胡先錦　孫棟梁

摘要： 基于化學(xué)學(xué)科大概念和化學(xué)學(xué)科理解內(nèi)涵的解讀，依據(jù)《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2022年版）》的教學(xué)要求，從解讀“物質(zhì)變化與轉(zhuǎn)化”大概念內(nèi)涵出發(fā)，確定“蠟燭的故事”單元主題，結(jié)合教材內(nèi)容和學(xué)情基礎(chǔ)確立單元教學(xué)目標，設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)和基本探究問題，生成真實情境下的驅(qū)動性任務(wù)，展開協(xié)作式學(xué)科實踐活動，制定表現(xiàn)性評價量規(guī)，以真實問題的解決促進學(xué)生化學(xué)學(xué)科理解，落實“教學(xué)評”一體化的教學(xué)理念。

關(guān)鍵詞： 學(xué)科大概念； 化學(xué)學(xué)科理解； 單元教學(xué)； 初中化學(xué)

文章編號： 10056629（2023）11003906 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)就要積極開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，持續(xù)增進學(xué)生學(xué)科理解。但是“理解”不等同于“知道”，不是知識的回憶重復(fù)或簡單再現(xiàn)，而是智慧地使用知識［1］，把所學(xué)知識遷移到新的環(huán)境中去應(yīng)用。什么樣的學(xué)科知識才是最具有學(xué)科價值和強遷移性的呢？無疑是學(xué)科大概念。為此，本文擬結(jié)合學(xué)科大概念的理論學(xué)習和教學(xué)設(shè)計進行初步探討，展開協(xié)作式實踐活動，更好地促進學(xué)生的化學(xué)學(xué)科理解。

1 大概念與學(xué)科理解的基本內(nèi)涵

1.1 大概念與化學(xué)學(xué)科大概念

學(xué)科事實一般是結(jié)果性的、公共性的既往知識，是具體的、零散的、固定的，是惰性的、難以進行遷移和應(yīng)用的；“事實本身真的一無所有，唯有當它與其他事實建立關(guān)系的時候，當它情境化的時候，它才能獲得其事實性”［2］。對任何一門學(xué)科而言，都必然存在著一些處于學(xué)科中心地位的“少而重要的概念”，是特定學(xué)科中最基礎(chǔ)、最根本、具有核心擴散力的概念，即學(xué)科大概念（Big Ideas）。學(xué)科大概念是指反映學(xué)科本質(zhì)，具有高度概括性、統(tǒng)攝性和遷移價值的概念性知識［3］。

于學(xué)科而言，化學(xué)學(xué)科大概念是處于化學(xué)學(xué)科體系中心的、反映學(xué)科本質(zhì)（本源）的思想和觀念，具有高度概括性、廣泛遷移性和強解釋力等特征，能夠幫助學(xué)習者建構(gòu)化學(xué)觀念，形成化學(xué)學(xué)科思維方式和方法，樹立正確的科學(xué)價值觀。吳星教授研究認為，化學(xué)學(xué)科大概念包括物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)、物質(zhì)變化與轉(zhuǎn)化、物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用、物質(zhì)變化與能量等內(nèi)容，并進行了較為詳細的解讀，如“物質(zhì)變化與轉(zhuǎn)化”大概念可包括在一定條件下物質(zhì)能發(fā)生化學(xué)變化，化學(xué)變化有新物質(zhì)生成并往往伴隨有能量的轉(zhuǎn)化；化學(xué)變化遵循一定的規(guī)律，化學(xué)變化是可調(diào)控的；實驗探究是認識化學(xué)變化的最常用方法［4］等。

1.2 學(xué)科理解與化學(xué)學(xué)科理解

20世紀末，威金斯和麥克泰等學(xué)者先后提出“為理解而教”理念，認為理解就是能靈活地表達和表現(xiàn)自己所知的，是“學(xué)習者能夠智慧而有效地使用知識和技能的過程和結(jié)果”［5］。當學(xué)科與“理解”交融，就有了“學(xué)科理解”。學(xué)科理解就是運用學(xué)科思維解決真實問題、認識并創(chuàng)造世界的過程，是人們面臨真實的學(xué)科問題和日常生活問題時能夠“以學(xué)科專家的方式去思考”［6］。學(xué)科理解具有過程性、發(fā)展性、差異性、個體性等特點，是持續(xù)伴隨一個人的終生而不斷發(fā)展和變化的。

