高中化學(xué)核心概念的理解與建構(gòu)

謝振超

摘要：核心概念是居于學(xué)科中心的概念性知識，具有持久價值和高度遷移價值。以建構(gòu)核心概念為目的的教學(xué)是提升學(xué)生學(xué)科理解能力，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力的重要途徑。核心概念不同于學(xué)科術(shù)語，教師應(yīng)理解核心概念的意義及特征，思考化學(xué)核心概念的建構(gòu)方法，促使學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)；核心概念；核心素養(yǎng)；核心問題；遷移

文章編號：1008-0546（2022）12-0015-04

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.004

一、問題的提出

“重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)”是《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的明確要求。[1]要實(shí)現(xiàn)不同情境下的遷移，學(xué)生必須深刻理解并掌握先前知識，不斷對事物本質(zhì)進(jìn)行抽象，用哲學(xué)思維建構(gòu)核心概念。但調(diào)查發(fā)現(xiàn)，教師對大概念或核心概念的理解不夠深入；學(xué)生死記硬背、知其然不知其所以然的低效學(xué)習(xí)現(xiàn)象依然嚴(yán)重，學(xué)習(xí)遷移能力低下。建構(gòu)核心概念是落實(shí)核心素養(yǎng)的重要任務(wù)。

二、核心概念概述

核心概念[2] （key concept）通常也被稱為大概念（ big idea）、大觀念，它們在知識的屬性和特質(zhì)上并無本質(zhì)區(qū)別，只是不同學(xué)者或團(tuán)體的使用習(xí)慣不同。為突出大概念在知識單元中的核心地位，本文傾向使用“核心概念”一詞。

1．核心概念的特征

核心概念的提出，反映了教育工作者提升教學(xué)效率、培養(yǎng)學(xué)生遷移能力、促進(jìn)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的教學(xué)愿景，但沒有嚴(yán)格的定義。美國課程專家埃里克森認(rèn)為，核心概念是指居于學(xué)科中心，具有超越課堂之外的持久價值和遷移價值的關(guān)鍵性概念、原理或方法。費(fèi)德恩等人認(rèn)為，核心概念是一種教師希望學(xué)生理解并能在忘記其非本質(zhì)信息或周邊信息之后，仍然能應(yīng)用的概念性知識。

因此，核心概念應(yīng)該具備以下三個特征。一是核心性。核心概念一定占據(jù)知識網(wǎng)絡(luò)的核心位置，是建立小概念間聯(lián)系的關(guān)鍵橋梁，脫離該核心概念，其他小概念將成為孤立的知識點(diǎn)。二是抽象性。核心概念是從一個相關(guān)的知識群中抽象出的最基本的概念、原理或方法，是對該體系中具體事物一般特征的歸納總結(jié)，反映了知識體系的一般規(guī)律，體現(xiàn)了知識間的本質(zhì)聯(lián)系。三是遷移性。核心概念揭示了事物本質(zhì)，必然能在不同真實(shí)情境中進(jìn)行廣泛遷移，既可以解決學(xué)科內(nèi)的問題，也可以解決生產(chǎn)生活中的同類問題。

2．核心概念不同于學(xué)科術(shù)語

術(shù)語（ terminology）是某一學(xué)科中的專門用語，通常用詞或詞組表示。在傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)中，很多教師將術(shù)語等同于概念，如酸、物質(zhì)的量、化學(xué)平衡常數(shù)、鹽類的水解等術(shù)語，經(jīng)常被認(rèn)為是概念。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生容易將學(xué)習(xí)重心放在這些詞匯的復(fù)述上，忽略概念的實(shí)際含義，容易混淆概念，如學(xué)生會把電離說成電解，把電子守恒說成電荷守恒……。同時，對于初學(xué)者來說，這些術(shù)語很陌生，他們很難通過詞匯本身獲得概念的意義（雖然化學(xué)工作者試圖用恰當(dāng)?shù)脑~匯表達(dá)意義），容易造成心理障礙。

3．核心概念如何表述

概念的產(chǎn)生是對事物認(rèn)知的結(jié)果，所以概念要反映出對事物的某種認(rèn)識。當(dāng)前，研究者們通常用完整的陳述句形式來表述核心概念，并盡可能少用術(shù)語。埃里克森主張用完整的語句將希望學(xué)生達(dá)成的對大概念和核心概念基本理解表達(dá)出來。[2]英國學(xué)者溫·哈倫用陳述的形式表達(dá)了科學(xué)中的14個大概念，如“宇宙中所有的物質(zhì)都是由很小的微粒構(gòu)成的”[3]。這個概念有兩個特點(diǎn)，一是表達(dá)了對宇宙的一種認(rèn)知觀念；二是概念中沒有用原子、質(zhì)子、中子等更專業(yè)的詞匯描述（越是專業(yè)的詞匯就越生澀難懂），使得概念與學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)更容易聯(lián)系起來。

