新舊人教版化學教材核心概念呈現的比較

鄧仲華　陳麗萍

摘要：人教版高中化學新教材（2019年版）與舊教材（2007年版）相比，在內容呈現方面有較大更新。基于元素周期律核心概念的學習進階建構，對新舊必修教材中核心概念在映射、關聯及系統三個層級呈現的具體情況進行分析，闡釋新教材在各水平變化的特點，并獲得重視知識的結構化設計等2個方面的教學啟示，為使用新教材進行核心概念教學提供參考。

關鍵詞：化學教材;核心概念;元素周期律;學習進階

文章編號：1005-6629（2021）04-0044-05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學核心概念是指具有統攝作用以及解釋、遷移應用價值的學科概念，是學科知識體系中不可或缺的組成部分，對學生學科觀念的建立發揮促進作用，承載著重要的素養發展功能。中學化學核心概念體系可劃分為物質知識、化學用語、化學反應及原理、化學計量四個領域，在隸屬于“物質知識”的元素化合物內容中，元素周期律核心概念的教學意義在于幫助學生獲得“位—構—性”系統認識，構建“結構決定性質，性質反映結構”的學科核心觀念，這一觀念是落實“宏觀辨識與微觀探析”等化學學科核心素養的具體體現。此外，2017新課標也強調教材內容要重視化學知識的結構化，更加突出核心概念在化學教學中的統領作用。本文以2019年人教版高中化學必修第一冊（簡稱新教材）與2007年人教版高中化學必修2（簡稱舊教材）為研究對象，基于學生對元素周期律核心概念理解的發展路徑，分析新舊教材在促進學生認識發展過程中概念呈現的不同之處，為新教材核心概念的教學實踐提供一定的啟示。

1核心概念的學習進階建構

1.1核心概念的形成

學生對元素周期律概念的學習主要是通過教材內容獲得一定客觀事實的經驗來進行理解、思考及歸納形成一般概念。隨著對一般概念學習的積累，開始從更高層次分析一般概念間的邏輯關聯，進而凝煉形成核心概念，見圖1。核心概念相較于一般概念，其解釋遷移的范圍更廣，增進對核心概念的理解有利于培養和發展學生的學科思維和能力。

1.2核心概念學習進階水平劃分

學習進階是“對學生在一個時間跨度內學習和探究某一主題時，依次進階、逐級深化的思維方式的描述”，通過對核心概念學習進階的建構，利于準確刻畫其理解發展過程。郭玉英等在層級復雜度和知識整合等認知理論的基礎上提出學習進階層級模型，指出科學概念理解包含經驗、映射、關聯、系統、整合五個層次。結合上述模型中的層級劃分、新課標相關要求及核心概念的發展過程，揭示必修階段學生元素周期律核心概念的認知發展途徑，如表1所示。

2新教材核心概念呈現的特點

由于新舊教材中學生已有經驗的獲得一般均是從物質的組成和性質角度（元素觀）來認識物質及其變化的多樣性，同時整合水平僅在必修階段也不足以實現全面深化，故重點分析核心概念有關內容在映射、關聯及系統三個“階層”上呈現的特點。

2.1映射層級：體現學科特征

與舊教材相比，新教材增加了學生學習的連貫性，相關內容的呈現順序及選取有所改變，見表2。首先介紹原子結構及核外電子排布規律，再借助對原子序數與原子結構之間的關系、周期、族等的認識，使學生清晰理解元素周期表的內部結構，隨后引入探究同主族元素原子結構與性質的關系，內容設置層層遞進且相互聯系更為緊密，有助于學生能夠正確基于微觀本質分析宏觀現象。同時新教材將原本穿插于元素周期表與元素周期律之中的原子結構知識抽提出來進行整合，單獨作為一部分放置于元素周期表之前，即將認識原子結構的奧秘作為深入理解元素周期表與元素周期律的前提，則更能直接體現化學學科是基于微觀結構來認識和創造物質這一特征。

2.2關聯層級：凝煉核心觀念

與舊教材相比，新教材概念導入形式較為多樣，加以拓展性的問題來提升對位、構、性三者問相互關系的認識，見表3。具體而言，新教材更為關注學生認知的發展性和階段性特點，以原有經驗為背景從宏微交融的角度創設問題情境進行引入，有利于促進學生的知識遷移與加強“宏微結合”思維的運用。在探究同周期元素性質的變化規律時，新舊教材雖然均通過探究活動以第三周期元素為例進行說明，但舊教材在環節設計上主要是基于對實驗事實的推斷總結，關于學科核心觀念的滲透不太明顯。而新教材開門見山地提出問題，引導學生借助原子核外電子排布規律來預測它們性質的變化規律;再通過實驗事實和信息獲取幫助學生得出結論后，繼續提問“你得出的結論與最初的推測是否一致、由此你對原子結構與元素性質的關系又有哪些認識”等，始終重視由知識內容向核心觀念的升華。