在教師與化學(xué)教學(xué)層面，化學(xué)學(xué)科理解是指教師對化學(xué)學(xué)科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結(jié)構(gòu)化的認識，不僅是對化學(xué)知識的理解，還包括對具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的思維方式和方法的理解?；瘜W(xué)學(xué)科理解的教學(xué)價值在于凝練學(xué)科本原性問題、建構(gòu)概念的層級結(jié)構(gòu)和抽提認識視角［7］。在學(xué)生和化學(xué)學(xué)習層面，化學(xué)學(xué)科理解是學(xué)生運用化學(xué)學(xué)習方法構(gòu)建結(jié)構(gòu)化知識，形成化學(xué)本質(zhì)認知和化學(xué)學(xué)科思維，認同化學(xué)學(xué)科的育人價值和社會意義，運用化學(xué)知識和思維去認識自然世界，從化學(xué)視角去探究、分析和解決與化學(xué)相關(guān)的問題或社會議題［8］。

2 基于學(xué)科大概念的“蠟燭的故事”單元教學(xué)設(shè)計與實踐

單元教學(xué)是介于宏觀課程與微觀課時之間的中觀過程，向上兼顧課程總體目標與課程結(jié)構(gòu)，向下合理協(xié)調(diào)不同課時之間的學(xué)科認知邏輯或教學(xué)邏輯［9］?；趯W(xué)科大概念的單元教學(xué)，是教師依據(jù)對某一個或某些具有聯(lián)系的學(xué)科大概念的理解，結(jié)合學(xué)生認知基礎(chǔ)和認知特點，對課程標準、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源等進行分析、整合、重組和重構(gòu)，形成在大概念統(tǒng)領(lǐng)下的、相對完整的教學(xué)主題；隨后，創(chuàng)設(shè)真實探究情境，生成劣構(gòu)性探究問題，在多個連續(xù)課時（或大課時）中引領(lǐng)學(xué)生進行協(xié)作式學(xué)科探究、親歷科學(xué)實踐；在真實問題解決中，促進化學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化建構(gòu)和遷移性應(yīng)用，指向?qū)W生個人意義、經(jīng)驗、思想的持續(xù)生長。

2.1 解讀化學(xué)學(xué)科大概念，確定單元教學(xué)主題

根據(jù)《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2022年版）》中“化學(xué)觀念”的基本內(nèi)涵［10］，決定從“物質(zhì)變化與轉(zhuǎn)化”大概念出發(fā)，結(jié)合教材內(nèi)容及學(xué)生化學(xué)“零基礎(chǔ)”現(xiàn)狀，確定“蠟燭的故事”這一單元教學(xué)主題。以課程標準內(nèi)容與教學(xué)要求，解構(gòu)本單元的大概念節(jié)點，主要包括：一定條件下物質(zhì)間能發(fā)生化學(xué)變化，反應(yīng)條件是可以調(diào)控的，化學(xué)變化中有新物質(zhì)生成且往往伴隨能量的變化，化學(xué)變化中元素不變，基于實驗證據(jù)進行推理和建構(gòu)化學(xué)認知模型。涉及的化學(xué)基本概念包括元素、化學(xué)變化、能量、基于證據(jù)推理等。

就教學(xué)而言，本單元可以作為九年級化學(xué)學(xué)科內(nèi)容的起始單元，具備對整個九年級化學(xué)學(xué)習的重要承接功能和輻射功能。因此，依據(jù)課程標準要求，結(jié)合學(xué)生認知基礎(chǔ)，形成單元學(xué)習目標的多維解構(gòu)與概念內(nèi)涵解析的BCMAP圖（見圖1）。在對教材內(nèi)容進行重組架構(gòu)的基礎(chǔ)上分為“蠟燭從哪里來”“蠟燭如何燃燒”“蠟燭燃燒后去哪了”三個教學(xué)環(huán)節(jié)，以蠟燭為探究對象，從真實生活情境出發(fā)，側(cè)重從科學(xué)認識和科學(xué)實踐兩個維度推進，引領(lǐng)學(xué)生初步認識和理解元素、化學(xué)變化等基本概念，從而形成單元總體目標和具體學(xué)習目標。

（1） 單元總體目標：以蠟燭燃燒為真實情境，通過實驗探究和分析可燃物燃燒的條件與調(diào)控，理解化學(xué)變化中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)化，理解化學(xué)變化是有條件的基本觀念，建立對化學(xué)變化的系統(tǒng)分析思維，形成對化學(xué)變化的模型認知，能從跨學(xué)科視角分析解決蠟燭燃燒的相關(guān)問題，體會化學(xué)變化與轉(zhuǎn)化的學(xué)科價值、社會價值和育人價值。

