高中化學教學中的“大概念”及其教學建構

湯濤濤 趙雷洪

摘? ?要

大概念的理解與應用是新版高中化學課程標準的新要求。化學教學中的大概念位于概念體系頂端，具有統攝性、抽象性與廣泛遷移性的特點，能夠加強知識的聯系與應用。結合大概念的特點與層次結構，從學科本體、學生發展與學科價值的角度初步確定了化學教學中的5個大概念。在實踐操作中，需發揮大概念在規劃教學目標、設計教學評價、組織教學活動中的作用。

關鍵詞

大概念? 高中化學? 課程標準

《普通高中化學課程標準》（2017年版）與2003版的《普通高中化學課程標準（實驗版）》相比在內容與形式上都有了實質性的突破。其中，新版課標在內容層面更重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化[1]。高中化學課程是義務教育階段化學或科學課程的深化，對學生提出了更高的要求。這個階段需要識記與理解的化學知識繁雜，僅通過記憶孤立的事實知識不能夠深入理解化學。以大概念聚焦化學教學不僅能夠增強知識的結構性與內在聯系，并且有助于化學基本觀念的形成，解決教學中存在的掌握知識與學生發展的矛盾。為此，在化學教學中增強對“大概念”的理解及教學建構就顯得十分重要。

一、“大概念”的特點與層次結構

大概念教育理念是基于教學中存在的課程內容過于繁雜，知識與知識之間聯系薄弱，學生所學知識支離破碎、脫離生活、難以遷移應用等問題而提出的[2]。大概念反映的是知識背后的深層次含義，體現了知識之間的內在聯系。奧爾森以生物教學為例凸顯了大概念的內涵，他認為教學不僅僅是讓學生識記“卵、幼蟲、蛹、成蟲”等具體知識，而是需要學生明白一個大概念即所有生物都有一個生命周期，包括出生、生長、繁殖和死亡[3]。傳統教學易關注具體細節，忽略隱含其后的大概念，學生難以意會知識背后的深刻內涵。挖掘知識背后的大概念，使之從隱性地位躍遷至顯性層面，能夠克服傳統教學的弊端。筆者搜集了國外學者對大概念在教學中的論述，總結出大概念的特點與層次結構。

1.“大概念”的特點

國外學者對大概念的描述側重于其在課程與教學中發揮的作用，例如連結知識、解決新情境中的問題、對學生影響久遠等。例如奧爾森認為大概念是個體能夠“帶回家的信息”，對學生的成長能夠產生持續作用[4];懷特利認為大概念是理解的建筑材料，用以使人們能夠聯結其他零散的知識點[5];威金斯和麥格泰等人認為大概念是處于課程學習中心位置的觀念、主題、辯論、悖論、問題、理論或者是原則等，能夠將多種知識有意義地連結起來，是不同環境中應用這些知識的關鍵[6]。這些作用源于大概念本身的三個特點：統攝性、抽象性與廣泛遷移性。

（1）統攝性

大概念能夠反映萬事萬物之共有屬性，是對某一領域內事物的系統性、全面性、本質性認識，具有強大的統攝作用。大概念提出的關鍵原因在于它能統領眾多小的觀點，有大概念統領，學生腦海中的知識不再是孤立、片斷式的存在，而是形成了一張結構性極強的知識網絡。

（2）抽象性

大概念位于學科概念體系頂端，概括性極強，通常用一個語詞就能予以標記，例如“結構”“變化”。這些語詞通常是生活中的常用詞語，其背后卻隱含著龐大的意義世界。呂立杰等人指出每一個科學大概念都是一部科學發展史、蘊含著科學哲學并且連接著科學社會學[7]。該特點使得大概念成為連接學校與真實世界的關鍵，但是大多數人對大概念的理解較為膚淺。大概念不可以直接學習，其習得是一個緩慢、持續、漸進的過程。學習者需在事實層面與概念層面不斷反復思考才能領悟。

（3）廣泛遷移性

大概念統攝下的各類知識以其優良的結構性而在解決問題中發揮巨大的優勢。如專家具備某一領域的大概念知識，能夠從復雜的問題情境中抽象出概念因素，并遷移至腦海中熟悉的領域，從而比新手更善于將所學知識遷移至新的情境中。

