化学基本观念视域下的《普通高中化学课程标准（2017年版）》分析与启示

覃 稔，许燕红，黄昱璇

（广西师范大学化学与药学学院，广西 桂林 541004）

2018年1月，教育部正式颁布了《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称2017年版课标），本次修订的重点在于“突出学科核心素养导向，体现学科大概念统领，彰显学科知识的核心素养发展功能”[1]。那么，化学基本观念（大概念）在2017年版课标中的具体体现有哪些？它与核心素养有什么关系？它给一线高中化学教师带来哪些教学启示？

一、研究背景

从当前的国际科学教育看，美国国家研究理事会于2011年7月正式颁布《K-12科学教育框架：实践、跨学科概念和核心概念》（A Framework for K-12 Science Education:Practice,Crosscutting Con⁃cepts,and Core Ideas），简称K-12科学教育框架，其主要特点中明确提到“聚焦于核心概念的科学教学”[2]。英国科学教育专家哈伦（Wynne Harlen）在《以大概念进行科学教育》一书中提到“为了达到科学教育的目的，不能仅仅依靠事实、现象和理论堆积起来的知识，而是应该在理解核心概念的基础上进行教学”[3]。

从国内其他学科的相关研究上看，最新修订的《普通高中物理课程标准（2017年版）》中指明“物理观念与应用”是物理学科核心素养中的四大构成要素之一。[4]此外，物理学科的“观念教学”和“观念建构”相关研究在中等物理教育教学类的两大核心期刊中也呈现出逐年增长的趋势，且近几年增长趋势显著。通过对相关的研究内容进行初步分析，发现物理观念的建构与核心素养的培养存在密切联系，是学生适应现代生活和未来发展的需要。[5]

具体到化学学科，2017年版课标中指出“重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实”[6]，“在必修课程阶段，突出化学基本观念（大概念）的统领作用”和“努力体现化学基本观念与发展趋势，促进全体学生化学学科核心素养的发展”。[7]从中学化学教学实践上看，詹晓旭从定义、实质和应用三个指标对化学基本观念的五个不同的次级维度：微粒观、元素观、守恒观、物质转化观以及分类观进行调查，研究发现，高一学生的化学基本观念整体水平偏低，且不同次级维度的化学基本观念呈现发展不平衡的特点。[8]

可见，基于学科基本概念的研究无论是在国际的科学教育中，抑或是在国内学科教学中都具有重大意义，它们均有利于学生学科能力的发展以及学科核心素养的培养。而目前我国基础教育对基于学科基本观念的教学重视程度远远不够，不少教师的教学理念还停留在“知识为本”的层面，亟待转变教师教育教学理念。

二、化学基本观念的内涵及其构成要素

（一）化学基本概念的内涵及其与具体知识、核心知识的关系

观念，一般指的是客观事物在我们人脑中存留的概括性形象，明晰的观念可以指导人类的实践活动，有利于我们日常的计划与决策。宋心琦指出，无论是具体的事实性知识，还是公式和定理，它们都会慢慢地随着时间的流逝而逐渐被我们遗忘，但我们在获取知识的过程中所学到的一些观察、分析事物视角和方法却是我们可持续发展的基础。因此，在中学阶段，我们应该把建构化学基本观念当作首要任务。[9]毕华林认为，化学基本观念指的是在学习化学的过程中，在领会学科特征的基础上，获得的有关化学学科的总体性认识，它的具体表现形式为学生能够主动运用相关化学学科的基本思想和方法去认识身边的事物以及形成处理问题的自觉意识或思维习惯。[10]

化学基本观念与具体知识、核心概念之间的关系可以用图1来说明。[11]从图1我们可以看出，化学基本观念是在深入理解以及掌握具体的化学知识与核心概念的基础上形成的，它对具体知识和核心概念具有引领作用，是化学知识能够实现有效迁移与运用的有效途径，而具体的化学知识和核心概念是化学基本概念的基础和源泉。因此，化学基本观念与具体知识、核心概念之间是相互依存、相互促进的关系。

