基于學科整體理解視角的初中化學復習課教學

羅月旺 張賢金

摘要： 《普通高中化學課程標準（2017年版）》要求教師進一步增進化學學科理解。化學學科理解能力和水平的高低影響著教師的教育教學能力，初中化學復習課教學應該將重心轉向提升學生的化學學科整體理解。建構化學學科整體理解的認識模型，并對其內涵作分析。在此基礎上，提出基于學科整體理解視角的初中化學復習課教學設計流程，以“標簽中的化學： 84消毒液你真的認識嗎”初中復習課為例進行實踐探索，從教師和學生發展的角度對教學效果進行反思，并提出教學改進建議。

關鍵詞： 學科整體理解; 初中化學; 復習課; 教學設計

文章編號： 1005-6629（2020）11-0048-06

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出，開展基于學生化學學科核心素養發展的課堂教學，要求教師進一步增進化學學科理解[1]。化學學科理解是指教師對化學學科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結構化的認識，它不僅僅只是對化學知識的理解，還包括對具有化學學科特質的思維方式和方法的理解[2]。教師只有提高對化學學科知識及其內在思想方法的本原性、結構化的認識水平，才能更好地提升教師的學科理解能力，并在課堂教學中轉化為學生的學科理解能力，發展學生的學科核心素養。

在初中化學復習階段，學生對化學學科的研究對象、研究內容、學科思維方式與方法等知識已有一定的認識，但由于學生缺乏對化學學科的整體理解，造成學生的學科核心素養難以形成。面對陌生情境，學生較難靈活運用化學學科的思維方式與方法看待、分析、解決化學綜合性問題。為此，在初中化學復習課教學中，幫助學生從學科整體理解視角把握學科知識體系、基本思想和方法，促進初中學生化學核心素養的發展是可行且必要的。同時，也為學生在高中階段進一步加深學科理解奠定基礎。筆者嘗試在化學學科整體理解的認識模型建構及其分析的基礎上，探討基于學科整體理解視角的初中化學復習教學設計流程，并以“標簽中的化學： 84消毒液你真的認識嗎”主題復習課為例進行實踐探索。

1? 化學學科整體理解的認識模型及其分析

化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、轉化及其應用的一門基礎學科，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。化學學科的基本特征包括： 研究對象是物質，研究基本問題是物質及其轉化的事實和規律，研究層次是分子、原子水平，研究內容是物質的組成、結構、轉化與應用及其之間的關系，研究思維方式是宏觀、微觀、符號三重表征等。從化學學科發展來看，化學實驗是化學學科研究的基本方法，其研究結果是獲得物質的結構理論、物質的變化原理和物質的研究方法。從化學學科的基本特征視角來把握化學學科的整體理解，構建其認識模型（如圖1所示），以解決整體理解究竟“理解什么”的問題。

從方法論上來說，元素視角和微粒視角是化學學科認識復雜的物質世界的獨特認識視角。可從研究結果出發，結合研究對象、研究基本問題、研究層次、研究方法、研究內容、思維方式等，建立對化學學科整體理解的認識模型。

1.1? 物質的結構理論

從元素和微粒視角對物質的結構進行研究并建立起兩者之間的聯系，幫助學生建立認識物質結構的“宏微符”思維方式。從元素角度來看，物質是由元素組成的，物質世界是由一百多種元素組合而成的;從元素視角對物質進行分類，使復雜的物質世界簡約且有序;元素的組合有規律性，可以用元素的化合價來體現化合物中組成元素的原子個數比。從微觀角度來看，物質是分子、原子、離子等微粒的宏觀聚集體;構成物質的微粒本身也有結構，不同微粒的結構各有特點，微粒之間有聯系;純凈物的組成是一定的，用化學式表示;物質的結構決定物質的性質和應用，物質的性質及其相關現象可以用微粒的性質進行解釋。

1.2? 物質的變化原理

從類屬視角建立物質及其轉化的認識模型，從系統視角認識物質轉化的基本特征、本質、條件性、規律性、客觀性和價值性，幫助學生建立認識物質轉化的“宏微符”思維方式。化學變化是由物質系統（反應物、生成物）、條件系統和過程系統等的變化所構成的復雜系統[3]。從元素視角對物質進行分類和有序研究，分類研究物質體現在同一類屬的物質其化學性質具有相似性，這種相似性就是物質及其轉化的規律性;有序研究物質體現在三個維度，包括物質的組成與結構、性質與變化、轉化與應用及其關系（簡稱為“構性用”關系）。從微觀角度看，物質的化學變化本質是在一定條件下，原子的規律性重組;某一化學反應的質量關系及其計量關系是一定的，遵守質量守恒定律;物質的化學變化用化學方程式表示;利用化學變化可以獲得新物質。

