高中化学教学中的“大概念”及其教学建构

汤涛涛 赵雷洪

摘   要

大概念的理解与应用是新版高中化学课程标准的新要求。化学教学中的大概念位于概念体系顶端，具有统摄性、抽象性与广泛迁移性的特点，能够加强知识的联系与应用。结合大概念的特点与层次结构，从学科本体、学生发展与学科价值的角度初步确定了化学教学中的5个大概念。在实践操作中，需发挥大概念在规划教学目标、设计教学评价、组织教学活动中的作用。

关键词

大概念  高中化学  课程标准

《普通高中化学课程标准》（2017年版）与2003版的《普通高中化学课程标准（实验版）》相比在内容与形式上都有了实质性的突破。其中，新版课标在内容层面更重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化[1]。高中化学课程是义务教育阶段化学或科学课程的深化，对学生提出了更高的要求。这个阶段需要识记与理解的化学知识繁杂，仅通过记忆孤立的事实知识不能够深入理解化学。以大概念聚焦化学教学不仅能够增强知识的结构性与内在联系，并且有助于化学基本观念的形成，解决教学中存在的掌握知识与学生发展的矛盾。为此，在化学教学中增强对“大概念”的理解及教学建构就显得十分重要。

一、“大概念”的特点与层次结构

大概念教育理念是基于教学中存在的课程内容过于繁杂，知识与知识之间联系薄弱，学生所学知识支离破碎、脱离生活、难以迁移应用等问题而提出的[2]。大概念反映的是知识背后的深层次含义，体现了知识之间的内在联系。奥尔森以生物教学为例凸显了大概念的内涵，他认为教学不仅仅是让学生识记“卵、幼虫、蛹、成虫”等具体知识，而是需要学生明白一个大概念即所有生物都有一个生命周期，包括出生、生长、繁殖和死亡[3]。传统教学易关注具体细节，忽略隐含其后的大概念，学生难以意会知识背后的深刻内涵。挖掘知识背后的大概念，使之从隐性地位跃迁至显性层面，能够克服传统教学的弊端。笔者搜集了国外学者对大概念在教学中的论述，总结出大概念的特点与层次结构。

1.“大概念”的特点

国外学者对大概念的描述侧重于其在课程与教学中发挥的作用，例如连结知识、解决新情境中的问题、对学生影响久远等。例如奥尔森认为大概念是个体能够“带回家的信息”，对学生的成长能够产生持续作用[4];怀特利认为大概念是理解的建筑材料，用以使人们能够联结其他零散的知识点[5];威金斯和麦格泰等人认为大概念是处于课程学习中心位置的观念、主题、辩论、悖论、问题、理论或者是原则等，能够将多种知识有意义地连结起来，是不同环境中应用这些知识的关键[6]。这些作用源于大概念本身的三个特点：统摄性、抽象性与广泛迁移性。

（1）统摄性

大概念能够反映万事万物之共有属性，是对某一领域内事物的系统性、全面性、本质性认识，具有强大的统摄作用。大概念提出的关键原因在于它能统领众多小的观点，有大概念统领，学生脑海中的知识不再是孤立、片断式的存在，而是形成了一张结构性极强的知识网络。

（2）抽象性

大概念位于学科概念体系顶端，概括性极强，通常用一个语词就能予以标记，例如“结构”“变化”。这些语词通常是生活中的常用词语，其背后却隐含着庞大的意义世界。吕立杰等人指出每一个科学大概念都是一部科学发展史、蕴含着科学哲学并且连接着科学社会学[7]。该特点使得大概念成为连接学校与真实世界的关键，但是大多数人对大概念的理解较为肤浅。大概念不可以直接学习，其习得是一个缓慢、持续、渐进的过程。学习者需在事实层面与概念层面不断反复思考才能领悟。

（3）广泛迁移性

大概念统摄下的各类知识以其优良的结构性而在解决问题中发挥巨大的优势。如专家具备某一领域的大概念知识，能够从复杂的问题情境中抽象出概念因素，并迁移至脑海中熟悉的领域，从而比新手更善于将所学知识迁移至新的情境中。

2.“大概念”的层次结构

大概念之“大”是一个相对的概念。温·哈伦指出，任何对较少现象适用的概念，都会联系到一个适用于更多现象的较大概念，以此类推，较大的概念可以归入一个更大的、更广泛的概念[8]。学科层面的大概念以其高度的概括性位于该学科的顶端，位于其上还有哲学层面的大概念。为增强教学的指导性，化学教学中的大概念位于哲学层面的大概念之下，具体的化学核心概念之上，统摄核心概念，揭示核心概念之内在联系（见表1）。

