zhì)強(qiáng)弱”大概念統(tǒng)領(lǐng)物質(zhì)的氧化性、物質(zhì)的還原性、元素的性質(zhì)、金屬冶煉、原電池和電解池的知識(shí)層級(jí)如表3。

3 大概念單元教學(xué)的架構(gòu)路徑

根據(jù)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和能力水平，將高度抽象的大概念分解為抽象程度較低的次級(jí)大概念。通過(guò)圍繞大概念創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)活動(dòng)，按照不同知識(shí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)階段來(lái)逐漸拓展認(rèn)識(shí)的范圍、角度和深度[4]。

3.1 選擇突出單元主題的大概念

化學(xué)教材的編寫遵循知識(shí)建構(gòu)的邏輯順序和學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，無(wú)論是同一章節(jié)內(nèi)容，還是模塊內(nèi)容，其彼此存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。通過(guò)分析教學(xué)內(nèi)容之間的內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系，找出能夠統(tǒng)領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容的大概念，在教學(xué)中能夠起到事半功倍之效。

3.2 確定次級(jí)大概念

由于大概念涵蓋性強(qiáng)，涵義抽象而且缺乏教學(xué)實(shí)用性，所以，要將大概念向下延伸出次級(jí)大概念。教師要站在一定高度，對(duì)主題教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行自上而下的梳理和細(xì)化，將高度抽象的大概念分解為抽象程度較低、適用范圍較小的次級(jí)大概念（或概念）[5]。這樣既降低了大概念的建構(gòu)難度，同時(shí)，還豐富了大概念的內(nèi)涵。

3.3 編寫單元教學(xué)目標(biāo)

站在學(xué)生學(xué)習(xí)行為的角度，以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，將大概念、次級(jí)大概念與課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行融合，從而確定單元教學(xué)目標(biāo)。

比如，“氯及其化合物”教學(xué)目標(biāo)中涉及到“物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)”大概念的內(nèi)容有：（1）能用氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)的觀點(diǎn)預(yù)測(cè)并解釋Cl2的化學(xué)性質(zhì)，并能用化學(xué)方程式正確表達(dá);（2）以氯及其化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)為線索，建立含氯元素的物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，進(jìn)一步了解研究物質(zhì)的思路和方法。

3.4 創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)活動(dòng)

通過(guò)創(chuàng)設(shè)與大概念、次級(jí)大概念相呼應(yīng)，有一定挑戰(zhàn)性的“學(xué)習(xí)任務(wù)”和“驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題”，組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、分析推理、關(guān)聯(lián)概括和解釋說(shuō)明等學(xué)習(xí)活動(dòng)[6]，藉以理解大概念的本質(zhì)和豐富內(nèi)涵。

比如，“氯及其化合物”學(xué)習(xí)活動(dòng)中涉及“物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)”大概念的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題：

問(wèn)題1 ① 含有Cl元素的物質(zhì)有哪些？

② 根據(jù)Cl2所屬物質(zhì)類別的通性，預(yù)期其化學(xué)性質(zhì)。

③ FeCl3和CuCl2能用它們的金屬與鹽酸反應(yīng)制取嗎？

問(wèn)題2 ① 觀察氯水，判斷氯水中含有哪些成分？

② 試推測(cè)氯水中可能含有哪些粒子？

③ 如何檢驗(yàn)上述粒子？

④ 氯水能夠使有色布條或品紅溶液褪色，推測(cè)是哪種粒子的作用？

⑤ 如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)排除Cl2使有色布條或品紅溶液褪色的干擾？

問(wèn)題3 ① 分析HClO為什么具有漂白性呢？

② 石蕊試液滴入新制氯水，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

③ 新制氯水和久置氯水的成分有何差異？

問(wèn)題4 ① 根據(jù)氯氣與水的反應(yīng)原理，推測(cè)氯氣與NaOH能否發(fā)生反應(yīng)？若反應(yīng)，其產(chǎn)物是什么？

② 寫出Cl2與Ca（OH）2反應(yīng)的方程式。

③ 分析推斷Ca（ClO）2的性質(zhì)。

④ 漂白粉相對(duì)于新制的氯水有哪些優(yōu)點(diǎn)？

⑤ 漂白粉漂白的原理是什么？這是屬于鹽的通性嗎？

4 大概念單元教學(xué)的實(shí)施建議

4.1 剖析問(wèn)題的本質(zhì)

大概念單元教學(xué)的基礎(chǔ)是問(wèn)題的本質(zhì)相同，所以，在實(shí)施大概念教學(xué)時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題的本質(zhì)，只有厘清了問(wèn)題的本質(zhì)，才能夠理解大概念的豐富內(nèi)涵和應(yīng)用價(jià)值。