（2） 具體學(xué)習目標：①環(huán)節(jié)一（0.5課時）——了解蠟燭的來源及工業(yè)生產(chǎn)流程，根據(jù)實物認識蠟燭的物理性質(zhì)，初步認識物理變化與化學(xué)變化的概念，初步形成物質(zhì)是由元素組成、微粒構(gòu)成的化學(xué)觀念。②環(huán)節(jié)二（2課時）——以蠟燭燃燒為實驗情境，分析燃燒現(xiàn)象及可能原因、燃燒條件及條件調(diào)控；理解化學(xué)變化中有新物質(zhì)生成，還伴隨有能量變化；認識化學(xué)變化中元素種類不變，遵循質(zhì)量守恒定律，初步建構(gòu)基于“化學(xué)變化與轉(zhuǎn)化”大概念的學(xué)科認知模型；從反應(yīng)條件調(diào)控的視角分析可燃物的燃燒與滅火，體會化學(xué)變化是在一定條件下進行的基本觀念，認同化學(xué)知識的實際應(yīng)用價值，滲透科學(xué)風險與社會責任意識。③環(huán)節(jié)三（1.5課時）——實驗探究分析蠟燭燃燒化學(xué)反應(yīng)的淺層機理，進一步認識化學(xué)變化及其文字表述和符號表達，初步形成“宏微符”三重表征的學(xué)科思維。

2.2 解構(gòu)單元大概念節(jié)點，設(shè)計基本探究問題

“物質(zhì)變化與轉(zhuǎn)化”大概念貫穿于化學(xué)學(xué)習全過程，需要在化學(xué)學(xué)習過程中持續(xù)生成、理解和深化。本單元作為引領(lǐng)學(xué)生進入初中化學(xué)的入門單元，緊緊圍繞“蠟燭”和“蠟燭燃燒”展開教學(xué)（見圖2），其中環(huán)節(jié)一“蠟燭從哪里來”設(shè)計探究活動“蠟燭的組成、物理性質(zhì)和物理變化”（約0.5課時）；環(huán)節(jié)二“蠟燭如何燃燒”設(shè)計探究活動“可燃物的燃燒條件、化學(xué)變化和能量釋放”，學(xué)習內(nèi)容指向“化學(xué)變化”和“能量”的認知和理解，初步形成“在一定條件下，物質(zhì)之間能發(fā)生化學(xué)變化，反應(yīng)條件可調(diào)控，化學(xué)變化中有新物質(zhì)生成并往往伴隨有能量轉(zhuǎn)化”的學(xué)科大概念認知（約2課時）；環(huán)節(jié)三“蠟燭燃燒后去哪了”設(shè)計探究活動“蠟燭燃燒的化學(xué)變化、物質(zhì)的元素組成和化學(xué)變化的宏微表征”，在理解化學(xué)變化概念的過程中，同步理解“元素”和“微?！眱蓚€學(xué)科基本概念，形成“物質(zhì)是由元素組成的，是由微粒（分子、原子或離子）構(gòu)成的”學(xué)科大概念認知，同時初步形成“基于實驗證據(jù)進行推理和建構(gòu)化學(xué)認知模型”的學(xué)科思維方式，進而引導(dǎo)學(xué)生初步形成對“物質(zhì)變化與轉(zhuǎn)化”的概念性把握和實踐性理解（約1.5課時）。

2.3 生成學(xué)習驅(qū)動性任務(wù)，開展協(xié)作式探究活動

大概念統(tǒng)領(lǐng)下的化學(xué)單元化學(xué)習建基于具體真實的驅(qū)動性任務(wù)，以任務(wù)為導(dǎo)向的探究活動作為學(xué)習實踐的對象和載體，進而獲得化學(xué)實驗的基本事實、與化學(xué)現(xiàn)象有關(guān)的猜想，并基于實驗證據(jù)進行推理，初步形成指向?qū)W科大概念的實驗結(jié)論，建構(gòu)化學(xué)學(xué)科理解視角的化學(xué)認知模型。本單元通過設(shè)計蠟燭燃燒前、燃燒時以及燃燒后的實驗活動（見表1），從化學(xué)學(xué)科思維和方法的視角，引領(lǐng)學(xué)生初步認識和體會對具體物質(zhì)進行實驗探究的一般思路與方法，建立研究物質(zhì)理化性質(zhì)的一般視角，了解并嘗試提出實驗假設(shè)、設(shè)計實驗方案、實施實驗操作，嘗試基于實驗現(xiàn)象和證據(jù)進行科學(xué)推理，證實或證偽實驗假設(shè)，形成實驗結(jié)論。本單元的學(xué)習任務(wù)根據(jù)有關(guān)哲學(xué)的物質(zhì)運動問題“從哪里來”“現(xiàn)在哪里”“到哪里去”，探究蠟燭燃燒的“過去”“現(xiàn)在”和“將來”。

