高中化學教科書中大概念呈現的特點及方式

湯濤濤　趙雷洪　陳賢騰　王杰達　葉宇城

摘? ?要 大概念是深化高中化學課程改革所傳達的新理念。新版化學教科書成為承載大概念的重要載體，從大概念的視角去解讀新版化學教科書的呈現具有重要意義。大概念通過提供概念性視角，組織具體內容的方式在教學中發揮作用。結合新人教版化學教科書必修部分的主題2、主題3、主題4等章節內容，分析了大概念在新教科書中呈現所表現出來的特點，即進階性與反復性、隱晦性與附著性、明確性與側重性、整合性與價值性，并且提出了大概念在新教科書中呈現的具體形式，梳理大概念在新教科書中的具體呈現有助于解讀教科書的深層次內涵，落實課程改革的新理念。

關鍵詞 高中化學? 教科書? 大概念

教科書是課程實施、改革的重要一環。對于很多教師而言，教科書的更新換代才是課程改革的標志。教科書對于傳達課改的新思想、新理念具有重要作用。“大概念”是本次深化高中化學課程改革所需傳遞的重要理念，這一點在新的《普通高中化學課程標準（2017年版）》中得以凸顯。作為課程的物化產物，教科書不僅是具體知識、技能的載體，更應該是大概念的重要載體。為此分析大概念在教科書中的具體呈現對于教師解讀教科書的深層內涵，落實新課程理念具有重要作用。以最新出臺的2019版人教版高中教科書（下文簡稱為“新教科書”）必修階段的主題2“常見的無機物及其應用”、主題3“物質結構基礎與化學反應規律”、主題4“簡單的有機物及其應用”中的相關內容為例，具體分析大概念在新教科書中呈現的方式與特點及其教學應用。

一、化學教學中大概念的概述

“大概念（big idea）”又稱“大觀念”，是針對傳統教學中存在的學生所學知識支離破碎、難以遷移應用等問題所提出的。它能夠連結具體的知識與技能，是發展核心素養的重要抓手[1]。中學化學教學中的大概念應包括物質微粒、物質結構、化學反應等對象層面的大概念，物質的分類、化學實驗、模型等方法層面類的大概念以及化學價值等價值層面的大概念[2-4]。埃里克森指出大概念可以提供概念性視角，激發協同思考[5]。王榮生指出“經由理解某一概念，構成一種‘概念性視角，憑借‘概念性視角去處理相應主題的具體事實”[6]，以此促進具體層面與抽象層面的相互作用。在化學教學中，大概念能提供不同的概念性視角，這依賴于它所對應的具體化學知識。以概念性視角為切入點，挖掘新教科書內容背后的大概念，使之從隱性地位躍遷至顯性地位。這使得分析大概念在新教科書中呈現的具體形式更具操作性。

二、新教科書中大概念的特點

人教版教科書編寫人員在對新教科書的解讀中從宏觀層面指出新教科書圍繞“大概念”主題構建體系框架，以此落實大概念的滲透[7]。在此基礎上，從宏觀層面指出大概念在新教科書中的呈現所具有的特點，即反復性與進階性、隱晦性與附著性、明確性與側重性、整合性與價值性。

1.反復性與進階性

大概念不可直接學習，其習得是一個緩慢、漸進、持續的過程，在新教科書中也必然反復呈現。它表現在兩個方面：第一方面，貫穿于學習的不同階段，從不同的視角學習同一個大概念。以“化學反應”為例，新教科書開篇“離子反應”“氧化還原反應”揭示了化學反應的本質，后續的各類元素化合物知識則側重于從物質轉換的角度理解化學反應;“物質的量”則揭示了物質之間的反應是按照一定量比進行，架構了連接宏微的橋梁;“化學鍵”則從物質結構的角度揭示了化學反應的本質。理論知識與具體化學知識的交叉安排，使得“化學反應”得以反復學習，從而實現深刻理解。第二方面，大概念貫穿于新教科書章節內容的主線，在同一節或同一章內容中，保持對概念性視角的反復思考。例如，“離子反應（第一章，第二節）”從物質微粒的視角進一步理解曾學過的不同具體概念（如圖1）。

大概念在教科書中長程性地呈現還必須確保對大概念的進階性理解。例如，新教科書將“物質的量”安排于“離子反應”的后面，又將其分為“物質的量”以及“物質的量在化學方程式中的應用”兩個部分，是實現“物質微粒”由定性向定量再到應用的進階性跨越;“物質結構元素周期律”提前至必修一，于“氮、硫元素化合物”“有機化合物”之前，實現了從物質結構視角認識簡單化合物到復雜化合物的進階性認識;新教科書“探究”欄目中涉及眾多學生需自主完成的實驗，在內容上從側重于實驗現象的觀察到實驗原理的應用，從化學實驗的比較再到化學實驗的自主設計。每個層次對實驗素養的要求越來越高，實現了“化學實驗”的進階。

