核心素養(yǎng)背景下指向大概念的高中化學教學探析

岑素艷 范斌

【摘要】本文闡述大概念的內涵，分析化學學科大概念和化學學科核心素養(yǎng)之間的關系，認為大概念可以從課標和教材中提取，指向大概念的化學教學可以從大概念提取、真實情境評價、提出關鍵問題、完成驅動性任務、大概念生成等方面展開，以此提升學生的化學學科核心素養(yǎng)。

【關鍵詞】核心素養(yǎng) 大概念 化學教學

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）05-0072-04

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）提出，要選擇體現(xiàn)基礎性和時代性的化學課程內容，引導學生進一步學習化學的基本原理和方法，形成化學學科的核心觀念；在必修課程教學環(huán)節(jié)，突出化學基本觀念（大概念）的統(tǒng)領作用?；瘜W學科大概念是發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的有力抓手，教師在日常教學中應注重大概念的教學，在真實情境引導下，讓學生通過思考驅動性問題和解決任務自主構建學科知識框架，提高學習的關鍵能力，促進學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。在當前以素養(yǎng)為本、深化課程改革的背景下，以學科大概念為抓手開展高中化學教學是發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)的重要途徑。

一、大概念的內涵

學科大概念是“反映學科本質，具有抽象性、概括性、統(tǒng)攝性和廣泛遷移價值的學科思想和觀念”。劉徽把大概念界定為“反映專家思維方式的概念、觀念或論題，它具有生活價值”。筆者結合專家的理論闡述和自身的教學經驗得出以下認知：大概念本質上是一種高度的概括性知識，是專家經歷大量的真實案例后得出的對某個概念的理解和感悟，并且將兩個視角不同的概念進行有機聯(lián)結，以便解決更多陌生情境中的問題。比如，“燃燒”的概念是“物質與氧化劑發(fā)生的一種劇烈的發(fā)光發(fā)熱的氧化反應”“燃燒的條件是氧氣和著火點”，教師在課堂上可通過創(chuàng)設真實的情境讓學生理解燃燒的概念并掌握如何控制物質燃燒條件，還可以在此基礎上引導學生理解并掌握兩個化學學科大概念——“化學反應需要一定的條件并且可以通過條件進行調控”和“化學反應中有能量轉化為人類所用”。學生掌握這兩個大概念后，就會將其遷移到后面的化學反應學習中，然后主動思考反應的條件是什么，如何通過條件控制反應，反應中有什么能量轉化，如何利用這些能量，等等。如此一來，化學學習就結構化了，由點到線甚至到面，部分學生甚至可能自我生成一個更上位的跨學科大概念：“研究事物的發(fā)展或控制事物的發(fā)展可以從事物發(fā)生的條件入手。”由此可見，大概念可以超越學科知識層面并以上位概念的形式促進學生的學習，讓學生從“惰性知識”的記憶轉向類似“專家思維”的理解和掌握。

以大概念為統(tǒng)領將相關內容建立聯(lián)系，基于學生認知發(fā)展的遞進性開展單元教學，有助于學生理解具體內容背后更為本質的思想和方法，形成結構化的知識以及解決具體問題的思路和方法，促進化學學科核心素養(yǎng)的落實。一是化學學科大概念是發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)的有力抓手?；瘜W學科知識是培養(yǎng)化學學科核心素養(yǎng)的主要載體，化學學科大概念是反映化學學科知識本質的思想觀念，其最大的價值是具有遷移性，有助于學生解決真實情境中的問題，同時在解決這些問題的過程中，將大概念轉化為個體的價值觀念、關鍵能力和必備品格。所以，指向大概念的教學能幫助教師實現(xiàn)少而精的教學，大概念是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的有力抓手。

二是化學學科核心素養(yǎng)是化學學科大概念的最終指向?；瘜W大概念的提取正確與否，其衡量標準即是否有利于發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)。當我們以大概念為指向進行教學設計、面臨多個大概念而進行選擇時，必須考慮大概念能否構建富有邏輯的化學學科知識層級結構，這將決定學生能否將化學學科知識結構化。培養(yǎng)核心素養(yǎng)應該始終作為教學目標引領大概念的實踐路徑，有時核心素養(yǎng)本身就是大概念。

二、指向大概念的化學教學設計步驟

（一）研讀《課程標準》，分析教材內容，提取和選擇大概念

《課程標準》是教師教學的綱領性文件，原則上所有大概念的提取都應該出自《課程標準》，所以化學教師要認真研讀《課程標準》。

1.《課程標準》有時會直接給出大概念。如《義務教育化學課程標準（2022年版）》就明確提出要圍繞五個化學學科大概念開展教學，分別是“化學科學本質”“物質的多樣性”“物質的組成”“物質的變化與轉化”“化學與可持續(xù)發(fā)展”。

