化学教学内容的结构化

史红霞 王仕琪

摘要：化学教学内容结构化是新课程标准的要求，更是化学核心素养在课堂教学中落地的要求。提升化学教学内容结构化的路径有：充分利用图形工具，形成教学内容结构化;紧密结合教学实践，发展教学内容结构化;认真做好教学反思，提升教学内容结构化。

关键词：中学化学;教学内容结构化;提升路径

化学学科核心素养的提出，反映了社会主义核心价值观下化学学科独特的育人价值，是对教育“培养什么人”“怎样培养人”“为谁培养人”这一首要的、根本性的教育问题的化学应答，也是新时代中国化学基础教育改革与发展的目标。而要落实发展学生的化学学科核心素养，就要实现由“基于化学知识点的教学评”转向“基于化学学科核心素养发展的教学评”[1]，而教学内容的结构化是实现从化学学科知识向化学学科核心素养转化的关键。因此，教师必须掌握深层的、高度结构化的教学内容，才能理解教学，并为学生提供真实的学习情境[2]，促进学生核心素养的形成和发展。

一、化学教学内容结构化的内涵

化学教学内容是教师根据一定的化学教学目标和学生化学学习特点，在有效利用与开发化学教学资源的基础上，经过对化学课程标准内容与化学教科书内容的重新选择和组织，所提供给学生的各种与化学学习有关的经验[3]。教师在对化学教学内容进行组织时，需要按照一定的线索，找出教学内容之间的逻辑关联，将其进行归类整理，得到稳定的结构。新课标中明确提出化学教学内容结构化有以下三种形式。

1.    基于知识关联的结构化

基于知识关联的结构化是按照化学学科知识之间的逻辑关系组织起来的。知识结构化的本质是寻找知识之间的丰富联系，建立更加具有层次性的认知结构。知识结构化的程度越高，形成的认知结构层次性、系统性越强，知识的提取越容易。

2.    基于认识思路的结构化

基于认识思路的结构化是从学科本原对物质及其变化的认识过程的一种概括，如元素“位”“构”“性”的关系。认识思路体现为一种顺序性的结构，是多个认识角度按照一定的逻辑顺序“串联”或“并联”起来的，认识角度越多，说明对认识对象认识的越丰富、越全面。

3.    基于核心观念的结构化

基于核心观念的结构化是对物质及其变化的本质和其认识过程的进一步抽象，以促使学生建构和形成化学学科的核心观念。如对元素“位“”构”“性”三者的关系，从学科本原可进一步概括出“结构决定性质，性质反映结构”这一化学学科的统摄性观念，这一观念是“宏观辨识与微观探析”等化学学科核心素养的具体体现[4]。

二、化学教学内容结构化的路径

1.    充分利用图形工具，形成教学内容结构化

直观、概括性强的图形工具在教师进行教学内容结构化的过程中起着非常重要的作用。形象直观的图形可以呈现知识及其之间的关系，体现知识和核心观念的关系，也能够呈现出一定的认识思路。

（1）     概念圖

概念图是美国心理学家Novak创立的，利用节点代表概念，连线表示概念间关系的图式法，包含有命题、层次等级、横向联系、实例4个方面[5]。概念图是一种非常有效的知识组织和表征的工具，可以促进化学教师内容结构化水平的提高。第一，概念图可以促进化学教师“知识关联”水平的提高。概念图不仅能够清晰地呈现、有效地串联知识点，而且在概念图建构的过程中，化学教师不断地运用类比、比较、归纳进行知识点分析和总结。第二，概念图可以促进化学教师“认识思路”水平的提高[6]。化学教师在绘制时需要对认识角度进行梳理，建立各个认识角度间的关系。第三，概念图可以促进化学教师“核心观念”结构化水平的提高。化学教师通过结构化逐步形成的这种知识结构（认知结构）是“处于活跃状态的”，原有的知识结构可以向新的知识结构跃迁，这个跃迁的过程包括知识的增长、修正，抽象化水平的提高[7]。

