大概念引領下的化學單元整體教學實踐

袁紅霞

摘? ?要：定量計算是初中化學學習的重點也是難點，運用大概念引領進行單元整體教學的設計，能夠將散亂無序的概念和知識結構化，經過系統整合、深度加工的思維過程，建立運用化學學科思想解決問題的思路方法，進而促進高級思維的形成，發展學生的核心素養。

關鍵詞：大概念;定量計算;單元整體教學

1? 大概念

在課程與教學領域，為解決學生知識零散、記憶事實、缺乏深刻理解等“表層學習”問題，國外學者提出大概念的教育主張，英文Big Idea，也有學者將其翻譯為大觀念[ 1 ]。埃里克森認為大概念是指向學科中的核心概念，是基于事實基礎上抽象出來的深層次的、可遷移的概念[ 2 ]。大概念的主要特征有：能反映學科的主要觀點和思維方式，能統攝或包含大量的學科知識，具有普遍性和廣泛的解釋力，具有持久的可遷移應用價值[ 3 ]。本研究嘗試運用大概念引領，將初中階段涉及定量計算的內容進行整體梳理和規劃，組建成單元整體實施教學，以期讓學生理清眾多概念并建立概念之間關聯的思維模型，突破定量計算學習的難點。

2? 教學中定量計算存在的問題

定量計算模塊一直是化學學習的難點，但初中化學對定量計算的要求不高。在福建中考中，集中考察定量計算的題目是“利用化學方程式的計算”，也被教師稱為是最容易拿分的題型。在今年福建中考題中的很簡單的計算題作答中，暴露出了學生很大的問題，原試題與學生典型錯誤如表1所示。在該題中由于“7150滅火劑”的化學式比較復雜，中考命題人員為了降低學生的計算量，直接給出該物質對應的相對分子質量，沒想到卻成了很多優生的做題陷阱，非常多學生計算時忘記乘于前面的化學計量數。中考后訪談學生時，他們大多數反映是忘記乘了化學計量數或者粗心沒看到化學計量數。但是事實并非如此，當具體問到學生相對原子質量概念、相對分子質量的算法、化學方程式中前面的化學計量數的含義、化學方程式中宏觀和微觀含義關聯的時候，學生對概念界定和概念間關系表述不清。可見做錯題目的根本原因是無法準確地理解概念以及概念之間的整體聯系，不能靈活地轉換“宏觀-微觀-符號”三重表征，對計算題的理解只停留在套用階段，沒有深度的理解化學方程式用于計算的真正內涵。

3? 大概念引領下的單元整體教學的實施

3.1? 確定單元學習主題

本研究選擇定量觀、轉化觀和元素觀作為大概念來引領教學，整合人教版初中化學階段涉及到定量計算的三個教材單元中的內容，具體的單元整體重構見表2。本單元重構的主要變化是將“相對原子質量”的知識學習和“有關相對分子質量的計算”結合在一起。因為“相對原子質量”的知識其實是整個定量學習的支撐點，所有的宏微轉換的計算都是以相對原子質量為基礎的，整合后更有利于學生知識的結構化和系統化，更有利于學生建構學科大概念。

3.2? 確定大概念統領下的單元知識結構層級圖

在初中化學定量計算中，涉及到的概念非常多，包括宏觀的元素、物質、微觀的原子、分子以及符號表征中的元素符號、化學式、化學方程式，對化學方程式含義和質量守恒定律的宏觀、微觀層面的理解等等。要求學生能夠靈活地在三重表征中轉換，并且對每個概念準確理解才能解決問題。本單元擬制定的大概念層級關系如圖1所示。

3.3? 大概念引領下的“定量計算”單元學習目標

依據課程標準要求，確立單元學習目標見表3。

3.4? 定量計算單元學習目標達成策略

（1）運用前診和后測診斷學生學習情況，在最近發展區實施教學和檢測教學成果

前診主要用于學情分析，例如測試學生學習“相對原子質量”之前，對原子質量的感知，分子和原子聯系以及質量關系的認識。訪談的問題可以為“①你認為原子有多小？它的真實質量數量級有多少？如何比較不同原子的質量？②真實質量方便計算嗎？你有解決辦法嗎？③分子和原子有什么聯系？水分子的質量怎么用對應的原子質量表示？”