图1 化学基本观念与核心概念、具体知识的关系

（二）化学基本概念的构成要素

毕华林以化学学科的基本特征为出发点，在深入理解化学学科特征的基础上，概括总结出化学基本观念的六个要素：元素观、微粒观、变化观、实验观、分类观以及化学价值观[12]；朱玉军从化学学科的本体、辩证唯物主义哲学以及科学哲学、世界科学教育发展趋势、化学与其他自然学科的联系以及我国化学教学的理论基础和实践基础等五个方面的视角确定中学化学基本观念的八个方面，它们包括：元素观、微粒观、化学变化观、能量观、实验观、分类观、科学本质观、化学价值观[13]；陆军基于中学化学学科定义的视角，重构了中学化学基本观念，它们包括：元素观、微粒观、结构观、变化观、化学价值观、分类观、实验观等七个方面[14]。可见，基于不同视角所提出的中学化学基本观念存在一些差异，但大体上一致。在实施“观念建构”的教学实践中，毕华林所提出的化学基本观念在中学化学教师群体中获得了较为广泛的认可，也积累了不少相关的研究成果。基于以上考虑，本文从元素观、微粒观、变化观、实验观、分类观以及化学价值观等六个方面对2017年版课标进行研究分析。

三、研究过程

为了更全面体现出化学基本观念的内涵，我们依据化学基本观念的具体内容，分别从元素观、微粒观、变化观、实验观、分类观以及化学价值观的具体含义中选取两个能够代表其内涵的词来代表相应的化学基本观念展开研究，我们称之为化学基本观念关键词（以下简称“关键词”），它们分别是：元素观（元素、性质）、微粒观（微粒、微观）、变化观（变化、转化）、实验观（实验、探究）、分类观（分类、类别）、化学价值观（环境、意识）。

利用Microsoft Office Word软件中的关键词查找功能，分别以《普通高中化学课程标准（实验稿）》（2003年版）和2017年版课标为文本对象，对相应的关键词进行全文检索与统计，具体词频如图2所示。

图2显示，从整体上看2017年版课标中的关键词词频相较于2003年版课标的关键词词频增长均较为明显，其中变化最为突出的是“微观”“类别”“微粒”“转化”“变化”“分类”等六个关键词，最高的词频比为42倍，最低的词频比为4.75倍。这与新旧课标对化学学科本质特征的定义存在一定的联系，2017年版课标更为明确指出：“化学学科的特征是从微观层次认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质。”因此，教师在教学过程中要注重培养学生认识物质性质以及化学反应的角度，认识化学变化的转化路径，强调使用化学用语来表征过程。另外，从图2我们也可以看出，无论是2017年版课标还是在2003年版课标中的“实验”“探究”关键词词频均排在第一位，说明实验探究依旧是我们研究物质结构与性质的主要手段，同时2017年版课标中明确规定了学生必做实验，这与我国目前中学学生动手实验能力的现状存在一定的关系，其目的在于提高学生的实验探究水平。

图2 2017年版课标与2003年版课标的关键词词频

为了进一步探究化学基本观念在2017年版课标中的呈现方式，根据全文检索与统计的结果，分别对包含关键词的内容进行提取和编码分类，然后依次对化学基本观念关键词进行分析与讨论。

四、化学基本观念在2017年版课标中的具体内容及呈现方式

（一）元素观的内容分析

从2017年版课标中提取与“元素”“性质”关键词有关的内容，分别得到63和154句（段）话，然后进一步对每句（段）的具体内容进行概括，归纳出与“元素”有关的内容主要有五个方面，分别为：（1）具体元素的检验以及现代仪器分析在元素分析中的应用；（2）基于元素化合价价态的视角预测物质的转化路径；（3）元素周期律的应用；（4）原子结构、元素以及化合物性质的内在关系；（5）元素与生命的关系。归纳与“性质”有关内容主要有六个方面，分别为：（1）物质性质的影响因素——物质构成微粒、微粒间作用力的差异以及官能团；（2）物质的性质在生活中的应用及其与能源、环境、健康之间的关系；（3）依据常见物质性质进行相关物质的制备、分离、提纯以及检验等一系列操作；（4）根据官能团的特点与有机物的性质的关系做出有科学依据的判断、评价以及决策；（5）能够从元素周期律分析、预测、比较元素及其化合物的性质；（6）结构—性质—用途。

表明原子结构、元素、物质的性质以及用途存在密切关系，其中最为根本的是元素的性质，元素的性质随原子核外电子排布呈现出周期性变化是元素周期律的基础，也是预测与创造新物质的理论依据，更是物质应用的出发点。以上指明了元素观在化学学科的基础性和重要性。