2.隱晦性與附著性

大概念位于學科概念體系頂端，具有高度的概括性，通常用一個語詞就能予以標記（例如“結構”“變化”），這些語詞背后隱含著龐大的意義世界。這也是傳統教學過于關注具體知識，忽視大概念的深層原因。為此，大概念在教科書中的呈現不可避免地具有隱晦性的特點。隱晦性還體現在它必須融合于具體的知識線索，結合具體情境、范例，解決具體的問題，才能理解其本質。大概念在教科書呈現表現出的隱晦性與附著性的特點，意味著教師必須通過深刻挖掘的方式，才能理解教科書背后的深層次目的。

3.明確性與側重性

明確性似與隱晦性相互矛盾，實則不然。新教科書編寫人員意識到大概念在教科書中的隱蔽性后，就采取了一些凸顯“大概念”的手段，表現在教科書各個部分對大概念的文字提示，這是新版教科書的一個重大變化。以新教科書第一章“物質及其變化”為例，“分類是認識和研究物質及其變化……（必修一，P5，章導語）”“根據物質的組成和性質分類（必修一，P6，標題）”“……這類反應的本質是什么？（必修一，P20，正文）”。這些文字提示不僅通過顯現的方式提示教師教學，也有助于學生在閱讀教科書的同時依據文字提示的視角理解化學知識。

大概念在新教科書中的呈現也具有側重性的特點。新版高中化學課程標準設置了5個主題，每一個主題的相關內容都具備一定的相似性，都側重于相同的幾個大概念。結合課標的描述，主題2側重的對象層面的大概念是“物質微粒”“化學反應”，主題3、4側重的是“化學反應”“物質結構”。除此之外，具體到每一節內容的概念性視角也具有一定的側重性，部分概念性視角只是片段式的呈現在該節內容中，有些概念性視角則與內容主線相連貫穿整體。

4.整合性與價值性

大概念具有整合性的特點，圍繞大概念建構的體系框架能連結眾多分散的化學知識。新教科書章節內容背后側重的大概念視角使得化學知識得以結構性的呈現，學生既習得了具體的化學知識，也領會了知識背后一直在發揮作用的概念性視角。除此之外，整合性的特點還表現在新教科書對“基本問題”的設置。指向大概念理解的問題被賦予特殊地位，被稱作“基本問題”（也被稱為“核心問題”）。“基本問題”具有良好的架構特點，指向整個主題內容的基本問題被稱為綜合性基本問題，更具體的基本問題稱為專題性基本問題。新教科書的眾多章節導語部分除明確表述了大概念之外，還提供了理解本章內容關鍵的“基本問題”。例如，第一章總起的章導語部分的綜合性基本問題“人們是如何來認識豐富多樣的物質及其變化的？”（必修一，P5），其對應的專題性基本問題“鈉、氯（必修一，P31）、鐵（必修一，P63）、硫、氮（必修二，P1）的單質及其化合物具有怎樣的性質？我們應該如何研究？”分別在各章的章導語部分。教科書中這些元素化合物類知識又通過物質的分類、化學實驗等視角來回應這些基本問題。良好的架構性使得所學的化學知識在對“基本問題”的解決中形成一個整體。

威金斯指出高中教學的使命除覆蓋內容外，還需幫助學習者對內容進行有深度和富有成效地思考[8]。教科書要使學生獲得重要的具體知識，還要使這些內容在新舊知識聯系、解釋和解決問題中產生價值，再遷移運用至新的情境把握大概念的本質屬性。以“離子反應”為例，新教科書創設了生活“導電”情境，“氮及其化合物”中創設了自然“氮循環”情境，促進從新的概念性視角出發，理解化學知識。

三、新教科書中大概念的呈現形式

在數學學科上，盧志民提出在小學數學教科書中，數學基本思想觀念主要通過主題圖、數學問題、語言引導、數學廣角等載體滲透[9]。孔凡哲等人指出數學思想在教科書中呈現的四種形式：外顯式、半隱半顯式（融到知識線索之中）、有意隱藏式（有意的滲透式）、無意的隱藏式（無意的滲透式）[10]。在科學學科上，李剛指出了大概念轉化至教材的四種模式：附加模式、進階模式、網狀模式以及聚焦模式[11]。這些研究為指明大概念在教科書中的呈現形式提供了啟示。大概念在化學教科書中的呈現分為兩大類：一類是外顯式，一類是滲透式。外顯式是對大概念的直接呈現與介紹，其目的直接指向了大概念本身。而滲透式是指概念性視角與教科書的知識內容線索相融合，其直接目的在于對具體化學知識、技能的學習，對大概念的理解則依托于具體知識的理解。

1.外顯式

外顯式是新教科書專門設置相關內容對大概念進行直接介紹。通常出現于新教科書中的學習欄目中，以新增的“方法導引”欄目為典型代表，在此多集中于方法層面的大概念。例如“分類（必修一，P7）”“實驗室中制取氣體裝置的設計”（必修一，P46）等。該欄目以高度凝練的方式闡明了大概念的內涵及作用、大概念對于化學學習的幫助等。對大概念的直接學習，還在部分章節內容中有所體現。例如“物質的分類及其轉換”一節中，物質分類大概念作為正文內容直接呈現，從“根據物質的組成和性質分類”到依據微粒的大小分類（分散系及其分類），再到依據物質的分類認識物質的性質及其轉化（物質的轉化）。新教科書第六章“化學反應與能量”也從化學鍵視角、微粒視角、平衡視角出發，對化學反應大概念直接呈現。

