李杨

摘要： 以建构大概念为核心，整合人教版九年级《化学（上册）》第三单元“物质构成的奥秘”和第四单元“自然界的水”，建立“物质的组成与结构”这一学科大概念。按照事实、核心概念、次级大概念、学科大概念的逆向设计顺序，基于课标和学情，建立从真实情境出发，以学科大概念为统摄，通过科学探究形成化学学科观念、发展学生化学学科思维、树立学生科学态度与社会责任感的教学模型，实现知识的“高通路迁移”，促进学生学习方式的转变，发展学生的学科核心素养，充分彰显化学学科的育人价值。

关键词： 化学学科大概念; 核心素养; 教学设计; 初中化学;水的组成探究

文章编号： 1005-6629（2021）10-0048-06

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

《普通高中化学课程标准（2017年版）》明确指出，重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情景化，促使学科核心素养的落实[1]。《义务教育化学课程标准（2011年版）》中也指出，要让学生形成化学的基本观念，启迪学生的科学思维，培养学生的实践能力，提高学生的科学素养[2]。并建议教师结合学生已有经验整体规划教学目标，科学设计单元或课时教学目标。由此，以学科大概念为核心的结构化教学必将引领和指导义务教育阶段的化学课程。

1  大概念和学科大概念

在教学中我们要经常思考一个问题： 除去知识，学生还剩下什么？面对当今社会发展需求，对学生的独立思考能力、求知欲、想象力的培养日益重要，要让他们在处理与化学有关的社会问题时能做出更理智、更科学的思考和判断。在教学中我们不难发现，很多学生对于化学的学习，只是记忆零散的知识，也就是记忆某些“专家结论”，但对于这些知识却缺乏深刻理解，更不善于灵活应用。这就提醒我们教师在教学上要从教授容易遗忘的“专家结论”向培养可迁移的“专家思维”上转移，培养学生学会用化学家的思维方式去思考与行动。知识容易遗忘，但这些思维方式会对学生以后的生活持续产生积极的影响。“大概念”是专家思维的典型特征，“专家的知识是通过大概念来组织的，反映了专家对学科的理解深度”[3]。不仅如此，大概念也是学习的自我生长点，即学生靠大概念自主学习的内容远比教师所讲授的多，并且在他们的未来持续发生作用[4]。

所谓“大概念”应是包容的、本质的，能够在诸多知识之间建立本质的联系，可以让学生在学习过程中反复调取，有利于实现知识的迁移应用，从而实现在已有知识的基础上获取新的知识，用以解决真实情境中的问题。引导学生由知识掌握走向深度学习，将有利于学生的科学思维、科学态度的形成和发展，让学生在学习中获得更多的体验。

何彩霞提出，“学科大概念”是居于学科中心地位的、能反映学科本质的、具有较为广泛适用性和解释力的原理、思想和方法。其主要特征为： （1）能反映学科的主要观点和思维方式，是学科结构的骨架和主干部分;（2）能统摄或包含大量的学科知识，具有普遍性和广泛的解释力;（3）能提供对于理解知识、研究和解决问题的思想方法或关键工具，并可运用于新的情境，具有持久的可迁移的应用价值[5]。

由此可以看出，大概念既可以连结学科内的概念，又能够在具体生活情境中不断地被运用，提升其迁移应用价值。根据斯特恩（Stern J.）、珀金斯（D. Perkins）等人创设的迁移四象限理论，大概念的真实、可迁移应用的特点既体现了“专家思维”的核心特征——创新，又是属于能够迁移至高度不相似的现实世界场景的“高通路迁移”。“低通路迁移”只是达成相似的“具体与具体”之間的简单关联，比如通过大量的练习，让学生熟悉各种题型，也就是俗称的“刷题”。而“高通路迁移”则是不断地形成“具体与抽象”以及“抽象与抽象”交叉的复杂认知结构，从而能连结不相似的“具体与具体”[6]，如图1所示。

2011年版的《义务教育化学课程标准》指出，化学是在分子、原子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学，其特征是研究物质和创造物质[7]。结合大概念的特征和课程标准可提炼出义务教育阶段蕴含的化学学科大概念是“在分子、原子水平上研究物质和创造物质”。