大概念的高度统摄性，使之与众多具体化学概念形成了广泛的关联，为师生建立知识之间的联系提供了潜在条件。大概念的广泛迁移性有助于学生解释更多现象，解决更多的问题，为化学基本观念的形成指明了方向（见图1）。由大概念架构的学生观念不会被遗忘，从而对学生产生长远影响。除此之外，事实性层面与大概念层面之间的距离为学生提供了思考的方向和思考的空间。学生在开放性的空间内建构个人意义，形成自身的理解。

二、高中化学教学中“大概念”的选择

《普通高中化学课程标准（2017年版）》明确指出高中化学必修课程须突出化学基本观念（大概念）的统领作用，选取“化学科学与实验探究”“常见的无机物及其应用”“物质结构基础与反应规律”“简单的有机物及其应用”“化学与社会发展”5个主题[9]，每个主题下的内容要求可视为高中化学核心概念[10]，例如“原子结构与元素周期律”“化学键”“化学反应的限度与快慢”等。盡管新课标强调大概念的作用，但其并未提出具体的大概念类别。温·哈伦认为选择大概念的标准应该包括以下几点：第一，能够解决学校期间与毕业以后的问题;第二，为参与决策的问题提供科学知识的基础;第三，能够对人们提出的有关自身或自然的问题作出回答;第四，具有文化上的意义（科学对自然、社会的影响）[11]。可见对大概念的选择需要从学科本体、学生发展、学科价值层面综合审视。

1.基于学科本体

化学大概念是基于对化学学科的全面了解，系统从事化学研究而得出的具有高度总结性、概括性的认识，必然要对化学本质有着深刻地领悟才能得出。化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科，其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。化学教学中大概念背后隐含着该学科的研究对象与研究方法，课标中对化学本质的描述可作为化学大概念选择的标准。思考化学本质就是从哲学层面思考化学，化学大概念需与位于其上的哲学范畴相对应。化学中的组成、结构、反应与三个化学哲学范畴——实体、关系和过程相对应[12]。因此，物质组成、物质结构与化学反应可用作高中化学教学的大概念。

2.基于学生发展

除了学科视角，还需从学生发展的层面考虑化学“大概念”的选择。化学基本观念是化学教育给予学生的经过记忆遗忘后“所剩下的东西”，能够在学生未来生活中发挥持续作用，是化学教学的最终目的。化学教学就是以大概念为载体，聚焦大概念的迁移应用，形成学生化学基本观念的过程。毕华林教授从化学的研究对象、研究方法以及学科价值层面指出化学基本观念包括元素观、微粒观、变化观、实验观、分类观、化学价值观等[13]。因此，化学大概念的选择需指向化学基本观念的形成。

3.基于学科价值

每一个学科的理论知识都与社会历史的发展紧密结合。化学与经济发展、社会文明的密切关系，在促进人类文明可持续发展中发挥着日益重要的作用。如通过元素周期表，就能初步筛选具有催化剂的物质;通过改变金属的组成结构，就能极大地改变金属的性能。为实现某一功能而统摄的化学知识兼具目的性与理论性，是学生在“用”中习得的知识。为此，化学价值也是统领化学教学的一个大概念。

三个维度的内容存在一定程度的交叉，综合化学本质、化学基本观念、化学价值层面，初步确定化学教学中的大概念包括物质微粒（物质的组成）、物质结构、化学变化、化学实验、物质的分类、化学价值等。六个大概念从不同的角度揭示了化学知识的核心内容，教学过程需不断增加对六个大概念的理解。

三、基于“大概念”的化学教学建构

教学中始终存在这样一个矛盾，既想让学生所学终身受益，又想让学生取得好成绩的问题。这个矛盾在以课时为单位的课堂教学中日益凸显，教师容易过分关注具体的化学知识，而忽略了其背后的大概念内涵。大概念与具体事实表象相离更远，是对更广泛事物本质属性的揭示，具有较高的学习难度。其学习通常需要贯穿不同的时间段，呈现明显的螺旋进阶特点，它与观念的形成基本是同步的。那么教师应该如何组织学习内容，才能使学生既学会某一具体化学知识，又不单单停留在这一层次上？或者说如何在聚焦具体化学核心概念的单元教学中，凸显大概念的作用呢？埃里克森在《以概念为本的课程与教学》中提及宏观概念在组织教学内容时的困境，这里的“宏观概念”可理解为大概念。他指出宏观概念对于学科内容的组织而言过于宏大，但宏观概念可以生成概念性视角，聚焦单元工作，激发协同思考[14]。大概念过于抽象无法直接指导教学，但是能为核心概念的基本理解提供概念性视角。在教学过程中聚焦对核心概念的基本理解来确定教学目标、设计评价方案、组织教学活动能够凸显大概念的作用。

