基于學科大概念的中學化學教學設計

王雪 林紅

摘要：本文以中學化學“原子的結構”為例，分析了基于學科大概念進行教學設計的基本環節，設計了凝練學科大概念，依據學科大概念確立關鍵概念，以關鍵問題進行基本問題的設計，確立教學目標，設計學習活動，根據學習結果進行教學評價的教學設計模式，凸顯化學學科本質，學生可以在大概念的統攝性對知識進行學習，建立知識結構網絡，以此發展核心素養。

關鍵詞：大概念：原子結構;教學設計

一、研究背景

2020年，教育部印發了普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂），以下簡稱新課程標準。其中明確提出，重視以學科大概念為核心，是課程內容結構化，凝煉了化學學科核心素養，更新了教學內容與評價體系。核心素養的落實是新課程標準頒布后的重要問題，針對這一問題，各界學者紛紛展開研究，然而，真正建立學生的核心素養需要逐步探索，其落實也面臨諸多困境。“大概念”具有統攝性，新課程標準中明確提出以學科大概念為核心，更新教學內容。以大概念為統領進行教學設計可以為核心素養的落實提供新的視角和思路。

以學科大概念為統領，可以減輕學生的負擔，并且大概念統領下的教學，要求教師重新整合教學內容，精選提煉知識，進而向學生傳授基于學科大概念的教學設計，可以改變以往“知識多”、“課時少”的弊病，促進學生學習方式由傳統“死記硬背”，向“搭建學科知識結構”轉變。

二、大概念的內涵

（一）大概念的理論基礎

學科大概念是指聯結整個學科的具有統攝性、中心性的概念，它是學科知識的核心，反映學科本質，能將學科關鍵思想和相關內容聯系起來的關鍵的、特殊的概念。它可用相關的概念、主題、有爭議的結論或觀點等方式進行表述，在教學實務中具有聚焦學科核心內容，明確教學核心任務，引導架構學科知識框架，促進理解型教學，助力實現學科核心素養等實踐意義。在教學實踐中，可以課程標準作為基準，以基本問題為導引去挖掘，還可以以學習者所能達到的理解去架構學科"大概念"。例如化學學科大概念“微粒構成物質”，以這一大概念為統領組織教學內容，可以反映知識見的縱向聯系，有利于學生對知識進行建構，通過學生對知識的加工，可以促進將其轉變為能力。

綜上所述，筆者認為大概念是思維導圖中的核心點，由其出發可以延伸出學科知識相關的內容，學生在日常生活中所遇到的各種問題及學習過的各種知識，都可以利用大概念進行解決和歸納，因此，基于學科大概念進行教學對于發展學生的核心素養和適應社會生活的發展具有重要的意義。

（二）學科大概念與學科核心素養的關系

新課程標準中明確提出利用學科大概念促進學科核心素養落地。學科核心素養是基于核心素養基礎上提出的具有本學科特質的學生應具備的適應終身發展和社會需要的必備品格和關鍵能力。不同學科間的知識結構有所不同，但是又有其內在的、本質的聯系，學生進行分科課程的學習，是為了更好的適應社會，將學習的知識更好的應用于生活實際之中。大概念具有統攝性，可將不同學科的之間的概念進行整合，完善學生的橫向知識結構，促進學生對所學習知識的本質性理解，在學生頭腦中建立一個脈絡清晰的思維導圖，培養該學科引領下的關鍵能力，幫助學生核心素養順利落地。

三、圍繞大概念的教學設計——以“原子的結構”為例

由于大概念具有極強的概括性，因此圍繞大概念進行課程設計應包括以下幾點：

凝練學科大概念、依據學科大概念確立關鍵概念、根據關鍵問題設計基本問題、圍繞基本問題確立教學目標、依據教學目標設計學習活動、根據學習結果進行教學評價。

（一）凝練學科大概念

化學是在原子、分子水平上研究物質組成、結構、性質轉化及其應用的一門學科，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。“原子”這一概念，最早是哲學家提出來的。原子結構理論是高中化學重要的理論之一，學生通過原子結構內容的學習可以建立微觀視角，為后續化學鍵以及物質結構的學習提供穩定的先行組織者。因此，筆者認為原子結構的大概念是“尺度”，基于尺度的教學可以讓學生認識到物質在宏觀上是由元素組成，在微觀上由原子構成，體現化學學科的獨特育人方式。

（二）依據學科大概念確立關鍵概念

學科大概念確立后，要以學科大概念進行一系列的問題的回答。如關鍵概念，即學生理解該部分知識點所必須掌握的概念。關鍵概念的確立需要教師的關鍵理解，關鍵理解是由大概念引申而來，所謂的關鍵理解就是學生通過本次課的學習可以理解什么？這些理解是否有助于發展學生核心素養的發展？這些理解是否具有遷移價值？教師根據對學生已有情況和個性特點設計教學的關鍵問題。

