高中化学核心概念的理解与建构

谢振超

摘要：核心概念是居于学科中心的概念性知识，具有持久价值和高度迁移价值。以建构核心概念为目的的教学是提升学生学科理解能力，培养学生分析、解决问题能力的重要途径。核心概念不同于学科术语，教师应理解核心概念的意义及特征，思考化学核心概念的建构方法，促使学生深度学习。

关键词：化学；核心概念；核心素养；核心问题；迁移

文章编号：1008-0546（2022）12-0015-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.004

一、问题的提出

“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”是《普通高中化学课程标准（2017年版）》的明确要求。[1]要实现不同情境下的迁移，学生必须深刻理解并掌握先前知识，不断对事物本质进行抽象，用哲学思维建构核心概念。但调查发现，教师对大概念或核心概念的理解不够深入；学生死记硬背、知其然不知其所以然的低效学习现象依然严重，学习迁移能力低下。建构核心概念是落实核心素养的重要任务。

二、核心概念概述

核心概念[2] （key concept）通常也被称为大概念（ big idea）、大观念，它们在知识的属性和特质上并无本质区别，只是不同学者或团体的使用习惯不同。为突出大概念在知识单元中的核心地位，本文倾向使用“核心概念”一词。

1．核心概念的特征

核心概念的提出，反映了教育工作者提升教学效率、培养学生迁移能力、促进学生可持续发展的教学愿景，但没有严格的定义。美国课程专家埃里克森认为，核心概念是指居于学科中心，具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法。费德恩等人认为，核心概念是一种教师希望学生理解并能在忘记其非本质信息或周边信息之后，仍然能应用的概念性知识。

因此，核心概念应该具备以下三个特征。一是核心性。核心概念一定占据知识网络的核心位置，是建立小概念间联系的关键桥梁，脱离该核心概念，其他小概念将成为孤立的知识点。二是抽象性。核心概念是从一个相关的知识群中抽象出的最基本的概念、原理或方法，是对该体系中具体事物一般特征的归纳总结，反映了知识体系的一般规律，体现了知识间的本质联系。三是迁移性。核心概念揭示了事物本质，必然能在不同真实情境中进行广泛迁移，既可以解决学科内的问题，也可以解决生产生活中的同类问题。

2．核心概念不同于学科术语

术语（ terminology）是某一学科中的专门用语，通常用词或词组表示。在传统化学教学中，很多教师将术语等同于概念，如酸、物质的量、化学平衡常数、盐类的水解等术语，经常被认为是概念。在学习中，学生容易将学习重心放在这些词汇的复述上，忽略概念的实际含义，容易混淆概念，如学生会把电离说成电解，把电子守恒说成电荷守恒……。同时，对于初学者来说，这些术语很陌生，他们很难通过词汇本身获得概念的意义（虽然化学工作者试图用恰当的词汇表达意义），容易造成心理障碍。

3．核心概念如何表述

概念的产生是对事物认知的结果，所以概念要反映出对事物的某种认识。当前，研究者们通常用完整的陈述句形式来表述核心概念，并尽可能少用术语。埃里克森主张用完整的语句将希望学生达成的对大概念和核心概念基本理解表达出来。[2]英国学者温·哈伦用陈述的形式表达了科学中的14个大概念，如“宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的”[3]。这个概念有两个特点，一是表达了对宇宙的一种认知观念；二是概念中没有用原子、质子、中子等更专业的词汇描述（越是专业的词汇就越生涩难懂），使得概念与学生已有的经验更容易联系起来。

概念和观念的表达形式是一致的，这也是国内一些专家将“big idea”翻译为“大观念”的原因。在《普通高中化学课程标准（2017年版）》中，“核心觀念”一词出现了8次，“核心概念”一词出现了10次，其中4次表述为“核心概念和观念”。可见，“观念”和“概念”没有进行完全统一，可能是基于我国当前的教学习惯，教学专家们未达成共识，但这并不影响教师对核心概念的理解与表达。

基于上述分析，核心概念的表述应该满足以下条件：①用陈述句形式；②内容为基本的事实或规律，该事实或规律具有核心概念的特征；③多使用先前概念，避免使用生涩的专业词汇（生涩词汇是在学习新概念之后产生的）；④尽可能建立先前概念之间的联系，形成概念网络。如，传统概念“盐类水解”可描述为“弱酸盐或弱碱盐会影响水的电离平衡”，这样就能根据前概念间的关系建构新概念，有效开发学生的最近发展区，提升学生的学习信心。

三、化学核心概念的建构

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。[1]这是对化学研究范畴及学科特征的界定。其中“原子、分子”是化学的研究对象；“物质的组成、结构、性质、转化及其应用”是化学的研究内容；“从微观层次认识物质”是化学的研究视角，“以符号形式描述物质”是化学物质的表征方法；“在不同层面创造物质”是化学的学科价值。这是建构化学核心概念的内容依据。

