初中化學學科內容的整體理解

羅月旺　鄒國華　張賢金　

摘要： 《中小學幼兒園教師培訓課程指導標準（義務教育化學學科教學）》指出，“學科整體理解”能力是教師提高學科教學能力的基礎。簡析了教師對“化學學科理解”存在的問題，基于學科本原性問題及其結構化認識的思考，建構了“學科整體理解的認識模型”。在“學科整體理解的認識模型”指導下，建構了初中化學課程標準五個一級學習主題的整體理解模型，并對其基本內涵作闡述。以“溶解現象”為例，提出學科整體理解認識模型指導下的教材單元內容的解構與重構思路。

關鍵詞： 學科整體理解； 學科內容； 認識模型； 初中化學； 教材單元

文章編號： 10056629（2023）11000307 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

《中小學幼兒園教師培訓課程指導標準（義務教育化學學科教學）》指出，“學科整體理解”能力是教師解讀課程標準、理解學科核心素養、把握學科教學內容、提升學科教學能力的基礎。只有在化學學科整體理解的基礎上，才能深度地理解和實施單元整體教學等能有效促進學科素養發展的教學。但從課堂觀察和教師訪談來看，許多教師認同學科整體理解的重要性，但對“如何去理解”“理解得如何”“理解了何用”等問題比較茫然。對初中化學學科內容的整體理解還停留在知識性層面，沒能將外顯的學科知識與內隱的思路方法、重要態度、重要實踐整合起來理解，沒能實現對學科內容的本原性思考和結構化理解，素養課堂的實施成效不如人意。為此，本文從學科特征出發，在梳理課程內容內在關聯的基礎上，通過本原性思考和結構化理解，建構學科整體理解的認識模型，并對其基本內涵進行分析，以期幫助一線教師更好地把握、理解初中化學學科內容，增進學科整體理解，更有效地開展素養導向的課堂教學。

1 建構學科整體理解的認識模型

化學是研究物質的組成、結構、性質、轉化及應用的一門基礎學科，其特征是從分子層次認識物質，通過化學變化創造物質［1］。“化學學科理解”可以借鑒哲學視角，從化學哲學層面，如本體論、認識論、方法論及社會論等對其進行系統梳理［2］。不難發現，化學研究的基本問題是物質及其轉化，圍繞學科研究的基本問題，初中化學課程內容的五個學習主題各自側重承擔特質化、多維化和素養化的功能價值，其中“物質的性質與應用”“物質的組成與結構”“物質的化學變化”側重發展“化學觀念”核心素養，屬于本體論領域，“科學探究與化學實驗”側重發展“科學探究與實踐”核心素養，屬于方法論領域，“化學與社會·跨學科實踐”側重發展“科學態度與責任”核心素養，屬于社會論領域。同時，內隱在各主題內容之中具有化學學科特質的思維方式側重發展“科學思維”核心素養，屬于認識論領域。各個學習主題內容包括本體論屬性的核心知識、認識論屬性的思路方法、社會論屬性的重要價值和方法論屬性的重要實踐。也就是說，五個學習主題之間既相對獨立又是相互融合的，反映學科的內在聯系，凸顯學科育人價值。本文試圖在化學學科研究的基本問題的統領下，借鑒哲學視角，以五個學習主題為分析框架，用化學學科核心素養內涵來指導分析初中課程標準的五個主題學習內容，形成主題內容的基本理解，如表1所示。

大概念反映了核心素養在本主題的具體內涵，促進課程內容的結構化、功能化和素養化。結合表1，建立起學科核心素養與課程內容之間的關系，建構學科整體理解的圖1認識模型，以期幫助一線教師提升學科整體理解水平，促進化學學科核心素養在課堂中有效“落地”。因此，學科整體理解的認識模型是在化學學科核心素養內涵的指導下，通過對五個主題內容的本原性思考和結構化理解，形成主題內容的基本理解，最終形成化學學科的整體理解。例如，“物質的組成與結構”主題的基本問題是研究物質的組成有怎樣的意義（為什么研究）？物質是由什么構成的？組成物質的基本要素是什么？怎樣表征物質的組成？（研究什么、怎樣研究）？形成物質的組成是有規律、有價值的認識（研究得怎樣）。基于對主題內容的本原性思考，結合學科特質化的宏觀、微觀、符號相結合的思維方式，形成從微觀分子、原子、離子視角認識物質的構成，探尋物質的性質與現象的本質；從宏觀元素視角認識物質的組成，探尋物質組成的多樣性與統一性；從符號視角認識物質的組成，探尋物質組成的科學表征方法；從“宏觀、微觀、符號”結合、“定性到定量”視角認識物質的組成，厘清物質、元素、分子、原子、離子、符號之間的結構化關系，建立“物質的組成有規律、有價值”的結構化、整合化理解。