實錄：環(huán)節(jié)二中探究“蠟燭燃燒時，火焰形狀為什么呈水滴型”活動。

［教師］同學(xué)們，蠟燭燃燒的火焰是什么形狀呢？

［學(xué)生］火焰像拉長的水滴一樣的形狀，而且火焰上端比較尖。

［教師］為什么火焰會出現(xiàn)這樣的水滴形狀呢？請同學(xué)們思考和小組討論。

［學(xué)生代表1］我們組認為蠟燭燃燒燒的是火焰內(nèi)部的石蠟蒸氣，燃燒的同時消耗了周圍的氧氣，于是周圍的空氣就向火焰內(nèi)部擠壓補充內(nèi)部消耗的氧氣，火焰就成“瘦長”狀了。

［學(xué)生代表2］火焰產(chǎn)生的熱氣流向上運動，火焰向上運動的同時可燃物減少，最后以“尖端”結(jié)束燃燒。

［學(xué)生代表3］我們小組認為，是由于自然界中存在重力，導(dǎo)致氣體在冷熱不均條件下發(fā)生氣流運動，周圍的氣體在補充氧氣的同時也像“刀片”一樣“削尖”了火焰。

［教師］同學(xué)們，你們經(jīng)過激烈討論，初步形成了自己的猜想。那么如何驗證你們的猜想呢？能否討論設(shè)計實驗方案進行驗證呢？

［學(xué)生代表4］創(chuàng)造一個沒有重力但有空氣的環(huán)境，觀察蠟燭火焰的形狀，我們小組認為應(yīng)該是一個接近球形的火焰。

［學(xué)生代表5］沒有氣體流動，火焰可能是一種無規(guī)則的形狀聚集在蠟燭燃燒中心處。

［學(xué)生代表6］在沒有氣體流動的條件下，可能根本就不能燃燒，氧氣不會自發(fā)補充到燃燒位置。

［教師］請問在哪里能找到?jīng)]有重力但有空氣的場所呢？

［學(xué)生］向下運行的電梯里、自由下落的盒子里、宇宙飛船里……

［教師］同學(xué)們討論得很激烈，交流也很充分，其實，科學(xué)家早就研究過蠟燭火焰形成的原因，在宇航艙中也做過一個實驗來驗證失重條件下火焰的形狀，我們一起看一下。（教師播放視頻，并展示相關(guān)研究文獻，證實學(xué)生猜想基本正確）

在真實任務(wù)驅(qū)動下的探究活動主要通過討論、實驗、交流等方式展開，課堂中生生、師生開展多元互動，較好地培養(yǎng)和發(fā)展了學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)新思維等高階思維。實踐表明，重視實驗協(xié)作探究與學(xué)習內(nèi)容的聯(lián)系，根據(jù)基本探究問題明確具體的學(xué)習驅(qū)動性任務(wù)，有計劃地把任務(wù)分散、融合到具體的探究實踐活動中，能夠有效增進學(xué)生的化學(xué)學(xué)科理解。