化学核心概念主要有以下三种建构方式：

1．依据化学知识模块

《普通高中化学课程标准（2017年版）》将必修课程分成了5个主题，将选择性必修课程分成了3个模块共计9个主题。将模块或主题内容进行抽象，可以提取一个或若干个核心概念。如必修课程的主题2为“常见的无机物及其应用”，包括常见元素与物质、氧化还原反应、电离与离子反应、物质性质及物质转化的价值，根据研究内容，可以抽象出“不同的无机物通过化学反应可以实现相互转化”的核心概念。

这种建构的前提是建立核心知识网络（见图1），顺着网络线规划教学内容，突破各个核心知识，强化知识之间的联系，发展知识网络版图。这种建构方式有助于学生厘清化学知识之间的逻辑关系，系统学习并掌握化学知识。

2．依据学科核心素养

学科核心素养包含“宏观辨识与微观探析”等5个方面，它们相互关联。基于知识模块的教学是在知识进阶中发展学生的多维素养，但对某一具体素养的培养相对分散。为了能够对某一具体素养进行专项发展，可以整合高中阶段的相关知识，建构核心概念。素养1“宏观辨识与微观探析”，是让学生从宏观上认识物质的组成、性质及变化，从微观结构解释原因，建构“结构决定性质”的核心概念，并发展下位概念，如“原子结构决定元素性质”“分子结构及晶体结构决定单质或化合物的性质”“价电子排布决定元素的化合价”等。教学设计时，以实验为基础，借助宏观现象分析物质性质，借助研究成果及事实描述结构，结合微粒结构及微粒间的作用力解释结构与性质的关系。

3．依据学科联系

学科学习的终极目标是解决实际问题，真正的实际问题往往是综合性的。化学是科学的一个分支，具有科学研究方式的一般特征，如以自然界及自然现象为研究对象；认知或结论来源于对自然现象或实验现象的观察分析；科学解释从定性分析上升到定量研究等。从这个角度建构化学核心概念，有助于建立不同学科之间的联系，培养学生学科间的学习迁移能力。例如，分类法是化学研究的重要方法；物理量能够定量描述物质的某一属性；观察、预测、分析、验证是科学研究的一般路径……这些核心概念也能对其它科学学科的学习产生重要影响。

四、化学核心概念建构的一个重要的视角——基于核心问题的核心概念的建构

发现并提出问题是科学发展的开端。爱因斯坦曾说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上的或实验上的技能而已，而提出问题、新的可能性、从新的角度去看舊的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”问题的提出与解决，一定会产生新的核心概念。指向核心概念的问题就是核心问题。

随着对客观世界认知的日趋深入，科学研究条件不断优化，科学发展日新月异，知识和理论不断更新，人类会遇到很多科学新问题需要解释或解决，新的概念必然产生，如元素发展史、原子结构模型建构、酸碱理论的发展等。

引导学生发现并提出问题，是培养学生创新能力的重要途径。创设问题情境，引导学生经历核心概念建构的原过程，才能够深入理解概念的意义，获得扎实的学识，提升迁移能力，培养创新意识。教学中，这类概念可以通过图2所示的路径建构。如，“微观粒子数以摩尔为单位进行计量”是高中化学的一个核心概念，本概念的建构分析如图3所示。

如此建构，学生就不难理解物质的量的意义：用一种新的统计方式计量微观粒子数。在引导学生建构物质的量这一概念时，还需强调两个重要观念：一是物理量是定量描述某种物质属性的，物理量单位的定义是有标准的，如千克、秒等；二是宏观物质依然常用宏观物理量描述，如质量、体积等，但这些宏观物理量与微观的粒子数之间存在换算关系。

五、核心概念与高考评价体系的关系

《中国高考评价体系》建构了“一核”“四层”“四翼”的高考评价模型（见图4），其中“四层”指的是“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”，是考查内容，回答了“考什么”的问题。[4]

由外到内，从知识层次，到能力层次，再到素养层次，最终实现核心价值。获得学科知识并形成解决学科问题的能力，是实现核心价值的基础。所以，要达成高考目标，就要提升学科核心概念的理解能力及迁移应用能力，就要引导学生自主建构核心概念。

六、总结与思考

基于核心概念建构的化学教学，不仅要改变学生死记硬背、以刷题代替学科理解的怪相，也要改变教师重视反复记忆和答题技巧、忽视核心概念，重视测试成绩、忽视学科价值，重视知能训练、忽视素养发展的状况。成绩只是教与学的副产品。教师要改变传统的陈旧的教学思想与理念，积极树立适应时代发展的科学教育观念，明确知识技能与核心素养、学科术语与核心概念的本质区别，不断加强学科理论知识及学科价值的理解，深化对学科素养的理解，不断思索并实施适合学生终身学习发展的教学路径，培养学生分析解决学科内、学科间以及社会生活中实际问题的能力，培养学生的创新能力。

参考文献

[1] 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.

[2]教育部基础教育课程教材专家工作委员会．义务教育小学科学课程标准解读[M]．北京：高等教育出版社，2017.

[3] 温·哈伦．科学教育的原则和大概念[M]．韦钰，译．北京：科学普及出版社，2011.22-25.

[4]教育部考试中心，中国高考评价体系[M]．北京：人民教育出版社，2019. 6-9．