2 基于學科整體理解認識模型的主題內容整體理解

初中化學課程標準指出，核心素養導向的化學教學，倡導基于主題來整合教學內容，發展學生核心素養。課程內容的每個學習主題由大概念、核心知識、基本思路與方法、重要態度和重要實踐五個維度的內容構成。對五個維度內容的內在關系進行分析，大概念是對主題內容研究問題的特質化表達，核心知識屬于主題研究內容的范疇，基本思路與方法和重要實踐屬于主題研究學科方法的范疇，重要態度屬于主題研究價值的范疇。因此，基于學科特征，在主題大概念的統領下，以本原性為線索將研究內容聯系起來，以具有學科特質的研究方法為指導探尋研究內容的結構關聯，通過對主題內容的本原化、特質化和結構化處理，將各主題內容中的思路與方法、重要態度和重要實踐與知識的產生、發展關聯整合起來，賦予知識多維而有序的意義價值，結合表1，從研究內容、研究方法和研究價值三個維度來分析主題內容，建立主題整體理解的認識模型。

2.1 “科學探究與化學實驗”主題

化學家們對化學的研究需要一定的方法。從科學學科方法來看，既有具象的學科方法，如化學實驗，也有抽象的學科方法，如學科思維［3］。化學是研究物質的組成、結構、性質、轉化及應用的一門基礎學科。為此，從研究內容角度看，化學實驗內容包括物質的組成、結構、性質、變化與應用。從研究方法角度看，研究方法主要是實驗探究的基本要素及內隱在研究內容之中的學科思維方法。化學實驗的基本要素包括實驗目的、實驗原理、實驗設計（包括藥品、儀器和操作）、實驗開展、證據結論、反思評價等要素［4］。從研究價值角度看，研究價值主要包括知道實驗探究是解決化學問題的基本方法，在實驗探究過程中發展正面的化學價值觀、科學精神等。基于對化學學科的研究內容及其內容之間的關聯，以及化學實驗的構成基本要素及其內在的關系，形成“運用實驗探究研究物質的組成、性質、變化及應用”的觀點。“科學探究與化學實驗”主題整體理解的認識模型，如圖2所示。該認識模型的建構有助于認識主題知識內容的功能化和結構化，實現主題內容的多維化、特質化和整合化理解。

2.2 “物質的性質與應用”主題

化學是研究物質的組成、結構、性質、轉化及應用的學科。其中物質的組成與結構決定物質的性質與變化，物質的性質與變化決定物質的應用，繁雜的物質世界具有多樣性和統一性。從研究內容角度看，本主題研究“空氣、氧氣、二氧化碳，水和溶液，金屬與金屬礦物，常見的酸、堿、鹽”的組成、結構、性質、轉化及應用。從研究方法角度看，主要運用具象的化學實驗和抽象的物質分類，物質的組成、結構、性質、轉化及應用之間的關系等方法。即從物質的組成（類屬）視角研究物質的組成、結構、性質、轉化及應用及其之間的關聯。形成“分類認識物質的組成、結構、性質、轉化及應用”的觀點。“物質的性質與應用”主題整體理解的認識模型，如圖3所示。該認識模型的建構，能幫助學生形成多維且有序地認識物質的多樣性與統一性，即形成從組成、類別、性質、應用、存在、制備、用途、檢驗、除雜等關聯角度認識物質的整合化理解。

