化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化

史紅霞 王仕琪

摘要：化學(xué)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化是新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，更是化學(xué)核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中落地的要求。提升化學(xué)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的路徑有：充分利用圖形工具，形成教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化;緊密結(jié)合教學(xué)實踐，發(fā)展教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化;認(rèn)真做好教學(xué)反思，提升教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化。

關(guān)鍵詞：中學(xué)化學(xué);教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化;提升路徑

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提出，反映了社會主義核心價值觀下化學(xué)學(xué)科獨特的育人價值，是對教育“培養(yǎng)什么人”“怎樣培養(yǎng)人”“為誰培養(yǎng)人”這一首要的、根本性的教育問題的化學(xué)應(yīng)答，也是新時代中國化學(xué)基礎(chǔ)教育改革與發(fā)展的目標(biāo)。而要落實發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，就要實現(xiàn)由“基于化學(xué)知識點的教學(xué)評”轉(zhuǎn)向“基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)評”[1]，而教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化是實現(xiàn)從化學(xué)學(xué)科知識向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。因此，教師必須掌握深層的、高度結(jié)構(gòu)化的教學(xué)內(nèi)容，才能理解教學(xué)，并為學(xué)生提供真實的學(xué)習(xí)情境[2]，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

一、化學(xué)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的內(nèi)涵

化學(xué)教學(xué)內(nèi)容是教師根據(jù)一定的化學(xué)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)特點，在有效利用與開發(fā)化學(xué)教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，經(jīng)過對化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容與化學(xué)教科書內(nèi)容的重新選擇和組織，所提供給學(xué)生的各種與化學(xué)學(xué)習(xí)有關(guān)的經(jīng)驗[3]。教師在對化學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行組織時，需要按照一定的線索，找出教學(xué)內(nèi)容之間的邏輯關(guān)聯(lián)，將其進(jìn)行歸類整理，得到穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。新課標(biāo)中明確提出化學(xué)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化有以下三種形式。

1.??? 基于知識關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化

基于知識關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化是按照化學(xué)學(xué)科知識之間的邏輯關(guān)系組織起來的。知識結(jié)構(gòu)化的本質(zhì)是尋找知識之間的豐富聯(lián)系，建立更加具有層次性的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。知識結(jié)構(gòu)化的程度越高，形成的認(rèn)知結(jié)構(gòu)層次性、系統(tǒng)性越強(qiáng)，知識的提取越容易。

2.??? 基于認(rèn)識思路的結(jié)構(gòu)化

基于認(rèn)識思路的結(jié)構(gòu)化是從學(xué)科本原對物質(zhì)及其變化的認(rèn)識過程的一種概括，如元素“位”“構(gòu)”“性”的關(guān)系。認(rèn)識思路體現(xiàn)為一種順序性的結(jié)構(gòu)，是多個認(rèn)識角度按照一定的邏輯順序“串聯(lián)”或“并聯(lián)”起來的，認(rèn)識角度越多，說明對認(rèn)識對象認(rèn)識的越豐富、越全面。

3.??? 基于核心觀念的結(jié)構(gòu)化

基于核心觀念的結(jié)構(gòu)化是對物質(zhì)及其變化的本質(zhì)和其認(rèn)識過程的進(jìn)一步抽象，以促使學(xué)生建構(gòu)和形成化學(xué)學(xué)科的核心觀念。如對元素“位“”構(gòu)”“性”三者的關(guān)系，從學(xué)科本原可進(jìn)一步概括出“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”這一化學(xué)學(xué)科的統(tǒng)攝性觀念，這一觀念是“宏觀辨識與微觀探析”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的具體體現(xiàn)[4]。

二、化學(xué)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的路徑

1.??? 充分利用圖形工具，形成教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化

直觀、概括性強(qiáng)的圖形工具在教師進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的過程中起著非常重要的作用。形象直觀的圖形可以呈現(xiàn)知識及其之間的關(guān)系，體現(xiàn)知識和核心觀念的關(guān)系，也能夠呈現(xiàn)出一定的認(rèn)識思路。

（1）???? 概念圖

概念圖是美國心理學(xué)家Novak創(chuàng)立的，利用節(jié)點代表概念，連線表示概念間關(guān)系的圖式法，包含有命題、層次等級、橫向聯(lián)系、實例4個方面[5]。概念圖是一種非常有效的知識組織和表征的工具，可以促進(jìn)化學(xué)教師內(nèi)容結(jié)構(gòu)化水平的提高。第一，概念圖可以促進(jìn)化學(xué)教師“知識關(guān)聯(lián)”水平的提高。概念圖不僅能夠清晰地呈現(xiàn)、有效地串聯(lián)知識點，而且在概念圖建構(gòu)的過程中，化學(xué)教師不斷地運用類比、比較、歸納進(jìn)行知識點分析和總結(jié)。第二，概念圖可以促進(jìn)化學(xué)教師“認(rèn)識思路”水平的提高[6]。化學(xué)教師在繪制時需要對認(rèn)識角度進(jìn)行梳理，建立各個認(rèn)識角度間的關(guān)系。第三，概念圖可以促進(jìn)化學(xué)教師“核心觀念”結(jié)構(gòu)化水平的提高。化學(xué)教師通過結(jié)構(gòu)化逐步形成的這種知識結(jié)構(gòu)（認(rèn)知結(jié)構(gòu)）是“處于活躍狀態(tài)的”，原有的知識結(jié)構(gòu)可以向新的知識結(jié)構(gòu)躍遷，這個躍遷的過程包括知識的增長、修正，抽象化水平的提高[7]。

