楊濤 高新越

摘要： 以“多角度認識化學變化”為例，基于學科大概念進行單元教學設計，重新整合初中學段關于化學變化的知識，提煉學科大概念，確定單元教學規(guī)劃與課時教學目標。課時教學采用真實情境開展教學活動，引領學生深度學習，促進學生認識發(fā)展，培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，并為其他主題的教學提供可以借鑒的案例。

關鍵詞： 大概念； 核心素養(yǎng)； 單元教學； 化學變化

文章編號： 1005-6629（2023）04-0052-06

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

大概念是指具體知識背后的更為本質(zhì)、更為核心的思想或觀念，它是對概念間關系的抽象表述，是對事物的性質(zhì)、特征以及事物間的內(nèi)在關系及規(guī)律的高度概括［1］?；诖蟾拍钸M行大單元教學設計已經(jīng)成為目前中學化學的發(fā)展趨勢和重要方向，《義務教育化學課程標準（2022年版）》（簡稱“新課標”）提出：“基于大概念的建構(gòu)，整體設計和合理實施單元教學。［2］”本文以“物質(zhì)的化學變化”這一學習主題為例，探討以下內(nèi)容：從課標與教材出發(fā)，整體審視單元教學的內(nèi)容，在大概念理念下，確立教學目標，重新構(gòu)建化學變化的認識角度，進一步明晰認識化學變化的思路與方法。實踐證明，這樣的教學策略不僅能培養(yǎng)學生的學科觀念，發(fā)展科學思維，而且有利于提升核心素養(yǎng)，有效落實育人目標。

1? 教學現(xiàn)狀與教學內(nèi)容分析

1.1? 教學現(xiàn)狀分析

1.1.1? 文獻分析

我國在大概念以及單元教學的已有研究主要集中在兩個方面。

一個方面是大概念統(tǒng)領單元教學實踐，主要包括初中和高中的大單元教學設計、以化學實驗為主題的大單元教學設計和教學設計模式與類型。如以“水的組成探究”［3］“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”［4］“物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律”［5］“醛酮和糖類”［6］等為主題，解構(gòu)大概念、確定教學目標、創(chuàng)設真實情景、構(gòu)建知識網(wǎng)絡、設計單元教學流程。

另一個方面是大概念統(tǒng)領學習課程內(nèi)容，發(fā)展核心素養(yǎng)。如分析新課標中的學科大概念的基本內(nèi)涵與層級關系，論述大概念架構(gòu)的分類及其架構(gòu)路徑［7］，基于大概念規(guī)劃學習主題的課程內(nèi)容與教材內(nèi)容體系［8］，發(fā)展學生學科思維，促進核心素養(yǎng)融合發(fā)展。

綜上可知，基于大概念對教學內(nèi)容解構(gòu)并合理規(guī)劃，能有效促進學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和學科思維的建立。但2022年版初中新課標中提出的大單元教學，目前只有指導性的教學指南，在學科實踐層面仍比較薄弱?，F(xiàn)階段關于大單元教學的研究大部分著眼于高中的大單元教學設計，有關初中的案例較少；理論探究較多，實踐案例較少；關于新課教學涉及較多，單元復習課較少。因此，筆者認為，需要強化初中階段的大單元教學實踐探索，為大單元教學實施積累經(jīng)驗。

1.1.2? 學習現(xiàn)狀分析

學生經(jīng)過新課學習，已對化學變化有了初步的認識，知道某些化學反應的特征、能量的轉(zhuǎn)換，以及會進行簡單的計算。化學變化的學習雖然貫穿整個初中，但是內(nèi)容分布比較松散，知識相對孤立，缺乏系統(tǒng)，造成大多數(shù)學生對其內(nèi)容認知單一，缺乏從多角度認識化學變化的功能與價值的意識。同時學生也未建立起解決復雜問題的思路與方法，更未充分形成對應的學科觀念，在面對真實、復雜的問題時，難以調(diào)動知識儲備來解決問題。而這個階段的學生具有強烈的好奇心與求知欲，正是需要教師用學科思維與科學方法加以引導的關鍵時期。