2.3 “物質的組成與結構”主題

物質組成的基本問題可以歸納為兩個方面：一是有序地認識物質的組成；二是從組成角度認識物質［5］。有序地認識物質的組成體現了物質的組成具有規律性，即從宏觀元素視角認識物質組成，繁雜的物質世界是由一百多種元素組成的；從微觀微粒視角認識物質的構成，物質是由構成物質的微粒堆積而成的，構成物質的微粒有分子、原子、離子，微粒有其自身結構；從符號表征視角認識物質的組成；從宏觀、微觀、符號相結合的視角有序地認識物質的組成，形成宏觀、微觀、符號相結合認識物質組成的思維方式。從組成角度認識物質體現了認識物質組成的價值性。物質的組成決定物質的性質和應用。即從組成視角認識物質組成的定性與定量關系，從組成視角對物質進行分類研究；從微粒的性質視角對物質的性質及其相關現象進行解釋；從符號視角表征物質的組成；從宏觀、微觀、符號意義關聯視角認識物質的組成，等等。形成“物質的組成是有規律、有價值的”觀點。“物質的組成與結構”主題整體理解的認識模型如圖4所示。該認識模型的建構有助于厘清物質、元素、分子、原子、離子、符號之間的整合關系，幫助學生從“宏觀、微觀、符號”相結合、“定性到定量”的關聯視角認識物質的組成。

2.4 “物質的化學變化”主題

化學變化觀概括著人們對化學變化的特征、本質、規律、價值、研究方法以及有關認識的發生、發展等重要問題的認識和看法［6］。不難發現，基于對化學變化的本原性思考，物質的化學反應主要研究的是化學變化的條件、特征、規律和價值等本原性問題。基于對化學變化的結構化理解，建立化學變化的條件、特征、規律和價值之間的視角關聯，形成“物質可以轉化，轉化需要條件，轉化具有特征，轉化遵循規律和轉化具有價值”的觀點。“物質的化學變化”主題整體理解的認識模型，如圖5所示。

化學變化的條件包括內部條件和外部條件。內部條件包括反應物的種類、性質、濃度、接觸面積、定量關系等，以及生成物的種類、性質等；外部條件包括溫度、通電、催化劑、壓強、酸堿度等。形成“控制反應條件，調控化學反應的歷程按需進行”的觀點。化學變化的特征包括本質特征和基本特征。本質特征是指有新物質生成；基本特征是指物質視角的反應物或生成物的質量變化，現象視角的能量變化、色光焰、氣味、生成沉淀、產生氣體等反應現象。化學變化的規律包括從宏觀、微觀、符號及其關聯視角認識化學反應的規律性。宏觀視角主要是從物質的種類（物質類屬、反應類型等）和質量、元素的種類和質量等方面認識化學反應的規律；微觀視角主要是從分子、原子、離子視角認識化學反應的微觀本質，從微粒的種類、數目、質量等方面認識化學反應的規律；符號視角主要是理解化學方程式的表征及其意義，從宏觀、微觀、符號，定性到定量視角認識化學方程式的內涵。形成從“宏觀、微觀、符號”結合、“定性到定量”認識化學反應規律的系統思維。化學變化的價值包括應用價值和態度價值，形成從化學反應的條件、特征、規律視角理解化學反應的獨特意義和價值；態度價值是在運用學科研究方法探索物質的化學變化過程中，養成質疑、批判、創新精神，樹立資源循環利用、綠色環保發展理念等。

2.5 “化學與社會·跨學科實踐”主題

“化學與社會·跨學科實踐”學習主題，注重培養學生從物質組成及變化視角分析和解決資源、能源、環境、材料、健康等實際問題的能力［7］。根據不同社會需求，實現水、金屬礦物等資源的綜合利用；根據“價值—風險—解決”的認識思路，實現能源的利用控制；根據空氣、水、土壤污染的形成路徑，實現環境的污染防治；根據材料的性能，實現材料的合理使用；根據人體健康的需求，合理攝入物質或元素，維護人體健康。形成“從物質的組成及其變化視角分析、解決化學問題”的觀點。“化學與社會·跨學科實踐”主題整體理解的認識模型，如圖6所示。