（二）微粒观的内容分析

从2017年版课标中提取与“微粒”“微观”关键词有关的内容，分别得到20和31句（段）话，然后进一步对每句（段）的具体内容进行概括，归纳出与“微粒”有关的内容主要有三个方面，分别为：（1）微粒间的相互作用；（2）微粒的构成、空间排布及种类；（3）从微粒的视角分析问题。归纳与“微观”有关内容主要有三个方面，分别为：（1）微观视角——微观结构、微粒种类；（2）微观表征——微观图示、模拟动画；（3）运用宏微观结合的视角认识物质性质与微观结构的关系。

可以看出，物质是由微粒构成的，不同的微粒间存在不同的相互作用，微粒间的相互作用是物质具有空间结构的原因。微观图示、模拟动画是帮助学生建立微粒观的有效途径，尤其在帮助学生理解微观下的化学变化具有重大意义。注重宏观与微观之间的联系，能从微观视角分析有关物质组成、结构以及性质之间的关系。表明微粒观在理解、解释以及预测物质转化中具有理论指导作用。

（三）变化观的内容分析

从2017年版课标中提取与“变化”“转化”关键词有关的内容，分别得到84和70句（段）话，然后进一步对每句（段）的具体内容进行概括，归纳出与“变化”有关的内容主要有七个方面，分别为：（1）新物质的生成，同时伴随着能量转化是化学变化的本质特征；（2）化合价变化；（3）元素性质周期性变化；（4）认识化学变化是有条件的；（5）基于多视角对常见的典型物质及其化学变化进行分类；（6）运用定量的方法分析化学变化及其反应过程的能量转化；（7）运用相关化学原理分析、预测化学变化的影响因素。归纳与“转化”有关内容主要有七个方面，分别为：（1）物质转化；（2）价态转化；（3）有机化合物的转化；（4）不同能量间的转化，即化学能与电能以及热能等其他形式能量间的转化；（5）转化率；（6）运用宏观、微观以及符号等不同方式描述、说明物质的转化过程；（7）分析与评估化学物质、化学反应可能对环境造成的影响。

有关“变化”和“转化”的内容在数量上较多，这与化学的学科特征有一定的关系，表明化学变化是化学学科的主要研究对象。新物质的生成，同时伴随着能量转化是化学变化的本质特征。化学变化是在一定条件下才能进行的，它受许多因素的影响，可以通过定性、定量的方法分析化学变化的过程。基于化合价价态、物质类别视角来研究物质转化的路径是一种认识思路。有机物的转化与官能团的特点存在密切的联系。以上体现了变化观是化学的核心。

（四）实验观的内容分析

从2017年版课标中提取与“实验”“探究”关键词有关的内容，分别得到159和117句（段）话，然后进一步对每句（段）的具体内容进行概括，归纳出与“实验”有关的内容主要有十一个方面，分别为：（1）基于真实问题情境，培养实验探究的一般认识路径；（2）操作、观察、记录、交流与合作实验；（3）明确规定了学生必做的实验，同时设计了大量内容丰富的实验探究活动；（4）实验仪器的使用，实验原理的分析；（5）现代仪器分析实验手段在化学研究中的应用；（6）辅助实验手段，即球棍模型、计算机模拟实验；（7）STSE综合实验；（8）学会分离、提纯以及检验等基本实验技能；（9）实验形式丰富——微型实验、家庭小实验、数字化实验、定量实验和创新实践活动等；（10）实验安全；（11）实事求是的实验态度。归纳与“探究”有关内容主要有三个方面，分别为：（1）科学探究与创新意识；（2）具体物质性质的实验探究；（3）通过实验探究，分析现象背后的原因及影响因素。

化学学科的发展离不开实验探究，化学实验是人们认识与创造物质的主要途径，为物质的丰富性奠定了基础。真实问题情境具有趣味性、真实性、复杂性等特点，最容易激发学生的好奇心，要善于引导学生发现实际生活中的一些问题，培养问题意识，并在此基础上进行实验探究，采用多种实验和实验辅助手段验证猜想。STSE综合实验可以培养学生的解决综合问题能力。在实验过程中，要注意实验仪器的正确使用操作，注意实验安全，以实事求是的实验精神，从基于经验到基于概念原理对实验结果进行综合分析。以上说明了实验观是人们认识物质与创造物质的重要手段。