化學(xué)教師可以通過以下步驟進(jìn)行概念圖的應(yīng)用：第一，選擇一個重要的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容（課題）;第二，整體分析新課標(biāo)和教材，確定該課題最突出體現(xiàn)的化學(xué)核心觀念和化學(xué)核心概念;第三，形成該化學(xué)核心觀念在此課題的基本理解;第四，以基本理解為基本認(rèn)識角度，聯(lián)系本課題的核心概念，形成更加具有針對性的表述;第五，將課題涉及到的其余認(rèn)識角度（概念）也列入其中，按照恰當(dāng)?shù)倪壿媮磉M(jìn)行順序性表達(dá)。

筆者參考蔣彥飛關(guān)于“鹽類水解”概念圖，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化中核心觀念對于概念圖的指導(dǎo)作用，以人教版高中化學(xué)選修4第三章第三節(jié)“鹽類的水解”為例（見圖1）。“鹽類的水解”是中學(xué)化學(xué)的重要內(nèi)容，通過對新課標(biāo)和教材中此部分內(nèi)容的分析，確定其中最突出體現(xiàn)的化學(xué)核心觀念是平衡觀，化學(xué)核心概念是“鹽類水解”。平衡觀在“鹽類水解”的具體理解包括：鹽類水解是可逆反應(yīng);可逆反應(yīng)建立在一定條件之上，存在一定限度;外在條件的改變可能會影響其反應(yīng)限度，可用勒夏特列原理進(jìn)行定性的描述和移動方向的判斷;實質(zhì)是溶液中電解質(zhì)電離出的弱根離子（弱酸或弱堿）與水電離出的H+或OH-的相互作用;化學(xué)平衡常數(shù)可以定量描述反應(yīng)的限度，可定量計算出反應(yīng)移動的方向;鹽類水解在生產(chǎn)生活中有重要作用。在學(xué)科領(lǐng)域主要內(nèi)容包括宏觀規(guī)律、能量變化（吸熱反應(yīng)）、影響因素、微觀實質(zhì)、符號表示（主要是平衡常數(shù)）。在社會領(lǐng)域主要是其應(yīng)用。

（2）價類二維元素圖

價類二維元素圖是化學(xué)學(xué)科中一種獨特的表示化學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的工具，尤其是能夠形成認(rèn)識元素化合物的認(rèn)識思路[8]。價類二維元素圖主要包括平面直角坐標(biāo)系中的兩個坐標(biāo)軸（化合價、物質(zhì)類別）、物質(zhì)、物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化三個部分。該工具能夠幫助化學(xué)教師理清元素化合物教學(xué)內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)，也能提供元素化合物研究的認(rèn)識角度和認(rèn)識思路。

化學(xué)教師可以通過以下步驟進(jìn)行價類二維元素圖的實踐：第一，選取合適的元素化合物主題;第二，根據(jù)所選擇的核心元素，標(biāo)出價類二維元素圖的橫縱坐標(biāo);第三，將教材中所涉及到的含該核心元素的物質(zhì)（或離子）放置于圖中，并找到合適的坐標(biāo)點;第四，建立物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化聯(lián)系;第五，從化合價的角度分析其氧化性、還原性，從物質(zhì)類別的角度分析是否為酸性/堿性氧化物，隨后對物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化進(jìn)行補充。

筆者參考“氮及其化合物的相互轉(zhuǎn)化”價類二維元素圖[9]，以人教版化學(xué)必修1第四章第三節(jié)和第四節(jié)所涉及到的“硫及其重要化合物的相互轉(zhuǎn)化”為例。硫元素是高中階段變價非金屬元素的典型代表，硫元素的化合價主要有-2，0，+4，+6，由于是非金屬元素，其物質(zhì)類別分別是氣態(tài)氫化物、單質(zhì)、氧化物、（含氧）酸、鹽。根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，可以確定當(dāng)硫元素顯-2價時，只具有還原性，當(dāng)硫元素顯0價和+4價時既具有氧化性又具有還原性。物質(zhì)分別有H2S、S、SO2等，分別找到其對應(yīng)的點。根據(jù)教材中涉及到的化學(xué)反應(yīng)建立物質(zhì)間聯(lián)系（見圖2）。

2.??? 緊密結(jié)合教學(xué)實踐，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化

通過圖形工具的使用，化學(xué)教師可以對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，但并不代表他們能夠有意識地將結(jié)構(gòu)化的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)用到教學(xué)設(shè)計中，因此要進(jìn)行教學(xué)實踐訓(xùn)練，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化。

