化學大概念單元教學的實踐與研究

吳慶生

摘要：闡述了化學大概念單元教學的意義，通過大概念統領單元教學內容，有利于建構知識網絡、發展認識能力和提升應用遷移能力。根據教學內容的分布特點，把大概念的架構分為章節大概念、模塊大概念和跨模塊大概念三種形態，并對大概念的架構路徑進行論述。對實施大概念單元教學提出指導性建議。

關鍵詞：大概念; 化學單元教學; 架構; 章節; 模塊

文章編號：1005-6629（2021）08-0038-05

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

在化學教學中，如果花費大量時間只教授給學生不連貫的事實、化學用語以及公式等細節性內容，這些細節通常很快就被遺忘，也難以轉化為能力。但如果把這些分散的、零碎的內容用大概念統領起來，不僅有利于形成知識結構和知識體系，還有助于提升學生的認識能力，進而促進學生核心素養的發展。

大概念不是基礎概念，而是聚合概念。大概念就如同一個文件夾，提供了歸檔無限小概念的有序結構或合理框架[1]。化學大概念集中體現了化學的學科結構和學科本質，是化學單元教學內容的靈魂，也是化學學科核心素養融入到教學內容中的錨點。

1 大概念單元教學的意義

大概念單元教學是指用大概念統攝主題教學內容，形成一個完整的有機教學單元，這種新穎的教學形式拓展了化學教學的思路和方向。

1.1 有利于建構新知識，形成知識結構

用大概念統領的教學單元，具有本質的內在邏輯關聯，所以教學內容是互為鋪墊、相互佐證的。

比如，采用“可逆體系存在平衡”大概念教學時，利用先期學習的反映可逆反應正向進行程度的平衡常數，類比遷移至電離平衡、水解平衡和難溶電解質沉淀溶解平衡，對于理解電離常數、水解常數和離子積常數就簡單明了多了。

大概念教學打破了章節、模塊的界限，以知識的內在本質聯系為紐帶，用大概念進行統攝和引導。比如，在化學必修第一冊（人教2019版，下同）第一章第二節學習“離子方程式的書寫”，水和難溶物質不能拆成離子，為什么呢？大多數教師只講書寫規則，要求學生背記。而如果用“可逆體系存在平衡”大概念審視教學內容，通過提前定性地介紹弱電解質（如H2O）電離程度和難溶物質（如BaSO4）溶解程度，從而得出書寫規則背后的依據，就能夠更好地理解書寫規則。比如，水中存在H+和OH-，是由H2O電離出來的，但含量極少;BaSO4沉淀會有極少量溶解，能產生極少量的Ba2+和SO2-4。弱電解質電離出來的離子和難溶物質所能溶解的部分電離出的離子都是極少部分，大部分仍以分子或沉淀形式存在。而離子方程式是用實際參加反應的離子來表示的，怎么能用只有極少數的離子來代表整個反應呢，故不能拆開。這樣處理，不僅化解了學生的疑惑，還為后續學習弱電解質的電離平衡和難溶電解質的沉淀溶解平衡做了鋪墊。

1.2 有利于知識融會貫通

采用大概念單元教學，把相關的知識內容進行整合統一，有利于形成知識體系，也有助于學生融會貫通。比如，物質的氧化性、物質的還原性、元素的性質、金屬冶煉、原電池和電解池等知識內容分布在不同章節和不同模塊，但都涉及到電子得失及難易程度的本質內涵，屬于氧化還原反應的范疇，都隸屬于“電子得失難易決定性質強弱”大概念。而“電子得失”的外觀形式是“化合價升降”，因此，既可以根據“物質核心元素化合價的升降趨勢”判斷物質的氧化還原性，也可以根據“化合價升降多少”得出電子得失多少。當深度理解了化合價升降（表觀特征）和電子得失（本質特征）的相互關系，就能夠將有關氧化還原反應的應用融為一體、融會貫通。

大概念單元教學把分散的、零碎的化學知識通過橫向聯結而形成知識網絡，這種知識與知識之間的聯結通路，使得知識就像是游走的積木，在遇到不同問題時相互重組，從而獲得解決問題的方案[2]。

1.3 有利于發展認識能力

化學核心素養的培養不是靠知識的灌輸與堆積，而是要不斷進行思維啟迪與訓練，最終使學生獲得能夠帶得走的能力。以大概念為統領的單元教學，有利于學生構建簡約而深刻的知識層級結構，有助于學生將結構化的化學知識轉化為化學學科核心素養。

大概念既是聯結零散的知識、主題、技能、策略與過程的紐帶，也是新舊知識建立聯結的錨點，能夠極大地豐富學生的認識角度、認識路徑和推理判據，從而促進學生認識能力的發展。

比如，用“物質化學性質”大概念建構SO2化學性質時，可從非金屬氧化物的類別通性、價態特性（S元素的+4價為中間價態）的氧化還原性進行分析，而要驗證SO2被Cl2氧化后的產物，則可用BaCl2溶液進行檢驗。