2.《課程標準》中的核心素養(yǎng)可以直接提煉出大概念。比如，化學學科核心素養(yǎng)變化觀念“認識化學變化有一定限度、速率，是可以調控的”，可以提煉出化學學科大概念“化學反應是可以調控的”；化學學科核心素養(yǎng)科學態(tài)度“具有安全意識和嚴謹求實的科學態(tài)度，具有節(jié)約資源、保護環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識，從自身做起，形成簡約適度、綠色低碳的生活方式”，可以提煉出化學學科大概念“化工產品的生產必須遵循安全、經濟、純凈的原則”。

3.《課程標準》中的課程目標“能從物質的微觀層面理解其組成、結構和性質的聯(lián)系，形成結構決定性質，性質決定應用的觀念”，可以提煉出化學學科大概念“結構決定性質，性質決定應用”；課程目標“能用對立統(tǒng)一、聯(lián)系發(fā)展和動態(tài)平衡的觀點考查化學反應，預測在一定條件下某種物質可能發(fā)生的化學變化”，可以提煉出化學學科大概念“化學反應的影響因素有多個，有主次之分，主要因素決定反應方向或結果”。

4.《課程標準》中的學業(yè)要求“能利用元素在元素周期表中的位置和原子結構，分析、預測、比較元素及其化合物的性質”，可以提煉出化學學科大概念“構—位—性”；《課程標準》中的內容要求“了解物質的量及其相關物理量的含義和應用”，可以提煉出跨學科大概念“設定合適的基準可以方便計量和比較”。

5.大概念也可以從教材中提取。如人教版高中化學必修1（2019年版）教材中的“方法導引”就直接提出了化學學科大概念“基于物質類別和元素價態(tài)可以預測物質的性質”，明確了教學目標。

6.學生在學習過程中的難點也可以提取大概念。學習難點往往是學生最難理解的，也正因如此，對學習難點進行深度剖析往往就能發(fā)現(xiàn)大概念。比如“同周期元素的微粒（原子或離子）的半徑大小比較”這個難點就可以由“微粒半徑受核外電子層和核電荷數(shù)雙重影響”提煉出跨學科大概念“事物的影響因素有多個，有主次之分，主要因素決定事物發(fā)展結果”。

（二）設計大概念目標是否達成的表現(xiàn)性評價

我們以大概念為抓手發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，教、學、評必須一體化，否則還是穿新鞋走老路。因此，在指向大概念的化學教學中，評估效度最核心的部分就是評估學生是否真正理解并掌握了大概念。指向大概念的教學要求教師在制訂大概念教學目標之后，設計具體教學活動之前，就要提前思考如何評價學生通過這節(jié)課的學習理解并掌握大概念。學生理解并掌握大概念的表現(xiàn)性行為是怎樣的？筆者認為，大概念評價任務設計需要注意兩個問題：一是評估任務要和前面挑戰(zhàn)性任務一樣包含真實的問題情境。評價學生是否真正理解大概念就是看學生能否把大概念運用到解決真實的新問題上來，因為大概念的本質屬性就是能夠遷移。二是情境可以是單一的化學學科背景，也可以有其他學科背景，而且最好能與學生的生活背景建立聯(lián)系。大概念有一個很好的價值屬性就是生活價值，情境越陌生、越是跨學科，就越能促進大概念的遷移應用，最終實現(xiàn)核心素養(yǎng)發(fā)展目標。比如在指向大概念“基于物質類別和元素價態(tài)可以預測物質的性質和轉化”的“補鐵劑”主題學習之后，教師可以設計一項任務——“凈水劑高鐵酸鉀的制取和保存”來評價學生是否理解和掌握了這個大概念，如果學生能夠想到用一種更強的含鉀氧化劑來氧化低價鐵鹽制取高鐵酸鉀，那就說明學生理解并掌握了這個大概念。當然教師也可以設計一項更陌生更綜合的真實情境評價任務，如“分析并預測漂白劑二氧化氯的性質、制取和保存”來促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（三）分析學情和教學內容，建構大概念的知識層級結構

大概念不是事實與概念的簡單堆積，學生對大概念的理解和掌握也是一個循序漸進的過程。教師首先要分析學生已有知識基礎，學生要熟悉和掌握哪些必備知識，教材中有哪些知識內容，教師要提供哪些支撐材料（如圖1所示）。

教師還要明確這些知識之間存在怎樣的邏輯層級關系，并根據(jù)大概念教學目標設定這些知識在教學中的地位，即大概念是將哪些重要概念聯(lián)系起來，支撐重要概念建構的一般概念是什么？一般概念又可以從哪些事實獲??？然后教師要以大概念為統(tǒng)攝，將教學知識內容按照內在邏輯關系（事實→一般概念→重要概念→大概念→跨學科大概念）建立合理的聯(lián)系。圖2為從“物質可以燃燒”這個事實到哲學觀點“事物的發(fā)生都是有條件的，研究事物的發(fā)展或控制事物的發(fā)展可以從事物發(fā)生的條件入手”的金字塔型邏輯關系圖。

