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基于学科大概念的中学化学教学设计

2022-05-10王雪林红

科学家 2022年4期
关键词:原子结构大概念教学设计

王雪 林红

摘要:本文以中学化学“原子的结构”为例,分析了基于学科大概念进行教学设计的基本环节,设计了凝练学科大概念,依据学科大概念确立关键概念,以关键问题进行基本问题的设计,确立教学目标,设计学习活动,根据学习结果进行教学评价的教学设计模式,凸显化学学科本质,学生可以在大概念的统摄性对知识进行学习,建立知识结构网络,以此发展核心素养。

关键词:大概念:原子结构;教学设计

一、研究背景

2020年,教育部印发了普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订),以下简称新课程标准。其中明确提出,重视以学科大概念为核心,是课程内容结构化,凝炼了化学学科核心素养,更新了教学内容与评价体系。核心素养的落实是新课程标准颁布后的重要问题,针对这一问题,各界学者纷纷展开研究,然而,真正建立学生的核心素养需要逐步探索,其落实也面临诸多困境。“大概念”具有统摄性,新课程标准中明确提出以学科大概念为核心,更新教学内容。以大概念为统领进行教学设计可以为核心素养的落实提供新的视角和思路。

以学科大概念为统领,可以减轻学生的负担,并且大概念统领下的教学,要求教师重新整合教学内容,精选提炼知识,进而向学生传授基于学科大概念的教学设计,可以改变以往“知识多”、“课时少”的弊病,促进学生学习方式由传统“死记硬背”,向“搭建学科知识结构”转变。

二、大概念的内涵

(一)大概念的理论基础

学科大概念是指联结整个学科的具有统摄性、中心性的概念,它是学科知识的核心,反映学科本质,能将学科关键思想和相关内容联系起来的关键的、特殊的概念。它可用相关的概念、主题、有争议的结论或观点等方式进行表述,在教学实务中具有聚焦学科核心内容,明确教学核心任务,引导架构学科知识框架,促进理解型教学,助力实现学科核心素养等实践意义。在教学实践中,可以课程标准作为基准,以基本问题为导引去挖掘,还可以以学习者所能达到的理解去架构学科"大概念"。例如化学学科大概念“微粒构成物质”,以这一大概念为统领组织教学内容,可以反映知识见的纵向联系,有利于学生对知识进行建构,通过学生对知识的加工,可以促进将其转变为能力。

综上所述,笔者认为大概念是思维导图中的核心点,由其出发可以延伸出学科知识相关的内容,学生在日常生活中所遇到的各种问题及学习过的各种知识,都可以利用大概念进行解决和归纳,因此,基于学科大概念进行教学对于发展学生的核心素养和适应社会生活的发展具有重要的意义。

(二)学科大概念与学科核心素养的关系

新课程标准中明确提出利用学科大概念促进学科核心素养落地。学科核心素养是基于核心素养基础上提出的具有本学科特质的学生应具备的适应终身发展和社会需要的必备品格和关键能力。不同学科间的知识结构有所不同,但是又有其内在的、本质的联系,学生进行分科课程的学习,是为了更好的适应社会,将学习的知识更好的应用于生活实际之中。大概念具有統摄性,可将不同学科的之间的概念进行整合,完善学生的横向知识结构,促进学生对所学习知识的本质性理解,在学生头脑中建立一个脉络清晰的思维导图,培养该学科引领下的关键能力,帮助学生核心素养顺利落地。

三、围绕大概念的教学设计——以“原子的结构”为例

由于大概念具有极强的概括性,因此围绕大概念进行课程设计应包括以下几点:

凝练学科大概念、依据学科大概念确立关键概念、根据关键问题设计基本问题、围绕基本问题确立教学目标、依据教学目标设计学习活动、根据学习结果进行教学评价。

(一)凝练学科大概念

化学是在原子、分子水平上研究物质组成、结构、性质转化及其应用的一门学科,其特征是从微观层次认识物质,以符号形式描述物质,在不同层面创造物质。“原子”这一概念,最早是哲学家提出来的。原子结构理论是高中化学重要的理论之一,学生通过原子结构内容的学习可以建立微观视角,为后续化学键以及物质结构的学习提供稳定的先行组织者。因此,笔者认为原子结构的大概念是“尺度”,基于尺度的教学可以让学生认识到物质在宏观上是由元素组成,在微观上由原子构成,体现化学学科的独特育人方式。

(二)依据学科大概念确立关键概念

学科大概念确立后,要以学科大概念进行一系列的问题的回答。如关键概念,即学生理解该部分知识点所必须掌握的概念。关键概念的确立需要教师的关键理解,关键理解是由大概念引申而来,所谓的关键理解就是学生通过本次课的学习可以理解什么?这些理解是否有助于发展学生核心素养的发展?这些理解是否具有迁移价值?教师根据对学生已有情况和个性特点设计教学的关键问题。