1.3? 物質的研究方法

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[4]。化學實驗是探究有關物質的組成與結構、性質與變化、轉化與應用的事實和規律的基本方法;學科思維是以“宏微符”為核心的學科思維方式和方法。幫助學生學習和認識科學家們研究和探索物質世界的研究方法，帶領學生像科學家一樣去思考，按照科學家的思維方式和科學方法來學習物質，有助于學生真正參與到知識意義的主動建構中。

2? 基于學科整體理解視角的初中化學復習課教學設計流程

基于學科整體理解的教學設計就是教師將學科整體理解的知識轉化成促進學生學科整體理解的教學設計，幫助學生在問題解決的過程中建構特定的認識思路，形成對學科知識的基本認識，進而改造、優化學生的學科理解結構。學生在習得知識的過程中，掌握學科研究的思想方法，豐富對物質世界的結構化認識，增進對化學學科的整體理解。其教學設計流程如圖2所示，以解決整體理解“如何理解”的問題。

圖2所示的教學設計流程四環節，以教師的學科整體理解作為依托，將圖1所提出的化學學科整體理解的認識模型作為分析框架，在具體教學主題和內容對于學生化學學科整體理解認識發展的價值分析的基礎上，首先進行有針對性的教學目標設計;其次用化學學科整體理解的認識模型指導問題的設計，所設計的問題要充分考慮其與圖1所示的研究對象、研究問題、研究層次、研究方法、研究內容等的關系;進而以所設計的問題為載體，進行教學活動設計;整個教學過程貫穿“教與學的評價”，體現《普通高中化學課程標準（2017年版）》提出的“教、學、評一體化”理念。

上述教學設計流程的四個環節都強調要以教師的學科整體理解為依托，以化學學科整體理解的認識模型為指導，以學生的學習為中心，強調問題的呈現和教學活動的設計，注重教與學的目標是否實現的評價。四個環節之間是通過教師的學科整體理解相互緊密地關聯在一起的。

3? 基于學科整體理解視角的初中化學復習課教學設計實踐

以初中化學復習課為例對圖2所展示的教學設計流程作實踐性探索。初中化學復習課的目的在于幫助學生厘清學科知識之間的關聯，建構認識物質及其轉化的思維路徑，形成穩固的認識物質世界的思維方式和方法，促進學生學科整體理解水平的提高。“標簽中的化學： 84消毒液你真的認識嗎”主題所復習的主要內容是認識物質的組成與結構。84消毒液的標簽蘊含著豐富的化學信息，結合學生經驗，該課題很好地承載著與物質結構理論相關的學科知識和思想方法，同時也讓學生感悟到化學是一門身邊的、有用的和獨特的科學。

3.1? 教學目標的設計

在化學學科整體理解的認識模型指導下，基于課程標準內容要求和學生經驗的分析，本節課試圖幫助學生發展學科整體理解認識的復習內容包括： （1）認識84消毒液的主要研究對象是次氯酸鈉;（2）研究基本問題是探尋次氯酸鈉的結構事實與規律，并在分子、原子水平層次上進行解釋;（3）借助觀察、推理、想象、模型等研究方法，認識次氯酸鈉的組成、結構、性質等研究內容;（4）培育認識物質結構的獨特思維方式，建構物質的結構理論。

基于以上對學科整體理解的認識，該課題主要達成如下教學目標： （1）能夠說出84消毒液的有效成分是次氯酸鈉;（2）能從宏觀視角、微粒視角和符號視角認識次氯酸鈉的組成與結構，包括認識次氯酸鈉的化學元素及類別、認識次氯酸鈉的微粒性、認識次氯酸鈉中元素之間的質量關系等;（3）能夠與他人交流、討論，從微觀層面解釋次氯酸鈉能有效消毒的原因，形成“物質結構決定物質性質”的觀點;（4）能夠通過觀察、推理、想象、模型等方法，建立認識物質的宏觀、微觀、符號視角之間的聯系，進一步形成認識物質結構的“宏微符”思維方式，進一步建立對物質結構的整體性、結構化認識。

3.2? 問題表征的呈現

基于教學目標，依據學生在物質的結構理論學習中的認識發展脈絡，在學科整體理解的認識模型指導下，開展符合學生認知發展邏輯的問題設計。如基于研究對象層面設計問題1： 84消毒液的有效成分是什么？基于研究基本問題、研究水平、研究方法及研究內容層面設計問題2： 次氯酸鈉（NaClO）是如何組成的？次氯酸鈉屬于哪類物質？預測其有何性質？次氯酸鈉中氯元素含量如何表征？基于認識物質的思維方式層面設計問題3： 多角度認識次氯酸鈉的結構，不同角度之間有何關系？基于學科整體理解層面設計問題4： 次氯酸鈉中有哪些信息？