1.围绕大概念层次规划教学目标

传统教学目标多聚焦事实与技能层面，易忽视概念性理解。以概念为本的教学可采用KUD模式，该模式有助于发挥大概念的统领作用。它将概念性层次从事实性层次中区分出来作为教学目标的核心，分为三个维度：知道（Konwing）、理解（Understanding）、能做（Doing）[15]。现以人教版化学必修第一册（2019版）中位于第一章第二、三节内容为例，确定教学目标。“电离与离子反应”“氧化还原反应”是重要的核心概念。两节内容除了让学生明白“电解质溶于水能增强导电性”以及如何书写电离方程式、离子方程式等事实与技能性知识外，更重要的目的在于让学生从“物质微粒”“化学反应”等大概念视角去理解核心概念的深刻内涵，即教学目标中的理解（Understanding）层面。教学目标的设计按照化学大概念——概念性视角——核心概念——核心概念的基本理解的顺序层层递进（见表2）。

基于大概念的视角还能够提升教学目标的整体规划性。以“化学变化”为例，高中化学与“化学变化”紧密联系的还包括元素化合物、物质的量、化学反应速率、化学反应限度、化学反应能量变化等核心概念。这些核心概念分别从不同角度揭示了大概念内涵，例如“元素化合物”侧重于从物质转换的角度理解化学反应。“物质的量”反映了化学变化在宏观层面是一定质量物质之间的反应，在微观层面是微粒之间的反应;揭示了物质之间的反应是按照一定量比进行，架构了连接宏微的桥梁。“化学反应限度”反映了化学变化存在限度，变化不存在真正意义上的停止，而只是一种平衡的状态。“化学反应能量变化”揭示了化学反应的本质是旧键断裂、新键形成，这个过程伴随着能量的变化。

2.按照大概念要求设计评价方案

为判断学生对知识的理解情况，需要聚焦大概念对学习任务设计评价方案。例如“电离与离子反应”位于高中化学的最前部分，教材中呈现的众多图片突出了三重表征的特点，即旨在加强物质宏观——符号——微观之间的联系，理解微观粒子的运动状态。学习任务设计需着重突出微粒这一隐含大概念，表3为该内容设计评价方案“观察硫酸钠与氯化钡反应的实验，描述溶液内部离子发生的变化”。

3.聚焦“意义”与“迁移”组织教学活动

威金斯指出高中教学的使命除覆盖内容外，还需帮助学习者对内容进行有深度的和富有成效的思考[16]。教学要使学生获得重要的事实性知识与技能，还要使这些内容有意义，并且能够迁移至其他情境中。厘清学习内容的大概念视角及其与具体化学知识的关系，组织相对应的教学活动，使得概念在新旧知识联系、解释和解决问题中产生意义，在迁移运用至新的情境中凸显其本质属性。以“电离与离子反应”为例，设计教学活动（见表4）。

化学大概念统摄的化学知识层次分明、结构明确、联系紧密、主次清晰，构成了学科内容的主干，是教学与学习的着力点。教师在教学前需要站在大概念的视野下对整个学期内容做整体规划，在教学中需要从大概念的视角审视各类核心概念，围绕大概念展开一系列教学活动。

参考文献

[1][9] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：4，8.

[2][8][11] 温.哈伦.以大概念理念进行科学教育[M].韦钰，译.北京：科学普及出版社，2016：1，15，16.

[3][4] Olson J K.Concept-Focused Teaching： Using Big Ideas to Guide Instruction in Science[J].Science anar Children，2008：45-49.

[5] Whiteley M.Big ideas：A close look at the Australian history curriculum from a primary teacher's perspective[J]. Agora，2012，47（1）：41-45.

[6] 威金斯，麥格泰.追求理解的教学设计[M].闫寒冰，宋雪莲，赖平，译.上海：华东师范大学出版社，2017：77.

[7] 李刚，吕立杰.科学教育中的大概念：指向学生科学观念的获得[J].自然辩证法研究，2019，35（09）：121-127.

[10] 王祖浩.我国21世纪两版高中化学课程标准比较研究[J].化学教学，2018（09）：3-11.

[12] 张嘉同.化学哲学[M].江西：江西教育出版社，1994：42.

[13] 毕华林，万延岚.化学基本观念：内涵分析与教学建构[J].课程·教材·教法，2014，34（04）：76-83.

[14][15] 埃里克森.兰宁.以概念为本的课程与教学：培养核心素养的绝佳实践[M].鲁效孔，译.上海，华东师范大学出版社，2018：29，11-15.

[16] Wiggins G，McTighe J.Put Understanding First[J]. Educational Leadership，2008（65）：36-41.

【责任编辑   郭振玲】