（1）???? 利用圖形工具體現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)內(nèi)容

化學(xué)教師在教育教學(xué)中，需要將學(xué)到的內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的工具應(yīng)用到教學(xué)設(shè)計中，發(fā)展自己對教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識。這個結(jié)構(gòu)可以是以知識之間邏輯關(guān)系組織起來的知識結(jié)構(gòu)，也可以是學(xué)生自主建構(gòu)的認(rèn)識模型，還可以是核心觀念統(tǒng)領(lǐng)下的觀念模型。第一，在教學(xué)設(shè)計中根據(jù)所選擇課題內(nèi)容的特點，使用概念圖、價類二維元素圖等工具進(jìn)行知識的梳理，并將該工具作為教學(xué)設(shè)計的一部分;第二，在各個教學(xué)環(huán)節(jié)的微觀設(shè)計中，化學(xué)教師要用顯性化語言來指出并強(qiáng)調(diào)認(rèn)識角度;第三，在各個教學(xué)環(huán)節(jié)的銜接中，化學(xué)教師不僅要有目的地體現(xiàn)一定的認(rèn)識思路，而且要用顯性化的語言或文字呈現(xiàn)。

（2）???? 應(yīng)用Prezi軟件展示結(jié)構(gòu)化的教學(xué)內(nèi)容

Prezi是集系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化為一體的演示播放模式[10]，是一款非線性邏輯演示軟件。Prezi區(qū)別于PPT的線性邏輯思維，可以彌補PPT單線條播放時序演示的局限性;可以突出內(nèi)容結(jié)構(gòu)框架，在一張畫面上展示整體與局部的關(guān)系;具有無限縮放的功能，便于化學(xué)教師幫助中學(xué)生建立知識之間的邏輯關(guān)系，學(xué)習(xí)知識的認(rèn)識思路以及觀念。Prezi軟件的結(jié)構(gòu)性呈現(xiàn)方式，使得教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)系更加清晰，更容易幫助教師形成教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)框架。圖3（左）是利用Prezi軟件制作的“溶液的形成”課題[10]。在整張畫布上可看到課題中的每一個重要組分，將溶液的形成這一分支打開，其展示見圖3（右）。

在教學(xué)實施中應(yīng)用Prezi軟件時，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的邏輯性特點，選擇線性并列結(jié)構(gòu)、整體與局部關(guān)系、思維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)進(jìn)行展示，同時可以將化學(xué)學(xué)科中微觀結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容展示出來。

3.??? 認(rèn)真做好教學(xué)反思，促使教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化

反思策略是教師專業(yè)發(fā)展途徑之一，是教師專業(yè)發(fā)展終身性的保障，也是化學(xué)教師教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化提升的重要途徑。反思是元認(rèn)識的主要表現(xiàn)形式，是主體對認(rèn)知的認(rèn)知。對于元認(rèn)知的訓(xùn)練需要與具體內(nèi)容相結(jié)合[11]，化學(xué)教師在進(jìn)行內(nèi)容結(jié)構(gòu)化時要結(jié)合具體的中學(xué)化學(xué)知識內(nèi)容主題進(jìn)行反思。

對教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的反思體現(xiàn)在以下方面：一是在內(nèi)容結(jié)構(gòu)化形成的過程中，對自己的教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)進(jìn)行反思。例如，是否和自己預(yù)想中所包含的內(nèi)容一致？為什么會去掉或增加新的內(nèi)容，這些內(nèi)容與主體之間的聯(lián)結(jié)點在哪里？是否還有更多的認(rèn)識角度？兩者之間是否存在這樣的層級關(guān)系？這些概念（認(rèn)識角度）之間的順序是否合理？是否可以用核心觀念進(jìn)行指導(dǎo)？該觀念是否在此部分有其他的理解，根據(jù)思考的結(jié)果，對建立的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和完善等。二是在內(nèi)容結(jié)構(gòu)化發(fā)展的過程中，對基于中學(xué)課題的教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化設(shè)計和實施進(jìn)行反思。除了運用前述工具對本課題進(jìn)行知識關(guān)聯(lián)、認(rèn)識思路和核心觀念的結(jié)構(gòu)化表示之外，還體現(xiàn)在對教學(xué)內(nèi)容的先后順序設(shè)計中是否予以體現(xiàn)。例如，這樣的教學(xué)內(nèi)容安排順序是否真的能夠體現(xiàn)出你自己設(shè)計的認(rèn)識思路？這一認(rèn)識思路在其他知識類型相同的課題中是否還可以使用？是否還有更好的內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的表現(xiàn)方式？呈現(xiàn)給中學(xué)生的呈現(xiàn)方式是否清晰地體現(xiàn)了知識關(guān)聯(lián)、認(rèn)識思路以及核心觀念。

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【責(zé)任編輯 郭振玲】

該文為山西省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“基于結(jié)果導(dǎo)向的師范生學(xué)科教學(xué)知識發(fā)展研究”（GH-18025）、山西省研究生教育改革課題“‘U-S視域下化學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式研究”（2019JG127）的階段性成果