2.4 制訂表現(xiàn)性評價量規(guī)，落實“教學(xué)評”一體化

《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》強調(diào)注重“教學(xué)評”一體化，倡導(dǎo)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，“創(chuàng)新評價方式方法……注重動手操作、作品展示、口頭報告等多種方式的綜合運用，關(guān)注典型行為表現(xiàn)，推進表現(xiàn)性評價”［11］，讓理解可見，讓學(xué)習可見。所謂表現(xiàn)性評價，是基于真實任務(wù)情境考查學(xué)生行動表現(xiàn)的評價方式，要求學(xué)生在真實情境任務(wù)中綜合應(yīng)用自身的知識、技能和思維，根據(jù)評價目標制訂評價量規(guī)，通過對學(xué)生完成任務(wù)過程中的表現(xiàn)和狀況，考查學(xué)生的知識、技能、思維的發(fā)展狀況，以及問題解決、反思實踐、交流協(xié)作和批判性思維、創(chuàng)造思維等能力的發(fā)展狀況。通常而言，完整的表現(xiàn)性評價包括三個核心要素：一是教學(xué)目標，即希望學(xué)生達成什么樣的學(xué)習結(jié)果；二是表現(xiàn)性任務(wù)，即學(xué)生需要完成的任務(wù)，用于引發(fā)學(xué)生的相關(guān)表現(xiàn)；三是評價量規(guī)，即用以判斷和解釋學(xué)生學(xué)習目標達成程度的標準，往往有多個分值構(gòu)成評分連續(xù)體，任務(wù)完成表現(xiàn)越優(yōu)秀，其分值相應(yīng)越高［12］。因此，表現(xiàn)性評價量規(guī)不僅是評分等級工具，還是學(xué)生與自己、與他人就學(xué)習任務(wù)和問題解決展開交流的工具。在本單元中，探索制訂了從了解“蠟燭從哪來”到探究“蠟燭如何燃燒”，再到“蠟燭燃燒后去哪了”各環(huán)節(jié)評價量規(guī)。其中，根據(jù)表1設(shè)計的驅(qū)動性任務(wù)和實驗探究活動，制訂“蠟燭如何燃燒”環(huán)節(jié)的表現(xiàn)性評價量規(guī)如表2所示（未賦評價分值）。

3 教學(xué)反思

3.1 基于化學(xué)學(xué)科大概念，以單元教學(xué)促進結(jié)構(gòu)化認知

零散的知識和固定的事實無法轉(zhuǎn)化為學(xué)科理解，單純紙筆測驗的應(yīng)試訓(xùn)練難以培育核心素養(yǎng)。以學(xué)科大概念為統(tǒng)領(lǐng)，進行主題性、單元化的教學(xué)設(shè)計，既有助于增進教師化學(xué)學(xué)科理解，促進學(xué)科知識的“活化”和結(jié)構(gòu)化，更新教學(xué)設(shè)計、組織、實施和評價理念，也有助于促進學(xué)生改變學(xué)習方式，促進學(xué)科特質(zhì)思維方式和方法的形成，引領(lǐng)學(xué)生對“散點”知識進行有目的、有學(xué)科邏輯的結(jié)構(gòu)化建構(gòu)。從教學(xué)效果來看，能夠較好地促進學(xué)生化學(xué)認知的螺旋式進階和知識的結(jié)構(gòu)化建構(gòu)，也較好地引導(dǎo)學(xué)生初步形成探究物質(zhì)的實驗意識、實驗思維和實驗方法，以及基于實驗證據(jù)進行推理和建構(gòu)認知模型的意識和能力。當然，對化學(xué)變化的概念理解必然是一個持續(xù)的過程。

3.2 創(chuàng)設(shè)真實實踐情境，探尋學(xué)習中心的協(xié)作式問題解決

指向?qū)W科理解的教學(xué)過程和學(xué)習活動是關(guān)注學(xué)生的學(xué)習體驗、學(xué)習歷程的教學(xué)新樣態(tài)。在教學(xué)過程中，教師教導(dǎo)的主要功能不是向?qū)W生系統(tǒng)講授或傳遞，而是聚焦于使學(xué)生學(xué)習的狀態(tài)成為主動、獨立的學(xué)習，并使這種學(xué)習占據(jù)主要的教學(xué)時間和內(nèi)容空間［13］。以學(xué)科大概念為指引，以真實情境問題為導(dǎo)向，以協(xié)作式學(xué)習為路徑，從“知識密集型的認知性實踐”向“實踐密集型的發(fā)展性實踐”轉(zhuǎn)型，真正使教學(xué)成為促進學(xué)生發(fā)展的有意義的實踐，將學(xué)科知識習得的過程引向真實情境下的科學(xué)實踐、文化實踐、倫理實踐、社會實踐和生命實踐的活動過程［14］。本單元教學(xué)中，學(xué)生親身經(jīng)歷蠟燭燃燒前、燃燒中以及燃燒后的實驗探究，對這些探究和實驗充滿著好奇和興趣，較好地培養(yǎng)和引領(lǐng)學(xué)生像化學(xué)家們一樣去思考學(xué)科知識和解決真實問題。

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*江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點課題“教是為了不教：指向?qū)W科理解的高中化學(xué)教學(xué)研究”（項目編號YZb/2020/10）；江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃立項課題“基于學(xué)科理解的高中化學(xué)教學(xué)實踐研究”（項目編號D/2021/02/759）階段性研究成果。