核心概念在“化學方程式”單元教學設計中的應用

摘要：就核心概念在“化學方程式”單元教學設計中的應用進行了研究。首先闡釋了初中階段化學的4個核心概念及其特點，然后利用核心概念構建出了“化學方程式”單元的知識層級結構，最后通過組織教學環節、設計教學問題和教學活動，闡釋利用核心概念進行單元教學設計的基本方法。

關鍵詞：核心概念；化學方程式；單元教學設計

文章編號：1005-6629（2013）3-0044-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學方程式是學生學習化學必須掌握的一部分基礎內容。初中階段的化學具有基礎性和啟蒙性，需要學生理解化學方程式的含義，熟練掌握書寫技能，但由于化學方程式具有一定的抽象性和規則性，學生使用起來往往會出現很多困難。為了讓學生掌握化學方程式，很多教師寄希望于機械的記憶和大量的訓練，過分強調化學方程式的書寫技能，呈現給學生的是一堆沒有生命的符號，加劇了學生的抵觸心理。雖然這種教學方式起到了’一定的作用，但是學生的遷移應用能力卻沒有得到根本的改觀，究其原因是沒有讓學生真正理解化學反應和化學方程式所蘊含的各種信息。

學生對化學方程式的認識源于對化學反應全面而深刻的理解，教師可以應用核心概念進行單元教學設計幫助學生又快又好地掌握化學方程式。核心概念的使用最早出現于1990年的美國加州《科學框架》中，它利用核心概念（unifying concepts）組織科學課程標準的具體內容。核心概念是對事實性知識的規律性概括，揭示了化學學科的本質，它—方面有助于教師整體把握單元教學內容、組織教學環節和設計教學問題與教學活動，另—方面在教學中可以發展學生對化學知識的深層次理解和遷移應用能力。

下面以人教版教科書中的“化學方程式”單元為例，闡釋核心概念在單元教學設計中的應用。

1 初中階段化學的核心概念及其特點

在應用核心概念進行單元教學設計之前，首先要提煉出初中階段化學的核心概念。

眾所周知，化學是一門在分子、原子的層次上研究物質及其變化的科學，初中階段的化學課程內容也是圍繞這一主線設計而成的。《義務教育化學課程標準（2011年版）》分別從“科學探究”、“身邊的化學物質”、“物質構成的奧秘”、“物質的化學變化”和“化學與社會發展”等5個主題來引導學生學習化學，集中體現了學生對“物質及其變化”認識的基礎性和啟蒙性。

從核心概念的角度來看，初中階段的化學內容又集中體現在“物質是由分子、原子等微觀粒子構成的，在化學反應中原子的種類、數目和質量保持不變”（結構視角）、“每種純凈物都有固定的元素組成，在化學反應中元素的種類保持不變”（組成視角）、“每種物質都具有不同的性質，在化學反應中物質變化時物質的性質也會發生變化”（性質視角）、“物質發生化學反應需要一定的條件，在化學反應中新物質生成的同時還伴隨著能量的變化”（變化視角）等4個核心概念上。每個核心概念都從不同的學科視角闡釋了“物質及其變化”的核心內容，構成了初中階段化學的基本骨架。

值得注意的是，這4個核心概念具有明顯的階段性，它們體現出了初中階段學生對“物質及其變化”的本質認識，是與初中學生的認知水平相匹配的，并不囊括整個中學階段的內容；這些核心概念也具有很強的發展性，比如在初中階段，只要求學生認識到“化學物質是由分子、原子等微觀粒子構成的”就可以了，到了高中階段才要求學生繼續認識“構成物質的微粒間存在相互作用”和“構成物質的微粒間存在空間秩序”等內容；這些核心概念還具有—定的抽象性和基礎性，它們是理解包括化學方程式在內諸多化學知識的主干知識，在表述上并不需要全面涵蓋具體的教學內容。