外顯的呈現方式能最直接地顯示其重要地位，教師應該細致地解讀教科書對大概念的解釋，做到深刻理解，能夠在平時的教學生活中積累、精選范例凸顯大概念的價值，還應該注重外顯的大概念內容對后續其他章節內容的指導。

2.滲透式

滲透式又分為主線式滲透、附線式滲透，以及片段式滲透三種。三種形式對應教師不同的教學處理方式。

（1）主線式滲透

教科書每一節內容均包含眾多化學基本概念、技能與事實現象，這些內容看似零散地呈現在不同之處，實則通過一定的知識線索被整合在了一起。其中，能將主要的化學具體知識串聯在一起的線索稱之為主線。概念性視角具備整合性的特點，其必然能與主線相契合，為理解化學知識提供視角。大概念融于教科書內容主線的方式為主線式滲透。以新教科書的“離子反應”為例，書中內容上的主線可視為對舊知的進一步理解（如圖1）。唯有從概念性視角“宏觀物質現象的本質是微粒相互作用的結果”思考，才能實現對基本概念的進一步認識。主線或明或暗，部分主線以明顯的方式呈現，例如“氯及其化合物”（所有元素化合物類知識）中，教科書所提煉的標題就明示了教科書內容的主線（如圖2）。但在“氧化還原”節中除了“化學反應”，還隱藏著滲透了“模型”的概念性視角需要深刻挖掘（如圖3）。

主線式滲透的大概念是教師梳理教科書脈絡的關鍵，是教學的出發點與回歸點。教師可以基于主線式滲透的概念性視角設置貫穿于教學整體過程的“基本問題”，例如“離子反應（氧化還原反應）的本質是什么？”“如何研究元素化合物？”等。教師在把握主線內容的基礎上，更易發揮創造性。“基本問題”可進一步活化為“為何濕手更容易觸電？”“為何有些沒有氧失氧的反應（部分燃燒反應）是氧化還原反應？”等促進學生積極思考的問題。

（2）附線式滲透

隨著主線內容的縱向展開，具體的化學基本概念、基本技能隨之橫向鋪展開來。部分大概念附著于各部分具體內容的橫向鋪展之中對主線內容的問題進行具體解釋，這種方式稱之為附線式滲透。附線式滲透較為零散，它依托于主線式滲透，并由此形成理解上的交叉。例如“離子反應”“元素化合物”章節等通過新教科書設置的【實驗X-X】欄目滲透著“化學實驗”的概念性視角（如圖1）。

附線式滲透有依附的意味，但這并不意味著教師可以輕視該概念性視角的重要性。教師應該明確教科書各部分內容滲透的概念性視角，并通過適當方式加以凸顯。教科書本節內容附線式滲透的概念性視角在其他章節中或者在復習課中又可以作為主線滲透，此時本節的內容又可以成為日后教學內容的素材，這樣就加深了教科書各部分知識之間的聯系。

（3）片段式滲透

教科書除正文內容呈現的主要內容之外，還有不少補充性內容，通常集中于教科書增設的特色欄目之中。例如新教科書中的“科學史話”“科學·技術·社會”“化學與職業”“研究與實踐”等。這些欄目相對獨立地構成了一個完整的體系，其實質是對章節主要內容的豐富與充實。概念性視角在這些欄目中的滲透則稱之為片段式滲透。例如，新教科書中設置的“科學史話”欄目中不僅僅是對化學歷史的介紹，還滲透了大概念。其中“氧化還原反應概念的發展”（必修一，P23）中滲透著“模型”（如圖2），“元素周期表的發展”（必修一，P92）中滲透著“物質的分類”（如圖4）。“科學·技術·社會”欄目“驗證次氯酸光照分解產物的數字化實驗”中則不僅僅是從始態與終態角度解釋了次氯酸光照后的分解產物，還蘊含著從過程視角理解化學反應的變化（如圖5）。“化學與職業”欄目則滲透著各種“化學價值”。這種滲透形式發揮著潛移默化的作用。

如何利用教科書的特色欄目是教學中一直存在的問題。這些欄目為教學、出題等提供了良好的情境素材。教師需要仔細的挖掘這些欄目內容背后所滲透的概念性視角，加強其與主線內容的關聯。也可以通過創設一定的問題情境，將隱藏的大概念凸顯出來。例如，教師可以通過模型建構的方式呈現該部分內容，并提問學生“‘氧化還原反應概念的發展說明了什么問題？”強化對“模型”的理解。

通過梳理大概念在教科書中的呈現形式的方式能夠直觀地透視概念性視角與教科書章節內容的組織結構之間的關聯，以及與化學基本概念、教科書各個欄目之間的內在聯系。這有助于教師通過側重概念性視角的方式詮釋教科書的基本概念，以及充分利用好教科書中的各個欄目，極大地提升了教師對整本教科書的理解。

參考文獻

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【責任編輯? 郭振玲】