概念和觀念的表達(dá)形式是一致的，這也是國內(nèi)一些專家將“big idea”翻譯為“大觀念”的原因。在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，“核心觀念”一詞出現(xiàn)了8次，“核心概念”一詞出現(xiàn)了10次，其中4次表述為“核心概念和觀念”。可見，“觀念”和“概念”沒有進(jìn)行完全統(tǒng)一，可能是基于我國當(dāng)前的教學(xué)習(xí)慣，教學(xué)專家們未達(dá)成共識，但這并不影響教師對核心概念的理解與表達(dá)。

基于上述分析，核心概念的表述應(yīng)該滿足以下條件：①用陳述句形式；②內(nèi)容為基本的事實(shí)或規(guī)律，該事實(shí)或規(guī)律具有核心概念的特征；③多使用先前概念，避免使用生澀的專業(yè)詞匯（生澀詞匯是在學(xué)習(xí)新概念之后產(chǎn)生的）；④盡可能建立先前概念之間的聯(lián)系，形成概念網(wǎng)絡(luò)。如，傳統(tǒng)概念“鹽類水解”可描述為“弱酸鹽或弱堿鹽會影響水的電離平衡”，這樣就能根據(jù)前概念間的關(guān)系建構(gòu)新概念，有效開發(fā)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。

三、化學(xué)核心概念的建構(gòu)

化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科，其特征是從微觀層次認(rèn)識物質(zhì)，以符號形式描述物質(zhì)，在不同層面創(chuàng)造物質(zhì)。[1]這是對化學(xué)研究范疇及學(xué)科特征的界定。其中“原子、分子”是化學(xué)的研究對象；“物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用”是化學(xué)的研究內(nèi)容；“從微觀層次認(rèn)識物質(zhì)”是化學(xué)的研究視角，“以符號形式描述物質(zhì)”是化學(xué)物質(zhì)的表征方法；“在不同層面創(chuàng)造物質(zhì)”是化學(xué)的學(xué)科價值。這是建構(gòu)化學(xué)核心概念的內(nèi)容依據(jù)。

化學(xué)核心概念主要有以下三種建構(gòu)方式：

1．依據(jù)化學(xué)知識模塊

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將必修課程分成了5個主題，將選擇性必修課程分成了3個模塊共計9個主題。將模塊或主題內(nèi)容進(jìn)行抽象，可以提取一個或若干個核心概念。如必修課程的主題2為“常見的無機(jī)物及其應(yīng)用”，包括常見元素與物質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、電離與離子反應(yīng)、物質(zhì)性質(zhì)及物質(zhì)轉(zhuǎn)化的價值，根據(jù)研究內(nèi)容，可以抽象出“不同的無機(jī)物通過化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化”的核心概念。

這種建構(gòu)的前提是建立核心知識網(wǎng)絡(luò)（見圖1），順著網(wǎng)絡(luò)線規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，突破各個核心知識，強(qiáng)化知識之間的聯(lián)系，發(fā)展知識網(wǎng)絡(luò)版圖。這種建構(gòu)方式有助于學(xué)生厘清化學(xué)知識之間的邏輯關(guān)系，系統(tǒng)學(xué)習(xí)并掌握化學(xué)知識。

2．依據(jù)學(xué)科核心素養(yǎng)

學(xué)科核心素養(yǎng)包含“宏觀辨識與微觀探析”等5個方面，它們相互關(guān)聯(lián)。基于知識模塊的教學(xué)是在知識進(jìn)階中發(fā)展學(xué)生的多維素養(yǎng)，但對某一具體素養(yǎng)的培養(yǎng)相對分散。為了能夠?qū)δ骋痪唧w素養(yǎng)進(jìn)行專項(xiàng)發(fā)展，可以整合高中階段的相關(guān)知識，建構(gòu)核心概念。素養(yǎng)1“宏觀辨識與微觀探析”，是讓學(xué)生從宏觀上認(rèn)識物質(zhì)的組成、性質(zhì)及變化，從微觀結(jié)構(gòu)解釋原因，建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的核心概念，并發(fā)展下位概念，如“原子結(jié)構(gòu)決定元素性質(zhì)”“分子結(jié)構(gòu)及晶體結(jié)構(gòu)決定單質(zhì)或化合物的性質(zhì)”“價電子排布決定元素的化合價”等。教學(xué)設(shè)計時，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，借助宏觀現(xiàn)象分析物質(zhì)性質(zhì)，借助研究成果及事實(shí)描述結(jié)構(gòu)，結(jié)合微粒結(jié)構(gòu)及微粒間的作用力解釋結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。