1.4 有助于提升應用遷移能力

有些化學大概念具有跨學科、超學科意義，具有一定的生活實用價值，不僅能夠打通學科內和學科間的學習，而且還能夠打通學校教育與現實世界之間的路徑，有助于學生提升應用遷移能力而解決現實世界的各種問題。

比如，由“原子的最外層電子數決定元素的性質、官能團決定有機物化學性質”等抽象出來的“結構決定性質”大概念，不僅是化學學科常見的學科思想，而且還是跨學科、超學科的大概念，具有一定的哲學意義。當學生領悟了“結構決定性質”的普適意義后，在面對現實生活中具體問題時，就會從問題的微觀結構進行分析和改進，從而去影響和改變宏觀表象。

學生建構的大概念具有持久性，當化學經驗和事實消失之后仍會存留。大概念能夠協助學生認識和解決生活中遇到的各種問題，能夠終身受益。

2 單元教學中大概念的架構形態

以大概念為統領的單元教學有多種架構形態，從教學內容的分布來看，可以是連續的“小單元”，如章節大概念;也可以是非連續的“大單元”，如模塊大概念、跨模塊大概念。確定怎樣的單元架構，取決于教師對學生知識學習、思維發展和能力提升的系統考慮和期待，也依賴于教師對課程與教學內容的理解和整體把握[3]。

2.1 章節大概念

把同一章節的全部或部分內容用同一大概念進行統攝和引導，這樣就形成了章節大概念。比如，必修第一冊第二章第一節和第二節就可以用“物質化學性質”大概念來統領。“物質化學性質”大概念可分為類別通性、物質特性兩個次級大概念，類別通性包含金屬單質通性、非金屬單質通性、金屬氧化物通性、非金屬氧化物通性、酸的通性、堿的通性以及鹽的通性等基本概念。物質特性是指該物質具有不同于類別通性的化學性質，根據核心元素的價態是否變化，又分為價態視角和特性視角。比如金屬單質、金屬氧化物一般不與堿（如NaOH）反應，而Al、 Al2O3卻能夠與NaOH反應，前者Al元素的價態發生了變化，屬于單質鋁特性的價態視角;后者Al元素的價態沒有發生變化，屬于氧化鋁特性的特性視角。用“物質化學性質”統領“鈉及其化合物”與“氯及其化合物”單元教學的知識層級如表1。

2.2 模塊大概念

把同一模塊、不同章節的內容用同一大概念進行統攝和引導，這樣就形成了模塊大概念。比如，用“可逆體系存在平衡”大概念統領“選擇性必修1第二章”與“選擇性必修1第三章”單元教學的知識層級如表2。

2.3 跨模塊大概念

把不同模塊、不同章節的內容用同一大概念進行統攝和引導，這樣就形成了跨模塊大概念。比如，用“電子得失難易決定性質強弱”大概念統領物質的氧化性、物質的還原性、元素的性質、金屬冶煉、原電池和電解池的知識層級如表3。

3 大概念單元教學的架構路徑

根據學生的知識基礎和能力水平，將高度抽象的大概念分解為抽象程度較低的次級大概念。通過圍繞大概念創設學習活動，按照不同知識內容和學習階段來逐漸拓展認識的范圍、角度和深度[4]。

3.1 選擇突出單元主題的大概念

化學教材的編寫遵循知識建構的邏輯順序和學生的認知發展規律，無論是同一章節內容，還是模塊內容，其彼此存在著一定的內在聯系。通過分析教學內容之間的內在本質聯系，找出能夠統領教學內容的大概念，在教學中能夠起到事半功倍之效。

3.2 確定次級大概念

由于大概念涵蓋性強，涵義抽象而且缺乏教學實用性，所以，要將大概念向下延伸出次級大概念。教師要站在一定高度，對主題教學內容進行自上而下的梳理和細化，將高度抽象的大概念分解為抽象程度較低、適用范圍較小的次級大概念（或概念）[5]。這樣既降低了大概念的建構難度，同時，還豐富了大概念的內涵。

3.3 編寫單元教學目標

站在學生學習行為的角度，以課程標準為依據，將大概念、次級大概念與課程標準進行融合，從而確定單元教學目標。

比如，“氯及其化合物”教學目標中涉及到“物質化學性質”大概念的內容有：（1）能用氧化還原反應、離子反應的觀點預測并解釋Cl2的化學性質，并能用化學方程式正確表達;（2）以氯及其化合物知識的學習為線索，建立含氯元素的物質間的轉化關系，進一步了解研究物質的思路和方法。

3.4 創設學習活動

通過創設與大概念、次級大概念相呼應，有一定挑戰性的“學習任務”和“驅動性問題”，組織學生進行實驗探究、分析推理、關聯概括和解釋說明等學習活動[6]，藉以理解大概念的本質和豐富內涵。