1.2? “物質(zhì)的化學變化”教學內(nèi)容分析

“物質(zhì)的化學變化”的學習主題是化學研究的重要內(nèi)容。新課標要求：“發(fā)揮大概念統(tǒng)領的多維課程內(nèi)容的素養(yǎng)發(fā)展價值，引導學生建構(gòu)對化學變化的結(jié)構(gòu)化認識，形成認識化學反應的思路與方法，體會通過化學反應實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的意義和價值，發(fā)展核心素養(yǎng)?！币虼舜_定“物質(zhì)的化學變化”的教學內(nèi)容，應首先明確涉及“物質(zhì)的化學變化”的具體知識與核心素養(yǎng)要求，在此基礎上規(guī)劃出認識化學變化的角度，從多維的、不同的認識角度發(fā)展為結(jié)構(gòu)化認識，直至形成單元整體的系統(tǒng)思維。

依據(jù)新課標對核心素養(yǎng)的要求即化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態(tài)度與責任，結(jié)合“物質(zhì)的化學變化”的具體教學內(nèi)容，確定教學目標。其內(nèi)容如表1所示。

除了教學目標的多角度，還需要在教學中創(chuàng)設與化學變化有關的情境，設計任務，引導學生運用掌握的關于化學變化的知識多角度地分析與解決化學變化的問題，從而發(fā)展學生的系統(tǒng)思維，落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

化學變化的內(nèi)容很多，需要運用大概念來組織單元教學，整合分課時的教學內(nèi)容。物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量變化、化學變化條件的控制以及定量認識化學變化是“物質(zhì)的化學變化”的基礎知識，是形成認識化學反應的思路與方法，所以單元復習課的第一節(jié)課，應選擇“物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量變化、化學變化條件的控制以及定量認識化學變化”四個角度作為認識和搭建教學內(nèi)容網(wǎng)絡框架的依據(jù)。

2? 教學思想與創(chuàng)新點

2.1? 厘清“大概念”，助力素養(yǎng)的培養(yǎng)

美國2013年4月發(fā)布的《新一代科學教育標準》［9］提出圍繞“大概念”的學科知識結(jié)構(gòu)“金字塔”，其最底層是學科基礎知識、技能等事實性知識及統(tǒng)攝性較低的分解概念，即小概念；第二層是基于學科內(nèi)知識整合的核心概念與方法，即核心概念或一般概念；第三層是學科大概念;第四層是基于跨學科內(nèi)容整合的概念或主題，即跨學科概念或共通概念；最頂層是統(tǒng)攝其他所有知識的“元認知”，即哲學觀念。關于大概念統(tǒng)領教學的觀點提出時間不長，需要教師自行探索、凝練大概念。大概念的凝練常有兩種方法：一是對課程標準中“課程性質(zhì)”“課程理念”以及“課程目標”進行解讀，將所教內(nèi)容自上而下地凝練出“大概念”；二是分析教學的具體內(nèi)容，思考內(nèi)容之間的聯(lián)系，不斷探索學科本質(zhì)，結(jié)合核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求，自下而上地凝練“大概念”。采用學科知識結(jié)構(gòu)“金字塔”的呈現(xiàn)方式，“物質(zhì)的化學變化”概念層級如圖1所示。

概念層級越高，形式越抽象越易遷移；層級越低，其形式越具象，越易解決具體問題。在新課教學中已經(jīng)充分學習了第一、二兩層的知識。單元復習課的重點應落在第三層以上的大概念上，將事實、知識、技能以及學科一般概念不斷進行歸納、抽象、概括，在具體應用中理解與感悟大概念的涵義，在認識高層次概念后通過遷移應用解決低層次的問題，達到對知識結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的認識。

2.2? 基于“大概念”進行設計，落實培養(yǎng)目標

2.2.1? “物質(zhì)的化學變化”單元復習課教學設計

義務教育化學課程作為自然科學課程，具有基礎性與實踐性，教學中不僅體現(xiàn)學科知識體系，更需落實立德樹人的根本任務，促進學生全面發(fā)展?；瘜W單元復習課是一種重要且常見的課型。單元復習不是簡單的知識重復、低效操練，而應著眼于教材的核心價值和內(nèi)在邏輯，從學生視角選取、整合學習內(nèi)容，發(fā)展學生學力，提升化學素養(yǎng)［10］。因此，在教學設計中，根據(jù)復習知識與教學目標，選擇真實有價值的情境，設計問題鏈，在具體問題的解決中，深化對所學知識的認識，將零散的知識結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化，進一步培養(yǎng)學生的化學觀念、科學思維、科學探索與實踐和科學態(tài)度與責任四個方面，構(gòu)建起彰顯學科育人價值的教學模型。