2  “物质的组成与结构”学科大概念建构

在义务教育阶段，以人教版教材为例，很多学生对化学学习的兴趣在前两单元最为浓厚，从第三单元“物质构成的奥秘”开始弱化，到第四单元“自然界的水”结束后出现分化，也从侧面反映了教学中没有进行合理的知识迁移，而只是记忆“专家结论”。如果能以化学学科大概念为核心来组织学生学习，基于整体的视角，可以帮助学生更充分地认识知识的前后联系，提高应用和获得新知的能力，发展学生的思维，避免在第三、第四两个单元的学习中出现两级分化现象，也有利于学生对后续化学知识的学习和理解。同时，以大概念为核心的整体单元的备课和教学，保证学生对学习主题的完整性理解，克服学习内容的割裂和碎片化，减少不同课时中原地踏步式的重复。在整体优化的基础上以大概念为核心，在具体情境中进行知识的迁移和应用，体现知识的生长性，帮助学生对知识的理解由浅入深地展开，有利于学生核心素养的发展。

第三单元“物质构成的奥秘”，包括分子和原子、原子的结构和元素三部分内容，生长性强，是初中化学的基本概念，也是支撑和构建初中化学知识结构的节点，具有重要的教育价值。第四单元“自然界的水”，联系实际介绍水在自然界的作用、水资源状况及保护等社会热点问题;水的组成及单质、化合物、化学式、化合价等化学学科知识;过滤、蒸馏等化学基本实验操作。将学科知识、学科技能与社会实际问题联系在一起，突出了学科价值，凸显了学科大概念的高通路迁移特点。结合这两部分内容和学情，可以把这两个单元的教学以“物质的组成与结构”这一学科大概念为统摄，按照学科大概念、次级大概念、核心概念和事实的顺序揭示知识之间的联系。如图2所示。

3  以“物質的组成与结构”学科大概念为统摄的教学设计

3.1  “物质的组成与结构”单元教学设计

从义务教育阶段化学培养目标和学生认知水平上考虑，在教学中既要体现学科的知识价值，更重要的是要体现学科的育人价值，注重培养学生通过课程学习逐步形成适应个人终身发展和社会发展需要的正确的价值观念。因此，在以学科大概念为统摄的教学设计中，从创设真实问题情境出发，建立一个涵盖化学学科观念、学科思维、科学探究和科学态度与社会责任四个方面，实现知识的“高通路迁移”，发展学生的学科核心素养，充分彰显学科育人价值的教学设计模型。从“物质的组成与结构”学科大概念出发，“物质构成的奥秘”和“自然界的水”两个单元的整体和分课时教学可以形成如下设计，见图3、图4。

学科大概念是抽象的，可以应用在同一单元，也可以应用于跨单元，当然也可涵盖在不同课时中，但这些课时、单元或跨单元的教学都指向同一个大概念。学科大概念统摄下的教学设计要体现其“高通路迁移”的特点，就要具有生

活价值，引入真实性任务。麦克泰格认为，真实性任务应满足两个符合： 符合世界的复杂性、符合学生的兴趣和经验[8]。“物质的组成与结构”这一学科大概念，体现了人们对物质成分的探索和认识过程，可以把这两个单元整合为四部分教学内容： 分子、原子、元素和水的组成探究。其中“水的组成探究”在学习了分子、原子、元素的基础上开展，本节知识的学习在于引导学生建构“物质的组成与结构”大概念，引导学生分别从宏观元素视角和微观粒子视角认识物质成分，体会探索物质成分的学科思维方式，也是帮助学生建立“宏—微—符”三重表征的化学学科思维的重要途径。

3.2  “水的组成成分探究”课时教学设计

首先要确定单元教学整体目标。根据“物质的组成与结构”大概念、课标和学情，设计单元教学的整体目标为： （1）初步从宏观元素视角和微观粒子视角认识化学物质成分;（2）知道如何用符号表示物质进行研究和交流;（3）知道研究物质组成与结构的方法;（4）了解人类对物质组成与结构的研究是不断发展的，体会探索物质成分的学科思维方式。其次是梳理本节课的核心知识： （1）水的组成;（2）单质、化合物、氧化物的含义及区别;（3）人类认识水的组成的过程和方法。在与整体目标保持一致的基础上，从化学学科观念、学科思维、科学探究和科学态度与社会责任这四个方面设计本节教学目标如下： （1）通过阅读认识水的组成的化学史，体会化学家在研究过程中的科学精神;（2）通过对实验现象的证据推理，分别从宏观和微观视角认识水的成分，建构“物质由元素组成和微观粒子构成的”和“化学变化中元素不变”的学科观念;（3）通过水分解的模型建构，认识并能区分单质、化合物和氧化物，初步建立“宏—微—符”三重表征的化学学科思维;（4）通过对水的组成的探究，体会探索物质成分的学科思维方式，初步建立“物质的组成与结构”学科大概念。在具体设计上，仿照人类认识水的组成的历史进程，创设现实世界的真实情境，利用“高通路迁移”发展学生的思维，沿着“情境—问题/任务—活动—知识—素养”这条主线展开，用活动呈现教学过程，在体会人类认识水的组成的历史进程中，建构该学科大概念。如图5所示。