比如，在分析氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)時(shí)，借助于NaCl和HCl形成的典型案例，得出氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)特征是電子轉(zhuǎn)移（得失和偏移），進(jìn)一步分析電子轉(zhuǎn)移和化合價(jià)升降的關(guān)系，就可以直接得出化合價(jià)升降的數(shù)值等于電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目，而這就是配平氧化還原反應(yīng)的理論依據(jù)。然后再通過(guò)延伸提煉，就可以得出：還原劑的還原性強(qiáng)弱即為失電子難易，表現(xiàn)為化合價(jià)升高趨勢(shì);氧化劑的氧化性強(qiáng)弱即為得電子難易，表現(xiàn)為化合價(jià)降低趨勢(shì)。

4.2 大概念的抽象與演繹

采用大概念進(jìn)行單元教學(xué)時(shí)，不同的教學(xué)內(nèi)容存在著先后順序，對(duì)先期出現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行問(wèn)題本質(zhì)分析，然后歸納抽象出大概念的涵義，再用大概念的本質(zhì)內(nèi)涵去演繹后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容。這樣既有利于大概念的建構(gòu)與遷移，也有助于學(xué)生思維能力的提升。

無(wú)論是大概念的抽象概括，還是演繹應(yīng)用，都要注重“具體—抽象—具體”思維的協(xié)同性，以提升大概念的本質(zhì)性、普適性和實(shí)用性。大概念的抽象性必須以具體性作基礎(chǔ)，還要以更廣泛的具體性為歸宿。大概念是從具體的事例出發(fā)，抽象出本質(zhì)特征或內(nèi)在聯(lián)系，然后再運(yùn)用到具體的同類事例中去。大概念的具體化過(guò)程，既是大概念內(nèi)涵不斷擴(kuò)展、豐富和深入的過(guò)程，也是深度理解和掌握知識(shí)的過(guò)程。

比如，通過(guò)對(duì)“鈉及其化合物”的具體學(xué)習(xí)，抽象概括出物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)為類別通性和物質(zhì)特性。在進(jìn)行“氯及其化合物”教學(xué)時(shí)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生利用類別通性和物質(zhì)特性中的價(jià)態(tài)視角對(duì)Cl2、 HClO、 Ca（ClO）2等的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)期，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證探究，從而建構(gòu)氯及其化合物的性質(zhì)。

4.3 提升對(duì)化學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)層級(jí)

大概念單元教學(xué)的實(shí)施，依賴于教師對(duì)學(xué)科知識(shí)本質(zhì)的把握，以及對(duì)學(xué)生知識(shí)理解、思維發(fā)展和能力培養(yǎng)的期待[7]。大概念單元教學(xué)對(duì)于化學(xué)教師的知識(shí)體系和認(rèn)識(shí)高度都提出了挑戰(zhàn)，而每位教師都是根據(jù)自身對(duì)大概念的理解來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)的，因此，教師要加強(qiáng)自身化學(xué)專業(yè)素養(yǎng)建設(shè)，完善自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)和認(rèn)識(shí)深度，這樣才能夠提升大概念單元教學(xué)的高度。

4.4 對(duì)問(wèn)題進(jìn)行鋪墊和啟發(fā)

大概念教學(xué)對(duì)于學(xué)生抽象思維能力和整合重組能力提出了較高要求，對(duì)于基礎(chǔ)和能力較弱的學(xué)生來(lái)講，難度比較大，尤其是要將不同章節(jié)、不同模塊的內(nèi)容進(jìn)行整合統(tǒng)一。因此，教師在創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)要降低問(wèn)題的坡度，通過(guò)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行鋪墊和啟發(fā)，從而引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地建構(gòu)大概念。

學(xué)生的思維特點(diǎn)往往是點(diǎn)狀的、不連續(xù)的，如果一味地用抽象的大概念進(jìn)行遷移，就會(huì)無(wú)形中增加學(xué)生的理解難度和接受障礙。因此，教師要根據(jù)知識(shí)內(nèi)容的特點(diǎn)，對(duì)于具體的物質(zhì)、反應(yīng)和事實(shí)，采用類比的思維方式則更容易建構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

[1][2]李剛，呂立杰. 大概念課程設(shè)計(jì)：指向?qū)W科核心素養(yǎng)落實(shí)的課程架構(gòu)[J]. 教育發(fā)展研究，2018，（15～16）：35～42.

[3][4][6][7]何彩霞. 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的大概念單元教學(xué)探討[J]. 化學(xué)教學(xué)，2019，（11）：44～48.

[5]孫國(guó)輝，徐潔. 基于化學(xué)學(xué)科理解的學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)主題教學(xué)的探索[J]. 吉林教育，2020，（7～8）：13～17.