高中化学教科书中大概念呈现的特点及方式

汤涛涛　赵雷洪　陈贤腾　王杰达　叶宇城

摘   要 大概念是深化高中化学课程改革所传达的新理念。新版化学教科书成为承载大概念的重要载体，从大概念的视角去解读新版化学教科书的呈现具有重要意义。大概念通过提供概念性视角，组织具体内容的方式在教学中发挥作用。结合新人教版化学教科书必修部分的主题2、主题3、主题4等章节内容，分析了大概念在新教科书中呈现所表现出来的特点，即进阶性与反复性、隐晦性与附着性、明确性与侧重性、整合性与价值性，并且提出了大概念在新教科书中呈现的具体形式，梳理大概念在新教科书中的具体呈现有助于解读教科书的深层次内涵，落实课程改革的新理念。

关键词 高中化学  教科书  大概念

教科书是课程实施、改革的重要一环。对于很多教师而言，教科书的更新换代才是课程改革的标志。教科书对于传达课改的新思想、新理念具有重要作用。“大概念”是本次深化高中化学课程改革所需传递的重要理念，这一点在新的《普通高中化学课程标准（2017年版）》中得以凸显。作为课程的物化产物，教科书不仅是具体知识、技能的载体，更应该是大概念的重要载体。为此分析大概念在教科书中的具体呈现对于教师解读教科书的深层内涵，落实新课程理念具有重要作用。以最新出台的2019版人教版高中教科书（下文简称为“新教科书”）必修阶段的主题2“常见的无机物及其应用”、主题3“物质结构基础与化学反应规律”、主题4“简单的有机物及其应用”中的相关内容为例，具体分析大概念在新教科书中呈现的方式与特点及其教学应用。

一、化学教学中大概念的概述

“大概念（big idea）”又称“大观念”，是针对传统教学中存在的学生所学知识支离破碎、难以迁移应用等问题所提出的。它能够连结具体的知识与技能，是发展核心素养的重要抓手[1]。中学化学教学中的大概念应包括物质微粒、物质结构、化学反应等对象层面的大概念，物质的分类、化学实验、模型等方法层面类的大概念以及化学价值等价值层面的大概念[2-4]。埃里克森指出大概念可以提供概念性视角，激发协同思考[5]。王荣生指出“经由理解某一概念，构成一种‘概念性视角，凭借‘概念性视角去处理相应主题的具体事实”[6]，以此促进具体层面与抽象层面的相互作用。在化学教学中，大概念能提供不同的概念性视角，这依赖于它所对应的具体化学知识。以概念性视角为切入点，挖掘新教科书内容背后的大概念，使之从隐性地位跃迁至显性地位。这使得分析大概念在新教科书中呈现的具体形式更具操作性。

二、新教科书中大概念的特点

人教版教科书编写人员在对新教科书的解读中从宏观层面指出新教科书围绕“大概念”主题构建体系框架，以此落实大概念的渗透[7]。在此基础上，从宏观层面指出大概念在新教科书中的呈现所具有的特点，即反复性与进阶性、隐晦性与附着性、明确性与侧重性、整合性与价值性。

1.反复性与进阶性

大概念不可直接学习，其习得是一个缓慢、渐进、持续的过程，在新教科书中也必然反复呈现。它表现在两个方面：第一方面，贯穿于学习的不同阶段，从不同的视角学习同一个大概念。以“化学反应”为例，新教科书开篇“离子反应”“氧化还原反应”揭示了化学反应的本质，后续的各类元素化合物知识则侧重于从物质转换的角度理解化学反应;“物质的量”则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;“化学键”则从物质结构的角度揭示了化学反应的本质。理论知识与具体化学知识的交叉安排，使得“化学反应”得以反复学习，从而实现深刻理解。第二方面，大概念贯穿于新教科书章节内容的主线，在同一节或同一章内容中，保持对概念性视角的反复思考。例如，“离子反应（第一章，第二节）”从物质微粒的视角进一步理解曾学过的不同具体概念（如图1）。

大概念在教科书中长程性地呈现还必须确保对大概念的进阶性理解。例如，新教科书将“物质的量”安排于“离子反应”的后面，又将其分为“物质的量”以及“物质的量在化学方程式中的应用”两个部分，是实现“物质微粒”由定性向定量再到应用的进阶性跨越;“物质结构元素周期律”提前至必修一，于“氮、硫元素化合物”“有机化合物”之前，实现了从物质结构视角认识简单化合物到复杂化合物的进阶性认识;新教科书“探究”栏目中涉及众多学生需自主完成的实验，在内容上从侧重于实验现象的观察到实验原理的应用，从化学实验的比较再到化学实验的自主设计。每个层次对实验素养的要求越来越高，实现了“化学实验”的进阶。

2.隐晦性与附着性

大概念位于学科概念体系顶端，具有高度的概括性，通常用一个语词就能予以标记（例如“结构”“变化”），这些语词背后隐含着庞大的意义世界。这也是传统教学过于关注具体知识，忽视大概念的深层原因。为此，大概念在教科书中的呈现不可避免地具有隐晦性的特点。隐晦性还体现在它必须融合于具体的知识线索，结合具体情境、范例，解决具体的问题，才能理解其本质。大概念在教科书呈现表现出的隐晦性与附着性的特点，意味着教师必须通过深刻挖掘的方式，才能理解教科书背后的深层次目的。