2.3系統層級：外顯核心素養

與舊教材相比，新教材在引導學生遷移應用在頭腦中形成的“位—構—性”認知模型的過程中，正文內容表述上提綱挈領地指出元素周期律具有的應用價值，再結合之后展開的詳細闡述，使學生對該部分內容的整體把握更加了然于胸。此外再通過精心設計實驗活動，發揮化學實驗的教學功能，通過典型的化學實驗事實引導學生認識物質及其變化的本質和規律，以提高學生的領會程度。

以下列出新教材中“同周期、同主族元素性質的遞變”實驗活動的主要內容設置（實驗用品不作介紹），見表4。實驗活動中將核心概念與活動和問題解決融為一體，體現核心概念的素養發展功能，引導學生從“宏微結合”的視角分析問題。如利用鹵族元素與第三周期元素發生化學反應的事實數據理解原子結構與元素性質的關系;再如從氯水的微觀組成變化認識需使用新制氯水參與實驗。注重學習方法的引導，讓學生自主設計部分實驗（如Mg與冷水、熱水反應;MgCl₂和AlCl₃與堿反應），促進學習方式的轉變，并基于結論思考認識到元素周期律對元素化合物知識學習的指導作用，以及對形成“宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知”的化學學科思想和方法產生積極的影響。

3核心概念教學的啟示

3.1圍繞核心觀念建立，重視知識的結構化設計

教師在教學前可圍繞核心觀念的形成關注教材內容問的內在邏輯，有目的地進行教學內容的結構化設計，見圖2。元素周期律核心概念的實質在于形成“位—構—性”認知模型，促使學生實現從原子結構→元素性質→物質性質的逐步理解，并能預測解釋未知元素的原子結構和性質等。依據學生在實際學習中往往存在能熟記規律卻無法分析解決問題、論證活動中僅關注物質性質外在表現卻不能與微觀結構和元素周期律（表）相貫通等認知障礙，需在教學中積極引導學生優化學習策略、提升學習效率。

在引導學生開展探究學習、問題解決的過程中，教師要注意幫助學生由表及里地分析物質性質的變化，從宏觀到微觀建立位、構、性三者聯系，再通過啟發學生運用預測方法結合位、構特點由里及表地推測比較元素及其化合物性質，進而引導學生建構基于知識整合的認知系統。要關注引導學生轉變分析問題的思維方式，能夠從認識單一元素及其化合物到從微觀結構出發認識和比較多種元素及物質，以形成對元素化合物學習的整體認識;要關注引導學生在認識原子結構（原子核外電子排布規律）的基礎上，借助實驗活動獲得的證據加深理解宏觀性質和微觀本質問的關系，突破無法對元素周期律進行正確遷移應用的學習障礙。

3.2基于核心素養發展，科學利用欄目內容

新教材在新課標理念指導下，內容編排與呈現更加重視“素養為本”，新增了促進學生建構核心概念的相關欄目，見表5。教師在教學前應充分挖掘欄目內容所承載的素養培育價值，對其進行充分利用以協助教學目標的達成。如新教材增加了“元素周期表的發展”這一科學史話欄目，借助發現史的情境素材展示科學家對元素周期表（律）的認識過程，以促進學生對科學本質的理解。科學本質的內涵包括科學知識具有暫時性和發展性、科學是觀察與推理的必然結合、科學是一個不斷探究的過程等方面。新教材重視加強科學本質的教育，避免學生只機械地記憶元素周期律而忽視對科學本質的領悟。

同時設計蘊含科學本質的學生活動，尤其在實驗活動欄目中，引導學生思考和理解實驗過程對建構元素周期律核心概念具有的意義，拓展學生的思維，重視對結論的分析與評價，而不僅僅停留在實驗的操作步驟上。以上欄目從幫助學生認識微觀結構與元素的分類到引導學生通過實驗探究從宏微結合視角進行推理來加深理解元素周期律，體現了對學生宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知以及科學探究與創新意識等核心素養的培養。

總體來看，新教材更加重視發揮核心概念對元素化合物知識學習的指導作用，強調圍繞核心概念的建構引導學生建立學科核心觀念，并關注學生活動設計與核心概念的融合。教師應在教學前結合新課標深入研讀新教材，深刻體會新教材的編寫意圖，明確新教材內容具有的教學價值，有的放矢地開展教學，切實在課堂中發展學生的學科核心素養。