2.“大概念”的層次結構

大概念之“大”是一個相對的概念。溫·哈倫指出，任何對較少現象適用的概念，都會聯系到一個適用于更多現象的較大概念，以此類推，較大的概念可以歸入一個更大的、更廣泛的概念[8]。學科層面的大概念以其高度的概括性位于該學科的頂端，位于其上還有哲學層面的大概念。為增強教學的指導性，化學教學中的大概念位于哲學層面的大概念之下，具體的化學核心概念之上，統攝核心概念，揭示核心概念之內在聯系（見表1）。

大概念的高度統攝性，使之與眾多具體化學概念形成了廣泛的關聯，為師生建立知識之間的聯系提供了潛在條件。大概念的廣泛遷移性有助于學生解釋更多現象，解決更多的問題，為化學基本觀念的形成指明了方向（見圖1）。由大概念架構的學生觀念不會被遺忘，從而對學生產生長遠影響。除此之外，事實性層面與大概念層面之間的距離為學生提供了思考的方向和思考的空間。學生在開放性的空間內建構個人意義，形成自身的理解。

二、高中化學教學中“大概念”的選擇

《普通高中化學課程標準（2017年版）》明確指出高中化學必修課程須突出化學基本觀念（大概念）的統領作用，選取“化學科學與實驗探究”“常見的無機物及其應用”“物質結構基礎與反應規律”“簡單的有機物及其應用”“化學與社會發展”5個主題[9]，每個主題下的內容要求可視為高中化學核心概念[10]，例如“原子結構與元素周期律”“化學鍵”“化學反應的限度與快慢”等。盡管新課標強調大概念的作用，但其并未提出具體的大概念類別。溫·哈倫認為選擇大概念的標準應該包括以下幾點：第一，能夠解決學校期間與畢業以后的問題;第二，為參與決策的問題提供科學知識的基礎;第三，能夠對人們提出的有關自身或自然的問題作出回答;第四，具有文化上的意義（科學對自然、社會的影響）[11]。可見對大概念的選擇需要從學科本體、學生發展、學科價值層面綜合審視。

1.基于學科本體

化學大概念是基于對化學學科的全面了解，系統從事化學研究而得出的具有高度總結性、概括性的認識，必然要對化學本質有著深刻地領悟才能得出。化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、轉化及其應用的一門基礎學科，其特征是從微觀層次認識物質，以符號形式描述物質，在不同層面創造物質。化學教學中大概念背后隱含著該學科的研究對象與研究方法，課標中對化學本質的描述可作為化學大概念選擇的標準。思考化學本質就是從哲學層面思考化學，化學大概念需與位于其上的哲學范疇相對應。化學中的組成、結構、反應與三個化學哲學范疇——實體、關系和過程相對應[12]。因此，物質組成、物質結構與化學反應可用作高中化學教學的大概念。

2.基于學生發展

除了學科視角，還需從學生發展的層面考慮化學“大概念”的選擇。化學基本觀念是化學教育給予學生的經過記憶遺忘后“所剩下的東西”，能夠在學生未來生活中發揮持續作用，是化學教學的最終目的。化學教學就是以大概念為載體，聚焦大概念的遷移應用，形成學生化學基本觀念的過程。畢華林教授從化學的研究對象、研究方法以及學科價值層面指出化學基本觀念包括元素觀、微粒觀、變化觀、實驗觀、分類觀、化學價值觀等[13]。因此，化學大概念的選擇需指向化學基本觀念的形成。

3.基于學科價值

每一個學科的理論知識都與社會歷史的發展緊密結合。化學與經濟發展、社會文明的密切關系，在促進人類文明可持續發展中發揮著日益重要的作用。如通過元素周期表，就能初步篩選具有催化劑的物質;通過改變金屬的組成結構，就能極大地改變金屬的性能。為實現某一功能而統攝的化學知識兼具目的性與理論性，是學生在“用”中習得的知識。為此，化學價值也是統領化學教學的一個大概念。

三個維度的內容存在一定程度的交叉，綜合化學本質、化學基本觀念、化學價值層面，初步確定化學教學中的大概念包括物質微粒（物質的組成）、物質結構、化學變化、化學實驗、物質的分類、化學價值等。六個大概念從不同的角度揭示了化學知識的核心內容，教學過程需不斷增加對六個大概念的理解。