根据“尺度”大概念,原子结构这部分的关键问题为:原子是由原子核和核外电子构成;原子核由质子和中子构成;电子在能量不同的区域运动;原子核外第n层最多容纳2n2个电子,最外层电子数不超过8个(第一层只有2个)。

(三)根据关键问题设计基本问题

关键问题确立后,教师要思考在实际课堂教学中如何通过课堂基本问题达到学生对关键问题的理解。基本问题的确立需要以关键问题为统领,根据教师课堂教学的层层递进,教学活动的逐渐深化,让学生在每个基本问题的回答中逐步理解关键问题,并达到关键理解。

依据关键概念原子结构的基本问题如下:我们如何知道原子及原子核的存在? 我们怎样确定原子核是由质子和中子构成?核外电子是如何运动的?核外电子的排布规律是怎样的?教师在教学过程中根据基本问题步步设问。

(四)围绕基本问题确立教学目标

依据基本问题原子结构的教学目标如下:

(1)通过对物质尺度的划分认识原子的存在,感受化学微观世界;

(2)通过化学史资料原子核的探究过程,体会科学研究中证据推理的重要性;

(3)知道质量数与质子数、中子数的数量关系;

(4)通过核外电子运动特征,认识核电电子排布的规律性;

(5)通过对核外电子稳定结构的分析,初步建立原子结构与元素性質之间的关系;

(五)依据教学目标设计学习活动

教学目标确立后,要创设丰富的学习活动,充分调动学生学习的积极性,引导学生一步步完成目标;

活动任务1:微观尺度下原子

通过向学生展示不同尺度下物质形态,重点感受微观尺度下的原子,使学生认识到原子的真实存在,感受不同尺度视角下物质构成的差异性。通过向学生展示真实的原子图片,可以让学生感受到微观世界的真实性。

活动任务2:原子核的探究过程

请同学阅读道尔顿原子论,汤姆森葡萄干布丁模型,观看卢瑟福α粒子散射实验等化学史材料,让学生直观感受原子核的真实存在,梳理科学家对原子结构认识过程,不可分割——可以分割——行星模型的认识过程。通过卢瑟福α粒子散射实验,依据实验证据进行证据推理等。可以让学生体会科学家在科学探究过程中所展现的创造力和实证精神,以及科学探究过程的暂时性和主观性。

学习任务3:核外电子运动特征及其排布

展示核外电子运动的微观模型,让学生认识到核外电子并不是在固定的轨道上运动,而是在能量区域内运动,引发学生对核外电子运动概念的转变,认识电子云奠定基础,通过对稀有气体原子结构的排布规律,引导学生思考讨论核外电子的排布规律,为后续元素周期表的学习提供固着点。

(六)根据学习结果进行教学评价

采用多种方式对学生学习结果进行评价,在课堂上根据学生的参与程度评价,布置讨论活动,来判断学生是否形成对微观世界的理解。

以尺度为学科大概念引导学生从微观角度认识原子结构,让原子结构不在是抽象的知识,而是在学生头脑中形成模型,根据原子核探究过程的学习,学生可以体会科学家坚持不懈的探究精神,α粒子散射实验的实验现象可以让学生依据实验事实性证据进行推理,进而得出实验结论,发展学生证据推理与模型认知的核心素养。

四、结论

基于大概念的学习可以改变传统的教学方式的灌输性,学习的知识更具有迁移性和概括性。原子结构的教学基于“尺度”大概念的统领,以化学史为主线,改变学生头脑中只有微观知识没有微观思想的现状,带领学生体会科学探究过程,发展学生的核心素养。随着课程改革的进行,传统的学习模式不再使用,“自主学习”,“深度学习”走入教育工作者的视野,在高度信息化的社会,谁掌握了自主学习的能力,就是抓住了时代的机遇,教师不仅仅充当知识的传授者,更为重要的能力的在传授者,传统学习模式下,学生对于知识的理解停留在表层,难以将知识应用的实际生活中去,这样的知识仅仅帮助学生取得高分,但不能发展学生的核心素养。因此,如何让学生即掌握知识,又掌握能力成为广大教育工作者关心的话题,由于大概念具有中心性和网络状的特点,学生可以在大概念的统摄性对知识进行学习,建立知识结构网络,以此掌握自主学习的能力。此外,基于大概念进行教学能够帮助学生将学校知识与社会实际应用结合起来,能够将学校学习的知识自如的运用在实际生活中,这不仅让学生获得了知识与技能,并且让学生在走出校园后能适应复杂的社会问题。

参考文献:

[1]布鲁纳.教育过程[M].邵瑞珍,译.北京:文化教育出版社, 1982:26-30.

[2]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,2020:3.

作者简介:王雪,女,1996年11月,汉,黑龙江牡丹江人,硕士研究生在读,研究方向:化学学科教学研究。

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