4  以化学学科大概念为统摄的教学反思

课堂教学是落实化学培养目标、反映课程基本理念、体现课程设计思路的基本途径。目前的课堂教学在核心素养导向下正在发生转变，核心素养的核心是培养全面发展的人，是要学生具备适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。学生在课堂中不仅要学习知识，更重要的是学会用知识解决真实问题，因此在教学中要给学生创设真实问题情境，通过活动提升学生迁移应用、解决问题的能力。在应用所学内容解决问题的过程中，把记忆性的“专家结论”转变成创新性的“专家思维”。在这个过程中逐步形成学科观念、学会学科思维、养成科学态度和发展核心素养。在整个课程的设计中，利用学科大概念的上位理念，把学习纳入整个体系的全局中思考，环环相扣，提升学生的“高通路迁移”能力，充分彰显学科的育人价值。

学科大概念统领学科核心内容，横向联结不同章节、甚至不同学科之间的知识，纵向串联核心概念和学科事实。在教学中，以学科大概念为核心，通过创设真实问题情境，利用“高通路迁移”发展学生思维，培养学生迁移应用、解决实际问题的能力，让大概念能不断地返回到具体的情境中，利用大概念生成的“具体—抽象—具体”的循环过程，培养学生的“专家思维”，最终指向学生能自主解决真实的实际问题，促进学科核心素养的落实。

以学科大概念为统摄的教学设计，基于课标和学情，沿着“情境—问题/任务—活动—知识—素养”这条主线，在知识的运用过程中落实化学学科观念的形成，逐步学会从化学的角度认识世界与分析问题。在运用化学观念解决实际问题过程中所形成的思路和方法，逐步培养学生的化学学科思维。在学习中引导学生从化学的角度分析和解决问题，还有利于学生创新思维的发展。科学探究是学生积极主动地获取化学知识、并运用知识解决化学问题的重要实践活动。通过科学探究，发展科学探究能力，增进对科学的情感。在运用化学观念、化学学科思维进行科学探究的过程中，使学生逐渐形成对化学促进社会发展的正确意识，从而树立社会责任感和担当意识。

化学与社会生活实际有着广泛而紧密的联系，在教

学设计中，以学科大概念为统摄，让学生在真实情境

中发现问题展开学习，按照事实、核心概念、次级大概念、学科大概念的逆向设计顺序，以化学学科观念、化学学科思维、科学探究、科学态度与社会责任的横向类比关联顺序组织教学。同时结合课程实际，根据课标和学情，重视跨学科内容的组织和选择，建立从真实情境出发，以学科大概念为统摄，通过科学探究形成化学学科观念、发展学生的化学学科思维、树立学生科学态度与社会责任的教学模型（见图6），实现知识的“高通路迁移”，促进学生学习方式的转变，发展学生学科核心素养，充分彰显化学学科的育人价值。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2020： 4.

[2][7]中华人民共和国教育部制定. 义务教育化学课程标准（2011年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2012： 1.

[3]约翰·D. 布兰思福特等. 人是如何学习的——大脑、心理、经验及学校（扩展版）[M]. 上海： 华东师范大学出版社， 2013： 27.

[4]刘徽. 深度学习： 围绕大概念的教学[J]. 上海教育， 2018， （6）： 57.

[5]顿继安， 何彩霞. 大概念统摄下的单元教学设计[J]. 基础教育课程， 2019， （18）： 6～11.

[6]刘徽. “大概念”视角下的单元整体教学构型[J]. 教育研究， 2020， （6）： 67.

[8]Mctighe Jay.， et al.. Designing Authentic Performance Tasks and Projects： Tools for Meaningful Learning and Assessment [M]. Alexandria， Virginia： ASCD， 2020： 29.