3 主題整體理解認識模型指導下的教材單元內容理解

教材單元內容理解是在學科整體理解認識模型的指導下，在主題內容的基本內涵理解的前提下，在分析單元學習內容，分析單元涉及的主要研究方法的基礎上，首先，凝煉單元內容的特質化認識視角，并將相關知識聯系起來；其次，基于認識視角之間的關聯，形成認識思路，將單元學習內容和主要研究方法結構化，形成單元內容的整體理解，實現單元內容的解構；最后，在單元內容整體理解的基礎上，依據凝練的認識角度及其認識思路，以及知識的發展線索和學生的認識發展規律進行教材單元內容的重構。下面以滬教版“溶解現象”教材單元內容為例加以闡述。

“溶解現象”教材單元內容屬于“物質的性質與應用”主題。本單元內容主要包括溶解、溶液、懸濁液、乳濁液、溶解過程中的能量變化、水溶液的某些性質、溶液的組成、溶液濃度的表示、物質的溶解性、結晶、配制溶液、粗鹽的初步提純等；本單元涉及的主要研究方法是化學實驗，定性到定量認識溶液的“結構、性質、用途”關系，分類認識溶液、懸濁液、乳濁液的“組成與結構、性質與轉化及其應用”等。基于上述的基本認識，首先，凝練認識視角。本單元內容是從尺度（固體顆粒大小）、分類、性質、應用、濃度、限度等視角認識溶液、懸濁液和乳濁液等；其次，形成認識思路。基于“物質的性質與應用”主題的“分類認識物質的‘組成與結構、性質與轉化及其應用”這一認識思路，形成從尺度視角、濃度視角和限度視角認識溶液、懸濁液和乳濁液的組成特征、性質與應用的思維方式，使相關知識形成結構關聯，形成從定性（尺度視角）到定量（濃度、限度視角）認識溶液的“組成與結構、性質與轉化及其應用”的認識思路，建立“改變條件（溶質、溶劑、溶解度等）調控溶液狀態”的觀點；最后，運用認識思路。基于以上的單元內容整體理解，從尺度、濃度、限度視角，以及分類認識物質的“組成與結構、性質與轉化及其應用”的思維方式，對“溶解現象”單元內容進行重構，從而幫助學生建構起穩固、多維而有序的單元內容整體框架，如圖7所示。

總之，開展化學學科核心素養發展的課堂教學，要求教師增進初中化學學科內容的整體理解。初中化學學科內容整體理解的認識模型能幫助教師更好地把握、理解“如何去理解”“理解得如何”“理解了何用”等學科理解的關鍵問題。在學科內容整體理解的基礎上，通過對教材單元內容的解構與重構，促進教師對單元知識的內在結構、學生的認識發展規律的認識，促進教師對教材單元內容本質的理解，提升教師對教材單元內容的整體設計與實施水平，有利于開展素養導向的課堂教學。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2022年版）［S］. 北京： 北京師范大學出版社， 2022： 1.

［2］［6］吳俊明， 吳敏. 芻議化學變化觀的形成、內容和結構——關于科學觀念和科學觀念教育的思考之五［J］. 化學教學， 2014， （12）： 13～23.

［3］羅月旺， 張賢金. 基于學科整體理解視角的初中化學復習課教學——以“標簽中的化學： 84消毒液你真的認識嗎”為例［J］. 化學教學， 2020， （11）： 48～52.

［4］羅月旺. 從體系視角看初中化學實驗教學——關于核心觀念統攝下主題內容結構化教學的思考［J］. 化學教與學， 2020， （9）： 11～13.

［5］羅月旺， 李珍， 楊梓生. 促進初中學生定量觀建構的教學設計——以“純凈物中元素之間的質量關系”為例［J］. 化學教學， 2017， （5）： 29～32.

［7］胡久華， 張愷琦. 《義務教育化學課程標準（2022年版）》解讀——化學與社會·跨學科實踐［J］. 化學教育， 2022， （15）： 13～18.

*福建省教育科學“十四五”規劃2022年度課題“基于學科整體理解的初中化學單元教學設計與實踐”（課題編號：FJJKZX22420）階段性研究成果；福建省初中化學羅月旺名師工作室研修成果。