3.3? 教學活動的設計

不同類型的知識，因其知識性質不同，學生的認知水平和方式也就不同。基于問題呈現的邏輯線索，學生的認知水平和方式，建構基于學科整體理解的教學活動設計，融合情境、問題與活動，幫助學生在適切的活動與思維中提升學科整體理解的水平。本節復習課的主要教學活動設計如表1所示。

問題情境展示： 呈現一瓶84消毒液講述： 新型冠狀病毒感染的肺炎疫情期間，居家常用的消毒劑之一是84消毒液。你對84消毒液有何認識？學生聆聽、思考激發從化學視角思考問題的意識，感悟學科價值

問題呈現講述： 觀察標簽，回答問題

問題1： 84消毒液的有效成分是什么？學生觀察、回答知道研究對象是物質

問題2： 次氯酸鈉（NaClO）是如何組成的？次氯酸鈉屬于哪類物質？預測其有何性質？次氯酸鈉中氯元素含量如何表征？

指導： 組織學生進行交流與討論，指導學生從宏觀、微觀、符號、定量等角度認識次氯酸鈉的組成與結構;指導學生從用途、保存、類屬等角度預測其性質;指導學生從微觀定量到宏觀定量轉化，幫助理解次氯酸鈉中氯元素含量表征方法;借助想象、類比、講授、模型化等手段來幫助學生理解物質、元素、分子、原子、離子、原子結構、元素化合價等核心概念學生交流與討論、聆聽、觀察、思考、表達，建構從宏觀、微觀、符號、定量等角度認識物質結構的思維方式知道研究基本問題是物質結構的事實與規律;能夠借助觀察、推理、想象、模型等研究方法，多角度認識物質的組成、結構、性質等內容

問題3： 多角度認識次氯酸鈉的結構，不同角度之間有何關系？

指導： 借助模型、類比、推理、想象、講授等方法，指導學生建構不同角度之間的邏輯關系，形成認識思路學生交流與討論、聆聽、思考、回答，建立認識物質結構的思維路徑掌握認識物質結構的“宏微符”“構性用”思維方式，建構物質的結構理論

教學評價問題4： 次氯酸鈉中有哪些信息？

評價： 基于教學目標和學習活動進行學科整體理解評價學生思考、表達、聆聽建立認知物質結構的學科整體理解認知模型

3.4? 教與學的評價

基于教學目標和學習活動對學生的認知過程和認知結果兩方面進行學科整體理解評價。一是通過觀察學生的學習活動，獲取學生的認知過程。比如，學生在討論次氯酸鈉（NaClO）的組成時，有些學生認為NaClO是由鈉、氯、氧三種原子構成的，但對物質、物質的構成微粒、微粒間關系認識不清。于是引導學生判斷NaClO的類別，并分析熟悉的物質Na2CO3的微觀構成，再講授、列舉酸、堿、鹽溶液的離子構成情況，學生的錯誤認識得以糾正;二是通過結果測試，從認知結果推測學生的認知過程。比如，有些學生表達次氯酸鈉中有哪些信息時，敘述有些凌亂或不完整。推測學生還未養成用建構起的思維方式來認識物質的習慣，于是引導學生用認識物質組成的“宏微符”、定性到定量的思維方式來獲取多維且有序的信息，促進學生對物質組成的整體理解。借以評價學生學科知識的結構化程度、認識物質世界的思維方式和方法以及學科整體理解的水平。

4? 基于學科整體理解視角的初中化學復習課實踐反思

開展基于學科整體理解視角的初中化學復習課教學設計，較以往的教學設計更有“化學味”、更易于理解和操作，為一線教師提供了一種具有學科特質的教學設計新思路和研究方向，有利于師生的共同發展。

首先，提升了教師的學科整體理解能力。2018年起，福建省羅月旺名師工作室開展了基于化學學科整體理解的初中化學教學實踐。在與42位研修教師進行教學經驗交流中，研修教師表示： 之前的教學主要是基于知識點的教、學、評，羅列元素、元素化合價、分子、原子、離子、物質分類、純凈物中元素之間的質量關系等知識;之前偶有聽說學科整體理解這一術語，但對其內涵認識粗淺，不懂得通過什么途徑和方法提高學科整體理解能力。現在通過厘清學科基本特征和深度理解學科本質的基礎上，建構了“化學學科整體理解的認知模型”，在該認識模型的指導下，建立了教學設計流程，在教學實踐中易于操作、富有成效。

其次，轉變了化學學習方式。通過學生訪談、練習分析等形式反饋，學生普遍認為，學習化學不能只是記背化學知識，而應建立起學科整體理解的認識模型，學習負擔減輕了，學習興趣增強了，面對陌生情境時的問題解決能力提高了。當面對一個陌生物質如84消毒液。