（五）分类观的内容分析

从2017年版课标中提取与“分类”“类别”关键词有关的内容，分别得到19和9句（段）话，然后进一步对每句（段）的具体内容进行概括，归纳出与“分类”有关的内容主要有五个方面，分别为：（1）基于不同视角，从不同层次认识物质的多样性，并对其进行分类；（2）从不同视角对化学反应进行分类研究；（3）基于常见官能团对有机化合物进行分类；（4）从材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类，并做出恰当的处理方式；（5）实验用品的分类、安全存放与使用。归纳与“类别”有关内容主要有两个方面，分别为：（1）基于物质类别的视角说明物质转化路径；（2）依据物质的类别分析、预测物质的性质，并对其合理性做出评估。

分类观是一种科学的思维方式，指明认识事物的方向。基于物质组成及性质进行分类，根据类别分析、预测物质的性质，并做出合理的判断。分类观同样可以指导我们的日常生活，使生活更加合理、有序。

（六）化学价值观的内容分析

从2017年版课标中提取与“环境”“意识”关键词有关的内容，分别得到49和47句（段）话，然后进一步对每句（段）的具体内容进行概括，归纳出与“环境”有关的内容主要有四个方面，分别为：（1）化学学科是环境科学的基础；（2）化学在环境保护中的作用——新技术的出现、新物质的发现；（3）认识物质及其转化过程中对环境可能造成的影响，增强环境保护意识；（4）STSE（科学·技术·社会·环境）之间的相互关系。归纳与“意识”有关内容主要有七个方面，分别为：（1）问题和参与意识；（2）科学探究与创新意识；（3）保护环境的可持续发展意识；（4）真理面前人人平等的意识；（5）社会责任意识；（6）合作探究意识；（7）合理使用化学品的意识。

从上面可以看出，物质既可以丰富我们的生活，同时也可能对我们的生活环境造成影响，这就需要我们具备正确的化学价值观。多展现化学学科在人类发展中的积极性作用，同时我们也应该意识到科学、技术、社会、环境之间存在相互关系，增强我们的问题与参与意识，合理使用化学品，提高创新意识，创造环境友好型的技术或化学品，为保护环境的可持续发展做出贡献。化学价值观在化学学习过程中具有价值导向作用。

五、结论与启示

（一）理解化学基本观念与核心概念、具体知识的关系

“观念建构”教学容易流于形式，其原因在于部分教师未能深刻理解基本观念与核心概念、具体知识的关系，在实际教学过程中未充分考虑授课的具体内容特点。化学基本观念的实质是什么？在授课内容中的具体体现形式有哪些？它与具体知识之间存在怎样的逻辑关系？如何将具体知识中的基本观念外显？这些问题应该是每一位教师都应该思考的问题，否则脱离了具体知识和核心概念的观念教学，便如同空中楼阁，站不住脚，更经不起推敲。

（二）丰富学生认识物质及其性质的视角、思路及路径

首先，化学基本观念彼此并不是孤立的存在，它们之间存在一定的关联，这说明，在实际教学过程中，要引导学生从多视角分析真实问题情境下的化学问题。其次，化学基本观念具有层次性，习题的选择与设计应具有针对性与层次性的特点，以促进学生问题解决、观念建构、知识迁移等能力的多方面发展。在进行教学设计时，应从“具体的化学知识有哪些？如何帮助学生获取这些具体知识？”转变成“这些物质有哪些特点？可以从哪些角度认识具体物质？”，以此促进学生的认识发展。

（三）实施“观念建构”教学

王磊课题组基于学习理解、应用实践和迁移创新导向的多维整合模型进行大样本学生能力表现测试，结果表明，高中生的学习理解能力表现较好，应用实践能力表现有待提高，迁移创新能力表现水平较低。[15]而这与学生是否学习过具有重要认识角度的知识，能否将具体性和事实性知识转化为核心概念和观念，以及将知识的结构化、观念化和经验图式化程度关系密切。实施“观念建构”教学，聚焦学科基本观念（大概念），有利于知识的结构化和功能化，是将具体的化学知识转化为学科核心素养的有效途径。▲