單元教學內(nèi)容規(guī)劃如下：表1中的具體學習內(nèi)容，可整合為“多角度認識化學變化”“質(zhì)量守恒定律”和“認識幾種化學反應”三部分教學內(nèi)容，引導學生建構(gòu)更細化的對化學變化的結(jié)構(gòu)化認識，形成認識化學反應的思路與方法，體會通過化學反應實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的意義和價值。三個分課時教學安排如圖2所示。

2.2.2? “多角度認識化學變化”課時教學設計

首先梳理本節(jié)課核心知識和課標要求：（1）能判斷常見的物理變化和化學變化，并能從宏觀和微觀的視角說明二者的區(qū)別。（2）能根據(jù)實驗事實，用文字和符號描述、表示化學變化，能正確書寫常見的化學方程式。（3）能利用化學反應相關知識分析、解釋簡單的自然界、生產(chǎn)生活和實驗中的現(xiàn)象，能基于守恒和比例關系推斷化學反應的相關信息，能根據(jù)化學方程式進行簡單的計算。（4）能舉例說明化學變化在自然界和生產(chǎn)、生活中的重要應用價值，以及化學家、企業(yè)家在利用化學反應造福人類活動中所表現(xiàn)出的創(chuàng)造性和獨特價值。

根據(jù)單元整體目標，從化學觀念、科學思維、科學探究與實踐和科學態(tài)度與責任四個方面設計本節(jié)課教學目標如下：（1）通過對物質(zhì)變化、能量變化、反應條件、變化程度等方面對化學變化進行研究，形成對化學變化的多角度認識。（2）通過閱讀分析資料，加工并綜合應用信息，解決生產(chǎn)生活中的實際問題，發(fā)展科學思維，提升實踐探索能力。（3）結(jié)合實例認識合理利用、調(diào)控化學變化的重要性，感悟和欣賞化學反應造福于人類的獨特價值。初步建立“化學變化”學科大概念。具體設計上，采用糧食生產(chǎn)中的最重要的反應——光合作用為主要情境，沿著“情境-問題-活動-知識-素養(yǎng)”這條主線進行教學，在任務解決中建立多角度認識化學變化的意識，建構(gòu)學科大概念［11］。具體設計如表2所示。

3? 課堂教學實錄與教學效果

3.1? 環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設情境

［教師］國家領導人多次強調(diào)，解決好吃飯問題始終是頭等大事，我們一定要下力氣也完全有能力保障好14億人的糧食安全。

［提問］你知道在糧食生長過程中發(fā)生的最重要的化學反應是什么嗎？

［學生］光合作用。

［教師］今天我們就以光合作用為例，多角度地來認識化學變化。

［教學效果］通過具體反應引出認識角度，激發(fā)學生的學習興趣和樹立學好化學的社會責任感，感悟化學對生產(chǎn)、生活的重要應用價值。

3.2? 環(huán)節(jié)二：從新物質(zhì)生成的角度認識化學變化

［提問］同學們都知道光合作用是化學變化，判斷光合作用是化學變化的依據(jù)是什么？在第2章，同學們學習過證實植物進行光合作用的實驗。取一個大燒杯，裝入清水和金魚藻，用漏斗罩住金魚藻，然后將盛滿水的試管倒置于漏斗上，在陽光下放置一段時間。根據(jù)觀察到的什么現(xiàn)象可以判斷光合作用有新物質(zhì)生成？

［學生］冒出氣泡。

［提問］我們是基于現(xiàn)象推出有新物質(zhì)生成，化學變化常伴隨著豐富多彩的現(xiàn)象，你還知道化學反應常伴隨哪些現(xiàn)象嗎？試舉例說明。

［學生］小組討論。

［學生小結(jié)］化學變化伴隨著的現(xiàn)象有助于幫助判斷有無新物質(zhì)生成，幫助判斷是否發(fā)生了化學變化。

［教學效果］學生尋找證據(jù)，證明猜想，提升了信息收集、分析和證據(jù)推理的能力。

3.3? 環(huán)節(jié)三：從能量的角度認識化學變化

［提問］光合作用中，生成的葡萄糖有什么作用？

［學生］討論、回答。

［提問］葡萄糖、淀粉中蘊含的能量來自哪里？

［學生］太陽能。

［提問］綠色植物通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為什么形式的能量？

［學生］化學能。

［提問］光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為化學能貯存在葡萄糖和淀粉中，許許多多事實表明，化學變化伴隨著能量的吸收或釋放，請同學們回憶一下，我們學習過的哪些化學變化需要吸收能量？哪些化學變化可以釋放能量？又有哪些應用？試舉例說明。