根據“尺度”大概念，原子結構這部分的關鍵問題為：原子是由原子核和核外電子構成;原子核由質子和中子構成;電子在能量不同的區域運動;原子核外第n層最多容納2n2個電子，最外層電子數不超過8個（第一層只有2個）。

（三）根據關鍵問題設計基本問題

關鍵問題確立后，教師要思考在實際課堂教學中如何通過課堂基本問題達到學生對關鍵問題的理解。基本問題的確立需要以關鍵問題為統領，根據教師課堂教學的層層遞進，教學活動的逐漸深化，讓學生在每個基本問題的回答中逐步理解關鍵問題，并達到關鍵理解。

依據關鍵概念原子結構的基本問題如下：我們如何知道原子及原子核的存在？ 我們怎樣確定原子核是由質子和中子構成？核外電子是如何運動的？核外電子的排布規律是怎樣的？教師在教學過程中根據基本問題步步設問。

（四）圍繞基本問題確立教學目標

依據基本問題原子結構的教學目標如下：

（1）通過對物質尺度的劃分認識原子的存在，感受化學微觀世界;

（2）通過化學史資料原子核的探究過程，體會科學研究中證據推理的重要性;

（3）知道質量數與質子數、中子數的數量關系;

（4）通過核外電子運動特征，認識核電電子排布的規律性;

（5）通過對核外電子穩定結構的分析，初步建立原子結構與元素性質之間的關系;

（五）依據教學目標設計學習活動

教學目標確立后，要創設豐富的學習活動，充分調動學生學習的積極性，引導學生一步步完成目標;

活動任務1：微觀尺度下原子

通過向學生展示不同尺度下物質形態，重點感受微觀尺度下的原子，使學生認識到原子的真實存在，感受不同尺度視角下物質構成的差異性。通過向學生展示真實的原子圖片，可以讓學生感受到微觀世界的真實性。

活動任務2：原子核的探究過程

請同學閱讀道爾頓原子論，湯姆森葡萄干布丁模型，觀看盧瑟福α粒子散射實驗等化學史材料，讓學生直觀感受原子核的真實存在，梳理科學家對原子結構認識過程，不可分割——可以分割——行星模型的認識過程。通過盧瑟福α粒子散射實驗，依據實驗證據進行證據推理等。可以讓學生體會科學家在科學探究過程中所展現的創造力和實證精神，以及科學探究過程的暫時性和主觀性。

學習任務3：核外電子運動特征及其排布

展示核外電子運動的微觀模型，讓學生認識到核外電子并不是在固定的軌道上運動，而是在能量區域內運動，引發學生對核外電子運動概念的轉變，認識電子云奠定基礎，通過對稀有氣體原子結構的排布規律，引導學生思考討論核外電子的排布規律，為后續元素周期表的學習提供固著點。

（六）根據學習結果進行教學評價

采用多種方式對學生學習結果進行評價，在課堂上根據學生的參與程度評價，布置討論活動，來判斷學生是否形成對微觀世界的理解。

以尺度為學科大概念引導學生從微觀角度認識原子結構，讓原子結構不在是抽象的知識，而是在學生頭腦中形成模型，根據原子核探究過程的學習，學生可以體會科學家堅持不懈的探究精神，α粒子散射實驗的實驗現象可以讓學生依據實驗事實性證據進行推理，進而得出實驗結論，發展學生證據推理與模型認知的核心素養。

四、結論

基于大概念的學習可以改變傳統的教學方式的灌輸性，學習的知識更具有遷移性和概括性。原子結構的教學基于“尺度”大概念的統領，以化學史為主線，改變學生頭腦中只有微觀知識沒有微觀思想的現狀，帶領學生體會科學探究過程，發展學生的核心素養。隨著課程改革的進行，傳統的學習模式不再使用，“自主學習”，“深度學習”走入教育工作者的視野，在高度信息化的社會，誰掌握了自主學習的能力，就是抓住了時代的機遇，教師不僅僅充當知識的傳授者，更為重要的能力的在傳授者，傳統學習模式下，學生對于知識的理解停留在表層，難以將知識應用的實際生活中去，這樣的知識僅僅幫助學生取得高分，但不能發展學生的核心素養。因此，如何讓學生即掌握知識，又掌握能力成為廣大教育工作者關心的話題，由于大概念具有中心性和網絡狀的特點，學生可以在大概念的統攝性對知識進行學習，建立知識結構網絡，以此掌握自主學習的能力。此外，基于大概念進行教學能夠幫助學生將學校知識與社會實際應用結合起來，能夠將學校學習的知識自如的運用在實際生活中，這不僅讓學生獲得了知識與技能，并且讓學生在走出校園后能適應復雜的社會問題。

參考文獻：

[1]布魯納.教育過程[M].邵瑞珍，譯.北京：文化教育出版社， 1982：26-30.

[2]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準 （2017年版2020年修訂） [S].北京：人民教育出版社，2020：3.

作者簡介：王雪，女，1996年11月，漢，黑龍江牡丹江人，碩士研究生在讀，研究方向：化學學科教學研究。