后測主要用于診斷學生的掌握情況，對具體認知診斷題目的作答情況分析可以更好地評價課堂教學，也可以為后續的教學提供學情分析。例如“相對原子質量”的后測題目可以設計為：①已知某原子的實際質量為N g，已知C-12原子的質量為M g，則該原子的相對原子質量為? ? ? ? ? ?。②相對原子質量為什么在數值上約等于質子數加中子數？③已知某氧原子的相對原子質量為16，某硫原子的相對原子質量為32。如果該氧原子的質量為m。則該硫原子的質量為? ? ? ? ? ? 。④N（NO2）3是科學家2011年發現的一種新型火箭燃料。試計算：2N（NO2）3的相對分子質量。

（2）體驗科學家的思維，建立對學科概念的深度理解

只有讓學生體會科學家遇到的實際困難，學生才會真實地走進歷史世界，感受科學家的思維過程、遇到的困難和解決問題的意義。例如“相對原子質量”的學習中，原子質量小造成的一些復雜計算，應讓學生自己計算去感受到底有多繁瑣，自己尋求解決策略。學習了科學家定義的相對原子質量的算法后，可以讓學生再進行計算相對原子質量與質子數和中子數之間的關系，學生計算后發現質子和中子的相對質量約等于相應粒子的數目。從而發現了 “相對原子質量=質子數+中子數”這一重要結論，學生更加體會到科學家的智慧，相對原子質量算法的巧妙之處，也體會到化學學科的魅力。

（3）巧設驅動性問題鏈，外顯“宏觀-微觀-符號”三重表征解決問題

在教學中設置驅動性問題鏈引發學生的思考，有意識地引導學生將“宏觀-微觀-符號”三重表征外顯化，能夠更好地理解和應用概念。關于“元素質量比和元素質量分數”的教學設計以“水”為載體如表4所示。

（4）創設真實問題情境，發揮實驗的教學功能

定量計算本來就是難點，教學中又經常完全沒有實驗和情境，一味讓學生練題，學生普遍感覺枯燥乏味。在教學中創設真實的情境，將實驗和計算融為一體讓學生認識到定量研究對解決問題和化學發展的意義，能有效增強學生對化學計算學習的興趣。例如在“利用化學方程式的簡單計算”教學中，教師可以向學生提出問題“我們今天再來實驗室利用氯酸鉀和二氧化錳制取氧氣，需要收集兩瓶氧氣，每個集氣瓶的體積250 ml（已知氧氣的密度為1.40 g·L-1），那么應該取用多少藥品才能既不浪費又能夠獲取足夠多的氧氣呢？”在解決實際問題的過程中，既運用了化學方程式中反應物和生成物之間的質量關系，又培養了學生對計算深層次的理解，即運用定量計算可以節約資源和減少污染。在這個過程中學生既感受到科學的嚴謹，又感受到定量計算的價值。

4? 結語

大概念引領的單元整體教學理念引入后，得到了廣大學者和一線教師的廣泛關注。大概念引領下的單元整體教學要求教師整體地思考和分析教學內容和目標，可以有效培育學生高階思維，發展學生的核心素養。但本課題研究也只是完成第一輪的設計和實施，還存在著一些不足，還需要根據實際再次修正后實踐。例如在“利用化學方程式計算”的教學中，存在計算和實驗操作需要同時在課堂中完成，雖然解決了實際問題，但是學生的計算題型訓練廣度不夠。希望通過分析和總結不足，再進行改進完善下一輪的教學，讓大概念的教學發揮更好的作用。

參考文獻：

[1] 李剛，呂立杰.大概念課程設計：指向學科核心素養落實的課程架構[J].教育發展研究，2018（15）：35-42.

[2] Erickson H L. Stirring the Head， Heart， and Soul： Redefining Curriculum and Instruction[M]. Corwin Press， 1995：221.

[3] 何彩霞.化學學科核心素養導向的大概念單元教學探討[J].化學教學，2019（11）：44-48.