［學生］小組討論。

［學生小結(jié)］運用化學變化可以進行不同能量的轉(zhuǎn)換，對于解決當前能源危機和環(huán)境污染也有著重要的意義，從能量的角度認識化學變化非常有意義。

［教學效果］通過小組討論，

學生從能量轉(zhuǎn)化過程中的應用感受到通過化學變化進行能量轉(zhuǎn)化的價值，認識到從能量的角度認識化學變化非常有意義。

3.4? 環(huán)節(jié)四：從條件的角度認識化學變化

［提問］如果沒有光照，光合作用還能發(fā)生嗎？

［學生］不能。

［提問］請根據(jù)某同學的探究實踐（展示表格：光合作用在不同條件下生成物的質(zhì)量），說一說條件對于化學變化的意義和你的理由。

［學生］回答并總結(jié)：化學反應需要一定的條件。

［提問］化學變化的條件有哪些？舉例說明。

［學生］小組討論，書寫化學方程式。

［提問］沒有光照和葉綠素，二氧化碳和水又會生成什么物質(zhì)？從中可以得出哪些結(jié)論？

［學生］反應物相同，反應條件不同，得到的產(chǎn)物也不同。

［提問］反應條件可以影響反應是否發(fā)生，影響生成物的種類，還影響什么？從表中數(shù)據(jù)（展示表格：不同溫度下的反應速率），你可以得出影響反應速率的條件有哪些？

［學生］溫度，溫度越高，反應速率越快。

［提問］在實際工業(yè)生產(chǎn)中，還有哪些方法可以加快反應速率？

［學生］加催化劑、攪拌、提高濃度……

［提問］那么減慢反應速率有沒有意義呢？我們?nèi)绾芜\用條件來調(diào)節(jié)反應？

［學生］小組討論，并回答。

［提問］下面我們就帶著對化學變化條件的認識，解決生產(chǎn)中的問題。工業(yè)煉鐵過程中，常常需要將鐵礦石、焦炭等固體原料粉碎，為什么？

［學生］增大接觸面積，加快了化學反應速率，使反應更充分。

［問題］條件對于化學變化的意義，你有哪些認識？

［學生小結(jié)］化學變化的條件影響反應是否發(fā)生、以及生成物種類和反應速率。

［教學效果］培養(yǎng)學生證據(jù)推理能力，充分感悟了學科價值。

3.5? 環(huán)節(jié)五：從反應程度的角度認識化學變化

［提問］在工業(yè)生產(chǎn)中，通常通過控制條件，希望反應速率越快產(chǎn)物越多。對于綠色植物，在密閉的空間內(nèi)，不斷澆水，生成的氧氣和葡萄糖的質(zhì)量會一直增加嗎？

［學生］當二氧化碳消耗完，生成的葡萄糖和氧氣的質(zhì)量就不再增加了。

［教師］也就是說化學反應是有程度的，不是投料某一個物質(zhì)就一定能得到某生成物的，物質(zhì)在發(fā)生化學反應時，各物質(zhì)的質(zhì)量比是一定的。

［教師］按照質(zhì)量比進行投料可以節(jié)約原料，有效利用原料，所以從定量的角度認識化學變化是非常有意義的。接下來，請同學們依據(jù)定量認識化學變化的方法，解決實際問題。

［練習］研究人員通過采集數(shù)據(jù)和具體測量，估算出大氣中每年約有1232億噸的二氧化碳通過光合作用被吸收掉，請你計算每年通過光合作用產(chǎn)生的氧氣和葡萄糖的質(zhì)量。

［教學效果］建立解決定量問題的認知模型，感受從定量角度認識化學變化的重要性。

3.6? 環(huán)節(jié)六：練習與總結(jié)

［教師］化學家通過化學反應，為糧食生產(chǎn)做出了巨大的貢獻，請看下面的例子。

［課堂練習］討論合成氨反應的條件選擇。

［總結(jié)］從今天的學習中我們可以感受到，化學變化為人類帶來新物質(zhì)和能量，也可以用各種方法調(diào)控化學變化，讓化學服務于人類社會。請同學們將今天所學知識構(gòu)建網(wǎng)絡框架。