化学教师可以通过以下步骤进行概念图的应用：第一，选择一个重要的化学教学内容（课题）;第二，整体分析新课标和教材，确定该课题最突出体现的化学核心观念和化学核心概念;第三，形成该化学核心观念在此课题的基本理解;第四，以基本理解为基本认识角度，联系本课题的核心概念，形成更加具有针对性的表述;第五，将课题涉及到的其余认识角度（概念）也列入其中，按照恰当的逻辑来进行顺序性表达。

笔者参考蒋彦飞关于“盐类水解”概念图，结合教学内容结构化中核心观念对于概念图的指导作用，以人教版高中化学选修4第三章第三节“盐类的水解”为例（见图1）。“盐类的水解”是中学化学的重要内容，通过对新课标和教材中此部分内容的分析，确定其中最突出体现的化学核心观念是平衡观，化学核心概念是“盐类水解”。平衡观在“盐类水解”的具体理解包括：盐类水解是可逆反应;可逆反应建立在一定条件之上，存在一定限度;外在条件的改变可能会影响其反应限度，可用勒夏特列原理进行定性的描述和移动方向的判断;实质是溶液中电解质电离出的弱根离子（弱酸或弱碱）与水电离出的H+或OH-的相互作用;化学平衡常数可以定量描述反应的限度，可定量计算出反应移动的方向;盐类水解在生产生活中有重要作用。在学科领域主要内容包括宏观规律、能量变化（吸热反应）、影响因素、微观实质、符号表示（主要是平衡常数）。在社会领域主要是其应用。

（2）价类二维元素图

价类二维元素图是化学学科中一种独特的表示化学内容结构的工具，尤其是能够形成认识元素化合物的认识思路[8]。价类二维元素图主要包括平面直角坐标系中的两个坐标轴（化合价、物质类别）、物质、物质间的转化三个部分。该工具能够帮助化学教师理清元素化合物教学内容的知识结构，也能提供元素化合物研究的认识角度和认识思路。

化学教师可以通过以下步骤进行价类二维元素图的实践：第一，选取合适的元素化合物主题;第二，根据所选择的核心元素，标出价类二维元素图的横纵坐标;第三，将教材中所涉及到的含该核心元素的物质（或离子）放置于图中，并找到合适的坐标点;第四，建立物质间的转化联系;第五，从化合价的角度分析其氧化性、还原性，从物质类别的角度分析是否为酸性/碱性氧化物，随后对物质间的转化进行补充。

笔者参考“氮及其化合物的相互转化”价类二维元素图[9]，以人教版化学必修1第四章第三节和第四节所涉及到的“硫及其重要化合物的相互转化”为例。硫元素是高中阶段变价非金属元素的典型代表，硫元素的化合价主要有-2，0，+4，+6，由于是非金属元素，其物质类别分别是气态氢化物、单质、氧化物、（含氧）酸、盐。根据氧化还原反应的规律，可以确定当硫元素显-2价时，只具有还原性，当硫元素显0价和+4价时既具有氧化性又具有还原性。物质分别有H2S、S、SO2等，分别找到其对应的点。根据教材中涉及到的化学反应建立物质间联系（见图2）。

2.    紧密结合教学实践，促进教学内容结构化

通过图形工具的使用，化学教师可以对教学内容进行结构化处理，但并不代表他们能够有意识地将结构化的教学内容应用到教学设计中，因此要进行教学实践训练，促进教学内容结构化。

（1）     利用图形工具体现结构化的教学内容

化学教师在教育教学中，需要将学到的内容结构化的工具应用到教学设计中，发展自己对教学内容结构化的认识。这个结构可以是以知识之间逻辑关系组织起来的知识结构，也可以是学生自主建构的认识模型，还可以是核心观念统领下的观念模型。第一，在教学设计中根据所选择课题内容的特点，使用概念图、价类二维元素图等工具进行知识的梳理，并将该工具作为教学设计的一部分;第二，在各个教学环节的微观设计中，化学教师要用显性化语言来指出并强调认识角度;第三，在各个教学环节的衔接中，化学教师不仅要有目的地体现一定的认识思路，而且要用显性化的语言或文字呈现。