2 利用核心概念構建單元的知識層級結構

化學方程式作為描述化學反應的一種化學用語，能夠提供豐富的化學信息，理解和使用化學方程式需要學生具備較好的化學知識基礎。主要表現在，學生應該能夠正確識別實際參加化學反應的各種物質，并寫出相應的化學式；應該能夠從微觀角度認識參加化學反應各物質的微粒構成，并理解化學反應的微觀實化學方程式的含義，使之能夠把化學方程式與學科主干知識密切聯系起來，形成完整的知識結構。

根據上述分析，利用初中階段化學的4個核心概念對“化學方程式”單元教學內容進行了梳理，構建出了單元的知識層級結構（見表1）。質；應該能夠理解質量守恒定律，從定量的角度說明化學反應中的質量關系；應該能夠根據物質的性質預測化學反應中的一些現象；應該知道物質發生化學反應是需要一定條件的，等等。所以，為了幫助學生更好地掌握化學方程式，教師需要利用初中階段化學的4個核心概念幫助學生全面理解化學反應，進而深刻理解

從表1中可以看出，學生對化學方程式“使用技能”的掌握是建立在“對化學方程式的理解”和“對化學反應的理解”基礎之上的，三者都是核心概念在“化學方程式”單元中不同層次的具體體現。單元的知識層級結構將化學方程式與化學學科主干知識緊密地聯系在一起，賦予了化學方程式強大的生命力。因此，有關化學方程式的知識不再是孤立存在的，而是整個化學學科的一部分。由此可見，教師在教學過程中就不能孤立的、過度的放大化學方程式的使用技能，而忽視與學科主干知識的聯系。

3 利用單元的知識層級結構進行教學設計

核心概念在化學教學中不僅可以用來構建單元的知識層級結構，而且在組織教學環節、設計教學問題和教學活動中都有非常重要的作用。

利用核心概念構建的單元知識層級結構集中體現了教師對學科知識邏輯順序的把握，它與教師對學生認識發展順序的把握共同構成了組織教學環節的基本依據。在上述分析的基礎上構建出了“化學方程式”單元教學設計的基本結構（見圖1）。

從圖1中不難看出，基于核心概念的單元教學設計更加強調教學環節的整體性，在4個核心概念的統領下，每個教學環節都有明確的教學目標，所有的教學環節都是為了幫助學生掌握化學方程式而服務；更加強調學科知識之間的聯系，讓學生全面理解化學反應和化學方程式，進行有意義的化學方程式學習和訓練。

當然，學生對化學反應和化學方程式的理解還要落實到具體的教學問題和教學活動上。它們的設計思路是，在每個教學環節目標的指導下，先設計出主要的教學問題，為了解決這些教學問題，再設計出相應的教學活動；其基本的理念是讓學生在活動中解決問題，通過問題的解決獲得對化學反應和化學方程式的深刻理解。下面是以“環節七”為例設計的教學問題和教學活動。

在實際教學過程中，教師通過開展“活動1”引導學生解決“問題1”，讓學生了解化學方程式的價值，引起學生對化學方程式的重視；教師通過開展“活動2”引導學生解決“問題2”，讓學生從已學的幾個化學反應中總結得出化學方程式的含義，從而全面理解化學方程式；當學生了解了化學方程式的價值與含義之后，教師通過開展“活動3”引導學生解決“問題3”，讓學生應用剛學的知識去認識一個陌生的化學方程式，可以培養學生的遷移應用能力。當然，教師還可以根據實際教學情況調整活動或者進行追問，直至問題的解決。

4 小結

通過核心概念在“化學方程式”單元教學設計中的應用可以看出，在某種程度上核心概念可以看作是教學設計的一種指導思想，與常見的建構主義、辯證唯物主義、杜威實用主義等不同的是，這種指導思想是從化學學科的角度對教學和學習提出了要求。基于核心概念的教學設計旨在要求教師的教學要超越學科事實，多向學生滲透體現學科本質的知識，發展學生對學科知識的深層次理解；要求學生的學習能提綱挈領、綱舉目張，形成較強的學科遷移應用能力。所以，核心概念在化學教學中具有重要的現實意義。