（四）結合教學內容設計符合學生實際、能引發(fā)學生興趣的真實情境

鐘啟泉認為“核心素養(yǎng)的核心是真實性”“核心素養(yǎng)區(qū)別于應試學力的最大特質在于真實性。真實性是核心素養(yǎng)的精髓”。大概念不是教師告訴學生的，而是學生在真實情境中不斷解決實際問題的過程生成的。指向大概念的教學應該是讓學生自主進行的、由具體到抽象再到具體的高通路遷移，這樣他們才能自主地解決真實世界的問題。所以教師要把真實情境作為學生理解并掌握大概念的一條重要路徑。真實情境的創(chuàng)設源于與化學學科相關的素材，如生活常識、工業(yè)生產、環(huán)境保護、化學研究前沿、真實實驗、化學歷史資料等。合理的真實情境應具備以下幾點特征：一是與學情相貼近，情境不能過于復雜，教師在了解學情的基礎上進行一定的加工，給學生提供足夠的信息以降低復雜性。如果情境遠離學生認知范疇，也不能算真實情境。二是與教學內容緊密關聯(lián)，這樣學生才能更高效地從情境問題中建構知識，從而提升學習效率。三是指向性明確，真實的情境應該指向大概念并有利于大概念的提取，也就是說大概念目標能有效解決情境中的問題。比如離子反應單元教學可通過學生熟知的本地江河水質檢測情境引入，激發(fā)學生的探究興趣，當學生從檢測身邊的水質真實情境中構建電解質概念后，進一步引入如何處理工業(yè)廢水以及工業(yè)廢水處理檢測方法，最終讓學生掌握大概念“從微觀角度認識溶液體系中物質的存在與變化”。此外，教師還可以創(chuàng)設跨學科真實情境，如通過歷史學科舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣的過程引入氯氣的實驗室制法，通過物理學科中光學散射現(xiàn)象引入丁達爾效應，通過語文學科中李白的《將進酒》引入乙醇的學習，等等。

（五）設計指向大概念的核心問題和挑戰(zhàn)性任務

教師要根據(jù)真實情境提出指向大概念的核心問題，再以問題為導向，引導學生通過自主探究或小組合作探究的方式完成挑戰(zhàn)性任務。教師提出的核心問題要能引發(fā)與大概念相關的持續(xù)性思考，不斷激活學生的經驗，達成對大概念的深度理解。最好的效果是學生在教師設計的情境中能主動提出問題。比如教師設計小組合作真實情境——用TDS水質檢測筆測定河水、礦泉水、蒸餾水、無水乙醇的數(shù)據(jù)，學生可能會主動提出問題：“為什么讀數(shù)不一樣？”教師可指導學生往溶液體系中微粒的種類和數(shù)量方向思考，從而指向大概念“從微觀角度認識溶液體系中物質的存在與變化”。

立足真實情境的挑戰(zhàn)性任務是實現(xiàn)大概念教學目標的載體，學生完成挑戰(zhàn)性任務的過程就是逐步構建學科大概念的過程。教師要根據(jù)學情搭建好支架，設計更加合理的挑戰(zhàn)性任務。比如鐵及其化合物的學習可以設計“如何制取補鐵劑硫酸亞鐵”驅動性任務，引導學生構建大概念“物質類別和元素價態(tài)是物質轉化的重要依據(jù)”。

（六）大概念的引導生成

大概念本質上是一種專家思維，是一個概括性很強的思想觀念，往往是專家經歷很多案例后感悟出來的，甚至有些大概念與學生的初步理解是相反的（如圖3所示）。所以大部分學生并不一定能夠自然生成大概念，這就需要教師依照大概念的層級結構，逐步引導學生在真實情境中從一般事實到基本概念，再到學科大概念，最終形成跨學科大概念。特別是從基本概念到學科大概念的關鍵一步可能需要教師再提供幾個案例來激發(fā)學生思考，支撐大概念的生成（如圖4所示）。所以，指向大概念的單元整體教學設計成為教師最好的選擇，一個單元內的幾個課時可以指向同一個大概念（如表1所示），更有利于學生對大概念的生成、理解和遷移。

綜上所述，指向大概念的化學教學設計，教師在實際教學中可以以真實情境引入、提出核心問題、完成挑戰(zhàn)性任務、生成大概念和真實情境評價等五個環(huán)節(jié)來實現(xiàn)核心素養(yǎng)目標的落地。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2021.

［2］中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［3］劉徽.大概念教學：素養(yǎng)導向的單元整體設計［M］.北京：教育科學出版社，2022.

作者簡介：岑素艷（1982— ），廣西靖西人，研究生，碩士，高級教師，主要研究方向為中學化學教育；范斌（1977— ），通訊作者，江西撫州人，研究生，碩士，高級教師，廣西特級教師，主要研究方向為中學化學教學。

（責編 林 劍）