三、基于“大概念”的化學教學建構

教學中始終存在這樣一個矛盾，既想讓學生所學終身受益，又想讓學生取得好成績的問題。這個矛盾在以課時為單位的課堂教學中日益凸顯，教師容易過分關注具體的化學知識，而忽略了其背后的大概念內涵。大概念與具體事實表象相離更遠，是對更廣泛事物本質屬性的揭示，具有較高的學習難度。其學習通常需要貫穿不同的時間段，呈現明顯的螺旋進階特點，它與觀念的形成基本是同步的。那么教師應該如何組織學習內容，才能使學生既學會某一具體化學知識，又不單單停留在這一層次上？或者說如何在聚焦具體化學核心概念的單元教學中，凸顯大概念的作用呢？埃里克森在《以概念為本的課程與教學》中提及宏觀概念在組織教學內容時的困境，這里的“宏觀概念”可理解為大概念。他指出宏觀概念對于學科內容的組織而言過于宏大，但宏觀概念可以生成概念性視角，聚焦單元工作，激發協同思考[14]。大概念過于抽象無法直接指導教學，但是能為核心概念的基本理解提供概念性視角。在教學過程中聚焦對核心概念的基本理解來確定教學目標、設計評價方案、組織教學活動能夠凸顯大概念的作用。

1.圍繞大概念層次規劃教學目標

傳統教學目標多聚焦事實與技能層面，易忽視概念性理解。以概念為本的教學可采用KUD模式，該模式有助于發揮大概念的統領作用。它將概念性層次從事實性層次中區分出來作為教學目標的核心，分為三個維度：知道（Konwing）、理解（Understanding）、能做（Doing）[15]。現以人教版化學必修第一冊（2019版）中位于第一章第二、三節內容為例，確定教學目標。“電離與離子反應”“氧化還原反應”是重要的核心概念。兩節內容除了讓學生明白“電解質溶于水能增強導電性”以及如何書寫電離方程式、離子方程式等事實與技能性知識外，更重要的目的在于讓學生從“物質微粒”“化學反應”等大概念視角去理解核心概念的深刻內涵，即教學目標中的理解（Understanding）層面。教學目標的設計按照化學大概念——概念性視角——核心概念——核心概念的基本理解的順序層層遞進（見表2）。

基于大概念的視角還能夠提升教學目標的整體規劃性。以“化學變化”為例，高中化學與“化學變化”緊密聯系的還包括元素化合物、物質的量、化學反應速率、化學反應限度、化學反應能量變化等核心概念。這些核心概念分別從不同角度揭示了大概念內涵，例如“元素化合物”側重于從物質轉換的角度理解化學反應。“物質的量”反映了化學變化在宏觀層面是一定質量物質之間的反應，在微觀層面是微粒之間的反應;揭示了物質之間的反應是按照一定量比進行，架構了連接宏微的橋梁。“化學反應限度”反映了化學變化存在限度，變化不存在真正意義上的停止，而只是一種平衡的狀態。“化學反應能量變化”揭示了化學反應的本質是舊鍵斷裂、新鍵形成，這個過程伴隨著能量的變化。

2.按照大概念要求設計評價方案

為判斷學生對知識的理解情況，需要聚焦大概念對學習任務設計評價方案。例如“電離與離子反應”位于高中化學的最前部分，教材中呈現的眾多圖片突出了三重表征的特點，即旨在加強物質宏觀——符號——微觀之間的聯系，理解微觀粒子的運動狀態。學習任務設計需著重突出微粒這一隱含大概念，表3為該內容設計評價方案“觀察硫酸鈉與氯化鋇反應的實驗，描述溶液內部離子發生的變化”。

3.聚焦“意義”與“遷移”組織教學活動

威金斯指出高中教學的使命除覆蓋內容外，還需幫助學習者對內容進行有深度的和富有成效的思考[16]。教學要使學生獲得重要的事實性知識與技能，還要使這些內容有意義，并且能夠遷移至其他情境中。厘清學習內容的大概念視角及其與具體化學知識的關系，組織相對應的教學活動，使得概念在新舊知識聯系、解釋和解決問題中產生意義，在遷移運用至新的情境中凸顯其本質屬性。以“電離與離子反應”為例，設計教學活動（見表4）。

化學大概念統攝的化學知識層次分明、結構明確、聯系緊密、主次清晰，構成了學科內容的主干，是教學與學習的著力點。教師在教學前需要站在大概念的視野下對整個學期內容做整體規劃，在教學中需要從大概念的視角審視各類核心概念，圍繞大概念展開一系列教學活動。

參考文獻

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[16] Wiggins G，McTighe J.Put Understanding First[J]. Educational Leadership，2008（65）：36-41.

【責任編輯? ?郭振玲】