（2）     应用Prezi软件展示结构化的教学内容

Prezi是集系统化和结构化为一体的演示播放模式[10]，是一款非线性逻辑演示软件。Prezi区别于PPT的线性逻辑思维，可以弥补PPT单线条播放时序演示的局限性;可以突出内容结构框架，在一张画面上展示整体与局部的关系;具有无限缩放的功能，便于化学教师帮助中学生建立知识之间的逻辑关系，学习知识的认识思路以及观念。Prezi软件的结构性呈现方式，使得教学内容之间的关系更加清晰，更容易帮助教师形成教学内容结构框架。图3（左）是利用Prezi软件制作的“溶液的形成”课题[10]。在整张画布上可看到课题中的每一个重要组分，将溶液的形成这一分支打开，其展示见图3（右）。

在教学实施中应用Prezi软件时，可以根据教学内容的逻辑性特点，选择线性并列结构、整体与局部关系、思维网状结构等结构进行展示，同时可以将化学学科中微观结构的教学内容展示出来。

3.    认真做好教学反思，促使教学内容结构化

反思策略是教师专业发展途径之一，是教师专业发展终身性的保障，也是化学教师教学内容结构化提升的重要途径。反思是元认识的主要表现形式，是主体对认知的认知。对于元认知的训练需要与具体内容相结合[11]，化学教师在进行内容结构化时要结合具体的中学化学知识内容主题进行反思。

对教学内容结构化的反思体现在以下方面：一是在内容结构化形成的过程中，對自己的教学内容结构进行反思。例如，是否和自己预想中所包含的内容一致？为什么会去掉或增加新的内容，这些内容与主体之间的联结点在哪里？是否还有更多的认识角度？两者之间是否存在这样的层级关系？这些概念（认识角度）之间的顺序是否合理？是否可以用核心观念进行指导？该观念是否在此部分有其他的理解，根据思考的结果，对建立的认知结构进行调整和完善等。二是在内容结构化发展的过程中，对基于中学课题的教学内容结构化设计和实施进行反思。除了运用前述工具对本课题进行知识关联、认识思路和核心观念的结构化表示之外，还体现在对教学内容的先后顺序设计中是否予以体现。例如，这样的教学内容安排顺序是否真的能够体现出你自己设计的认识思路？这一认识思路在其他知识类型相同的课题中是否还可以使用？是否还有更好的内容结构化的表现方式？呈现给中学生的呈现方式是否清晰地体现了知识关联、认识思路以及核心观念。

参考文献：

[1]   郑长龙.第十五届全国化学课程与教学论年会论文集[C].2018.

[2]   Talbett，J.E.，McLaughlin，M.W.，&Rowan.B（.1993）.Understanding context effects on secondary school teaching.Teachers College Record，95（01）.

[3]   郑长龙.化学课程与教学论[M].长春：东北师范大学出版社，2011.

[4]   中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[5]   韩祥涛，胡丽霞.概念图在高中化学概念教学设计中的应用[J].中学化学教学参考，2018（04）.

[6]   胡久华.化学课程与学生认识素养发展[M].北京：北京师范大学出版社，2011.

[7]   蒋彦飞.新课程背景下高三化学复习教学中促进知识结构化的有效策略及实证研究[D].北京：北京师范大学，2010.

[8]   王磊，魏锐.学科核心素养发展导向的高中化学课程内容和学业要求——《普通高中化学课程标准（2017年版）》解读[J].化学教育，2018（09）.

[9]   教育部基础教育课程教材发展中心组.高中化学教师专业能力必修[M].重庆：西南大学出版社，2012.

[10] 冯改萍，Prezi演示播放软件在初中化学教学中的应用研究[D].长沙：湖南师范大学，2016.

[11] 方红，毕华林.化学问题解决中元认知训练的研究[J].化学教学，2002（09）.

【责任编辑 郭振玲】

该文为山西省教育科学“十三五”规划课题“基于结果导向的师范生学科教学知识发展研究”（GH-18025）、山西省研究生教育改革课题“‘U-S视域下化学专业学位研究生培养模式研究”（2019JG127）的阶段性成果