［課后作業(yè)］還可以從哪些角度認識化學變化？這將是下節(jié)課研究的內(nèi)容，請預習。

［教學效果］鞏固所學知識，建立多維度認識化學變化的視角，學會運用模型解決問題，強化社會責任意識，達成學科育人目標。

4? 教學反思

化學學科對物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途等核心知識的研究大多建立在化學變化的基礎上，化學變化是統(tǒng)領初中化學的大概念。本節(jié)課基于大概念理念，重新整合初中學段關于化學變化的知識，選取合理視角，采用真實情境，開展引人入勝的活動，達成育人目標，為其他主題的教學提供可以借鑒的范本。

4.1? 立足大概念統(tǒng)領教學目標，彰顯學科育人價值

本節(jié)課在大概念理念下，確立教學目標，重新構(gòu)建化學變化的認識角度，進一步明晰認識化學變化的思路與方法。這樣的教學手段不僅增強了學生的變化觀念，發(fā)展學科思維，而且有利于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，將育人目標有效落實。

4.2? 基于大單元整合教學內(nèi)容，促進學生認識發(fā)展

化學變化的知識貫穿于整個初中教學，學生接觸的化學變化內(nèi)容瑣碎，分布零散，將化學變化內(nèi)容在大單元視野下重新梳理，從物質(zhì)變化、能量轉(zhuǎn)化、反應條件以及變化程度等方面引導學生對化學變化的相關知識再作認識，使其對化學變化的認識更系統(tǒng)化，對化學變化的應用更有方向性，從而促進學生對化學變化的進一步認識。

4.3? 創(chuàng)設真實情境，開展教學活動，引領學生深度學習

光合作用是自然界最重要的反應之一，沒有光合作用，就沒有生機勃勃的世界。本節(jié)課首先以“李克強總理提出解決14億人吃飯問題”引出話題，采用糧食生產(chǎn)中的核心反應——光合作用為情境，設計學習任務，開展探究活動，從不同角度激發(fā)學生對化學變化再認識、再探究的熱情。由于學生積極參與，展示出開展深度學習的良好狀態(tài)，形成對原有知識更高層次的認識，正是復習課教學所要追求的樣態(tài)。

以大概念為導向的教學，需要教師理解大概念、凝練大概念，充分發(fā)揮大概念對實現(xiàn)知識結(jié)構(gòu)化和素養(yǎng)化的功能，落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。這是一個有意義和富有挑戰(zhàn)性的研究課題，需要更多的教師作深入的思考與實踐。

參考文獻：

［1］何彩霞. 化學學科核心素養(yǎng)導向的大概念單元教學探討［J］. 化學教學， 2019， （11）： 44～48.

［2］中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2022年版）［S］. 北京： 北京師范大學出版社， 2022： 4.

［3］李楊. 基于化學學科大概念的初中化學教學設計——以人教版“水的組成探究”為例［J］. 化學教學， 2021， （10）： 48～52.

［4］梁俊， 楊麗. 聚焦學科大概念的初中化學單元教學設計與反思——以“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”為例［J］. 化學教與學， 2021， （15）： 63～68.

［5］宮清麗， 劉穎文， 張雅娜. 促進教師教學能力提升的大概念統(tǒng)領單元教學實踐——以“物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律”為例［J］. 化學教學， 2022， （8）： 30～35.

［6］王春， 李艷. 學科大概念統(tǒng)攝下的化學單元整體教學設計——以“醛酮和糖類”教學為例［J］. 化學教學， 2022， （3）： 48～52.

［7］吳慶生. 化學大概念單元教學的實踐與研究［J］. 化學教學， 2021， （8）： 38～42.

［8］王磊. 基于大概念統(tǒng)領多維課程內(nèi)容， 外顯學習主題的核心素養(yǎng)發(fā)展要求——義務教育化學課程標準課程內(nèi)容修訂重點［J］. 課程·教材·教法， 2022， 466（8）： 47～54.

［9］Next Generation Science Standards For States， By States. Topic Arrangements of the Next Generation Science Standards ［EB/OL］. （2017-09）［2023-01-13］. www.nextgenscience.org.

［10］梅偉權. 例談初中化學單元復習課的有效策略［J］. 化學教學， 2015， （11）： 45～48.

［11］余晨曦， 周文榮. 基于觀念建構(gòu)的復習課教學設計——以初中化學“認識化學變化”復習課為例［J］. 化學教與學， 2022， （4）： 38～42.