3.明确性与侧重性

明确性似与隐晦性相互矛盾，实则不然。新教科书编写人员意识到大概念在教科书中的隐蔽性后，就采取了一些凸显“大概念”的手段，表现在教科书各个部分对大概念的文字提示，這是新版教科书的一个重大变化。以新教科书第一章“物质及其变化”为例，“分类是认识和研究物质及其变化……（必修一，P5，章导语）”“根据物质的组成和性质分类（必修一，P6，标题）”“……这类反应的本质是什么？（必修一，P20，正文）”。这些文字提示不仅通过显现的方式提示教师教学，也有助于学生在阅读教科书的同时依据文字提示的视角理解化学知识。

大概念在新教科书中的呈现也具有侧重性的特点。新版高中化学课程标准设置了5个主题，每一个主题的相关内容都具备一定的相似性，都侧重于相同的几个大概念。结合课标的描述，主题2侧重的对象层面的大概念是“物质微粒”“化学反应”，主题3、4侧重的是“化学反应”“物质结构”。除此之外，具体到每一节内容的概念性视角也具有一定的侧重性，部分概念性视角只是片段式的呈现在该节内容中，有些概念性视角则与内容主线相连贯穿整体。

4.整合性与价值性

大概念具有整合性的特点，围绕大概念建构的体系框架能连结众多分散的化学知识。新教科书章节内容背后侧重的大概念视角使得化学知识得以结构性的呈现，学生既习得了具体的化学知识，也领会了知识背后一直在发挥作用的概念性视角。除此之外，整合性的特点还表现在新教科书对“基本问题”的设置。指向大概念理解的问题被赋予特殊地位，被称作“基本问题”（也被称为“核心问题”）。“基本问题”具有良好的架构特点，指向整个主题内容的基本问题被称为综合性基本问题，更具体的基本问题称为专题性基本问题。新教科书的众多章节导语部分除明确表述了大概念之外，还提供了理解本章内容关键的“基本问题”。例如，第一章总起的章导语部分的综合性基本问题“人们是如何来认识丰富多样的物质及其变化的？”（必修一，P5），其对应的专题性基本问题“钠、氯（必修一，P31）、铁（必修一，P63）、硫、氮（必修二，P1）的单质及其化合物具有怎样的性质？我们应该如何研究？”分别在各章的章导语部分。教科书中这些元素化合物类知识又通过物质的分类、化学实验等视角来回应这些基本问题。良好的架构性使得所学的化学知识在对“基本问题”的解决中形成一个整体。

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和富有成效地思考[8]。教科书要使学生获得重要的具体知识，还要使这些内容在新旧知识联系、解释和解决问题中产生价值，再迁移运用至新的情境把握大概念的本质属性。以“离子反应”为例，新教科书创设了生活“导电”情境，“氮及其化合物”中创设了自然“氮循环”情境，促进从新的概念性视角出发，理解化学知识。

三、新教科书中大概念的呈现形式

在数学学科上，卢志民提出在小学数学教科书中，数学基本思想观念主要通过主题图、数学问题、语言引导、数学广角等载体渗透[9]。孔凡哲等人指出数学思想在教科书中呈现的四种形式：外显式、半隐半显式（融到知识线索之中）、有意隐藏式（有意的渗透式）、无意的隐藏式（无意的渗透式）[10]。在科学学科上，李刚指出了大概念转化至教材的四种模式：附加模式、进阶模式、网状模式以及聚焦模式[11]。这些研究为指明大概念在教科书中的呈现形式提供了启示。大概念在化学教科书中的呈现分为两大类：一类是外显式，一类是渗透式。外显式是对大概念的直接呈现与介绍，其目的直接指向了大概念本身。而渗透式是指概念性视角与教科书的知识内容线索相融合，其直接目的在于对具体化学知识、技能的学习，对大概念的理解则依托于具体知识的理解。

1.外显式

外显式是新教科书专门设置相关内容对大概念进行直接介绍。通常出现于新教科书中的学习栏目中，以新增的“方法导引”栏目为典型代表，在此多集中于方法层面的大概念。例如“分类（必修一，P7）”“实验室中制取气体装置的设计”（必修一，P46）等。该栏目以高度凝练的方式阐明了大概念的内涵及作用、大概念对于化学学习的帮助等。对大概念的直接学习，還在部分章节内容中有所体现。例如“物质的分类及其转换”一节中，物质分类大概念作为正文内容直接呈现，从“根据物质的组成和性质分类”到依据微粒的大小分类（分散系及其分类），再到依据物质的分类认识物质的性质及其转化（物质的转化）。新教科书第六章“化学反应与能量”也从化学键视角、微粒视角、平衡视角出发，对化学反应大概念直接呈现。