比如，“氯及其化合物”學習活動中涉及“物質化學性質”大概念的驅動性問題：

問題1 ① 含有Cl元素的物質有哪些？

② 根據Cl2所屬物質類別的通性，預期其化學性質。

③ FeCl3和CuCl2能用它們的金屬與鹽酸反應制取嗎？

問題2 ① 觀察氯水，判斷氯水中含有哪些成分？

② 試推測氯水中可能含有哪些粒子？

③ 如何檢驗上述粒子？

④ 氯水能夠使有色布條或品紅溶液褪色，推測是哪種粒子的作用？

⑤ 如何設計實驗排除Cl2使有色布條或品紅溶液褪色的干擾？

問題3 ① 分析HClO為什么具有漂白性呢？

② 石蕊試液滴入新制氯水，會出現什么現象？

③ 新制氯水和久置氯水的成分有何差異？

問題4 ① 根據氯氣與水的反應原理，推測氯氣與NaOH能否發生反應？若反應，其產物是什么？

② 寫出Cl2與Ca（OH）2反應的方程式。

③ 分析推斷Ca（ClO）2的性質。

④ 漂白粉相對于新制的氯水有哪些優點？

⑤ 漂白粉漂白的原理是什么？這是屬于鹽的通性嗎？

4 大概念單元教學的實施建議

4.1 剖析問題的本質

大概念單元教學的基礎是問題的本質相同，所以，在實施大概念教學時，要引導學生分析問題的本質，只有厘清了問題的本質，才能夠理解大概念的豐富內涵和應用價值。

比如，在分析氧化還原反應的本質時，借助于NaCl和HCl形成的典型案例，得出氧化還原反應的本質特征是電子轉移（得失和偏移），進一步分析電子轉移和化合價升降的關系，就可以直接得出化合價升降的數值等于電子轉移的數目，而這就是配平氧化還原反應的理論依據。然后再通過延伸提煉，就可以得出：還原劑的還原性強弱即為失電子難易，表現為化合價升高趨勢;氧化劑的氧化性強弱即為得電子難易，表現為化合價降低趨勢。

4.2 大概念的抽象與演繹

采用大概念進行單元教學時，不同的教學內容存在著先后順序，對先期出現的教學內容進行問題本質分析，然后歸納抽象出大概念的涵義，再用大概念的本質內涵去演繹后續的教學內容。這樣既有利于大概念的建構與遷移，也有助于學生思維能力的提升。

無論是大概念的抽象概括，還是演繹應用，都要注重“具體—抽象—具體”思維的協同性，以提升大概念的本質性、普適性和實用性。大概念的抽象性必須以具體性作基礎，還要以更廣泛的具體性為歸宿。大概念是從具體的事例出發，抽象出本質特征或內在聯系，然后再運用到具體的同類事例中去。大概念的具體化過程，既是大概念內涵不斷擴展、豐富和深入的過程，也是深度理解和掌握知識的過程。

比如，通過對“鈉及其化合物”的具體學習，抽象概括出物質化學性質主要表現為類別通性和物質特性。在進行“氯及其化合物”教學時，通過創設問題情境，引導學生利用類別通性和物質特性中的價態視角對Cl2、 HClO、 Ca（ClO）2等的化學性質進行預期，并通過實驗進行驗證探究，從而建構氯及其化合物的性質。

4.3 提升對化學知識的認識層級

大概念單元教學的實施，依賴于教師對學科知識本質的把握，以及對學生知識理解、思維發展和能力培養的期待[7]。大概念單元教學對于化學教師的知識體系和認識高度都提出了挑戰，而每位教師都是根據自身對大概念的理解來引導學生進行知識建構的，因此，教師要加強自身化學專業素養建設，完善自身的知識結構和認識深度，這樣才能夠提升大概念單元教學的高度。

4.4 對問題進行鋪墊和啟發

大概念教學對于學生抽象思維能力和整合重組能力提出了較高要求，對于基礎和能力較弱的學生來講，難度比較大，尤其是要將不同章節、不同模塊的內容進行整合統一。因此，教師在創設學習活動時要降低問題的坡度，通過對問題進行鋪墊和啟發，從而引導學生循序漸進地建構大概念。

學生的思維特點往往是點狀的、不連續的，如果一味地用抽象的大概念進行遷移，就會無形中增加學生的理解難度和接受障礙。因此，教師要根據知識內容的特點，對于具體的物質、反應和事實，采用類比的思維方式則更容易建構。

參考文獻：

[1][2]李剛，呂立杰. 大概念課程設計：指向學科核心素養落實的課程架構[J]. 教育發展研究，2018，（15～16）：35～42.

[3][4][6][7]何彩霞. 化學學科核心素養導向的大概念單元教學探討[J]. 化學教學，2019，（11）：44～48.

[5]孫國輝，徐潔. 基于化學學科理解的學科大概念統領主題教學的探索[J]. 吉林教育，2020，（7～8）：13～17.