3．依據(jù)學(xué)科聯(lián)系

學(xué)科學(xué)習(xí)的終極目標(biāo)是解決實(shí)際問題，真正的實(shí)際問題往往是綜合性的。化學(xué)是科學(xué)的一個分支，具有科學(xué)研究方式的一般特征，如以自然界及自然現(xiàn)象為研究對象；認(rèn)知或結(jié)論來源于對自然現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的觀察分析；科學(xué)解釋從定性分析上升到定量研究等。從這個角度建構(gòu)化學(xué)核心概念，有助于建立不同學(xué)科之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科間的學(xué)習(xí)遷移能力。例如，分類法是化學(xué)研究的重要方法；物理量能夠定量描述物質(zhì)的某一屬性；觀察、預(yù)測、分析、驗(yàn)證是科學(xué)研究的一般路徑……這些核心概念也能對其它科學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)產(chǎn)生重要影響。

四、化學(xué)核心概念建構(gòu)的一個重要的視角——基于核心問題的核心概念的建構(gòu)

發(fā)現(xiàn)并提出問題是科學(xué)發(fā)展的開端。愛因斯坦曾說：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因?yàn)榻鉀Q一個問題也許僅僅是一個數(shù)學(xué)上的或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出問題、新的可能性、從新的角度去看舊的問題，卻需要創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。”問題的提出與解決，一定會產(chǎn)生新的核心概念。指向核心概念的問題就是核心問題。

隨著對客觀世界認(rèn)知的日趨深入，科學(xué)研究條件不斷優(yōu)化，科學(xué)發(fā)展日新月異，知識和理論不斷更新，人類會遇到很多科學(xué)新問題需要解釋或解決，新的概念必然產(chǎn)生，如元素發(fā)展史、原子結(jié)構(gòu)模型建構(gòu)、酸堿理論的發(fā)展等。

引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷核心概念建構(gòu)的原過程，才能夠深入理解概念的意義，獲得扎實(shí)的學(xué)識，提升遷移能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。教學(xué)中，這類概念可以通過圖2所示的路徑建構(gòu)。如，“微觀粒子數(shù)以摩爾為單位進(jìn)行計量”是高中化學(xué)的一個核心概念，本概念的建構(gòu)分析如圖3所示。

如此建構(gòu)，學(xué)生就不難理解物質(zhì)的量的意義：用一種新的統(tǒng)計方式計量微觀粒子數(shù)。在引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)物質(zhì)的量這一概念時，還需強(qiáng)調(diào)兩個重要觀念：一是物理量是定量描述某種物質(zhì)屬性的，物理量單位的定義是有標(biāo)準(zhǔn)的，如千克、秒等；二是宏觀物質(zhì)依然常用宏觀物理量描述，如質(zhì)量、體積等，但這些宏觀物理量與微觀的粒子數(shù)之間存在換算關(guān)系。

五、核心概念與高考評價體系的關(guān)系

《中國高考評價體系》建構(gòu)了“一核”“四層”“四翼”的高考評價模型（見圖4），其中“四層”指的是“必備知識、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價值”，是考查內(nèi)容，回答了“考什么”的問題。[4]

由外到內(nèi)，從知識層次，到能力層次，再到素養(yǎng)層次，最終實(shí)現(xiàn)核心價值。獲得學(xué)科知識并形成解決學(xué)科問題的能力，是實(shí)現(xiàn)核心價值的基礎(chǔ)。所以，要達(dá)成高考目標(biāo)，就要提升學(xué)科核心概念的理解能力及遷移應(yīng)用能力，就要引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)核心概念。

六、總結(jié)與思考

基于核心概念建構(gòu)的化學(xué)教學(xué)，不僅要改變學(xué)生死記硬背、以刷題代替學(xué)科理解的怪相，也要改變教師重視反復(fù)記憶和答題技巧、忽視核心概念，重視測試成績、忽視學(xué)科價值，重視知能訓(xùn)練、忽視素養(yǎng)發(fā)展的狀況。成績只是教與學(xué)的副產(chǎn)品。教師要改變傳統(tǒng)的陳舊的教學(xué)思想與理念，積極樹立適應(yīng)時代發(fā)展的科學(xué)教育觀念，明確知識技能與核心素養(yǎng)、學(xué)科術(shù)語與核心概念的本質(zhì)區(qū)別，不斷加強(qiáng)學(xué)科理論知識及學(xué)科價值的理解，深化對學(xué)科素養(yǎng)的理解，不斷思索并實(shí)施適合學(xué)生終身學(xué)習(xí)發(fā)展的教學(xué)路徑，培養(yǎng)學(xué)生分析解決學(xué)科內(nèi)、學(xué)科間以及社會生活中實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國教育部，普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]教育部基礎(chǔ)教育課程教材專家工作委員會．義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀[M]．北京：高等教育出版社，2017.

[3] 溫·哈倫．科學(xué)教育的原則和大概念[M]．韋鈺，譯．北京：科學(xué)普及出版社，2011.22-25.

[4]教育部考試中心，中國高考評價體系[M]．北京：人民教育出版社，2019. 6-9．