外显的呈现方式能最直接地显示其重要地位，教师应该细致地解读教科书对大概念的解释，做到深刻理解，能够在平时的教学生活中积累、精选范例凸显大概念的价值，还应该注重外显的大概念内容对后续其他章节内容的指导。

2.渗透式

渗透式又分为主线式渗透、附线式渗透，以及片段式渗透三种。三种形式对应教师不同的教学处理方式。

（1）主线式渗透

教科书每一节内容均包含众多化学基本概念、技能与事实现象，这些内容看似零散地呈现在不同之处，实则通过一定的知识线索被整合在了一起。其中，能将主要的化学具体知识串联在一起的线索称之为主线。概念性视角具备整合性的特点，其必然能与主线相契合，为理解化学知识提供视角。大概念融于教科书内容主线的方式为主线式渗透。以新教科书的“离子反应”为例，书中内容上的主线可视为对旧知的进一步理解（如图1）。唯有从概念性视角“宏观物质现象的本质是微粒相互作用的结果”思考，才能实现对基本概念的进一步认识。主线或明或暗，部分主线以明显的方式呈现，例如“氯及其化合物”（所有元素化合物类知识）中，教科书所提炼的标题就明示了教科书内容的主线（如图2）。但在“氧化还原”节中除了“化学反应”，还隐藏着渗透了“模型”的概念性视角需要深刻挖掘（如图3）。

主线式渗透的大概念是教师梳理教科书脉络的关键，是教学的出发点与回归点。教师可以基于主线式渗透的概念性视角设置贯穿于教学整体过程的“基本问题”，例如“离子反应（氧化还原反应）的本质是什么？”“如何研究元素化合物？”等。教师在把握主线内容的基础上，更易发挥创造性。“基本问题”可进一步活化为“为何湿手更容易触电？”“为何有些没有氧失氧的反应（部分燃烧反应）是氧化还原反应？”等促进学生积极思考的问题。

（2）附线式渗透

随着主线内容的纵向展开，具体的化学基本概念、基本技能随之横向铺展开来。部分大概念附着于各部分具体内容的横向铺展之中对主线内容的问题进行具体解释，这种方式称之为附线式渗透。附线式渗透较为零散，它依托于主线式渗透，并由此形成理解上的交叉。例如“离子反应”“元素化合物”章节等通过新教科书设置的【实验X-X】栏目渗透着“化学实验”的概念性视角（如图1）。

附线式渗透有依附的意味，但这并不意味着教师可以轻视该概念性视角的重要性。教师应该明确教科书各部分内容渗透的概念性视角，并通过适当方式加以凸显。教科书本节内容附线式渗透的概念性视角在其他章节中或者在复习课中又可以作为主线渗透，此时本节的内容又可以成为日后教学内容的素材，这样就加深了教科书各部分知识之间的联系。

（3）片段式渗透

教科书除正文内容呈现的主要内容之外，还有不少补充性内容，通常集中于教科书增设的特色栏目之中。例如新教科书中的“科学史话”“科学·技术·社会”“化学与职业”“研究与实践”等。这些栏目相对独立地构成了一个完整的体系，其实质是对章节主要内容的丰富与充实。概念性视角在这些栏目中的渗透则称之为片段式渗透。例如，新教科书中设置的“科学史话”栏目中不仅仅是对化学历史的介绍，还渗透了大概念。其中“氧化还原反应概念的发展”（必修一，P23）中渗透着“模型”（如图2），“元素周期表的发展”（必修一，P92）中渗透着“物质的分类”（如图4）。“科学·技术·社会”栏目“验证次氯酸光照分解产物的数字化实验”中则不仅仅是从始态与终态角度解释了次氯酸光照后的分解产物，还蕴含着从过程视角理解化学反应的变化（如图5）。“化学与职业”栏目则渗透着各种“化学价值”。这种渗透形式发挥着潜移默化的作用。

如何利用教科书的特色栏目是教学中一直存在的问题。这些栏目为教学、出题等提供了良好的情境素材。教师需要仔细的挖掘这些栏目内容背后所渗透的概念性视角，加强其与主线内容的关联。也可以通过创设一定的问题情境，将隐藏的大概念凸显出来。例如，教师可以通过模型建构的方式呈现该部分内容，并提问学生“‘氧化还原反应概念的发展说明了什么问题？”强化对“模型”的理解。

通过梳理大概念在教科书中的呈现形式的方式能够直观地透视概念性视角与教科书章节内容的组织结构之间的关联，以及与化学基本概念、教科书各个栏目之间的内在联系。这有助于教师通过侧重概念性视角的方式诠释教科书的基本概念，以及充分利用好教科书中的各个栏目，极大地提升了教师对整本教科书的理解。

参考文献

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[5] 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.

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[10] 孔凡哲，严家丽.基本思想在数学教科书中的呈现形式的研究[A].北京师范大学.首届华人数学教育会议论文集[C].北京师范大学：北京师范大学基础教育课程研究中心，2014：3.

[11] 李刚.科学大概念的课程转化研究[D].长春：东北师范大学，2019：86-94.

【责任编辑  郭振玲】