初中化学大概念引领的概念建构教学

严娟

［摘要］ 大概念是化学教学单元的重要教学内容，承载着单元的特质化素养发展功能，并对单元其他教学内容的学习起着统领作用。教师应基于大概念发展化学观念，统整化学知識，解决化学问题。本文以初中化学“碳中和”教学为例，运用大概念进行教学，结构化设计教学过程，增进学生对主题概念的理解与应用。

［关键词］ 大概念；核心素养；化学教学；碳中和

化学学科单元教学应高度重视大概念教学，积极探索大概念教学的有效模式和策略。化学观念是义务教育化学课程对学生核心素养发展提出的一项重要要求。化学观念的形成与发展，离不开学生大概念的建构。在化学教学中，教师应注重学科主题大概念的抽提，发挥主题大概念对学生形成化学观念起到的积极作用，避免素养的“标签化”。为实施核心素养导向的化学教学，教师要从以知识为本的化学教学向以素养为本的化学教学加以转变。这一教学转变并不意味着取消或削弱化学知识教学，而是倡导将零散且碎片化的知识系统化、结构化，以此发挥化学知识在发展学生核心素养方面的功能和价值。那么，如何基于素养发展功能而将化学知识系统化、结构化呢？这就要求教师在教学中发挥大概念对化学知识的统摄作用和迁移价值。

“化学与社会·跨学科实践”是义务教育化学课程的五大学习主题之一。在这一学习主题中需要建构的大概念是“化学与可持续发展”，包含“物质的性质与应用”“物质的组成与结构”和“物质的化学变化”。可持续发展观念是目前国际上公认的跨学科大概念，核心知识涉及能源、材料、环境、资源、生物等诸多领域。新课标将“化学与可持续发展”作为“化学与社会·跨学科实践”学习主题的大概念，发挥重要的统摄作用，这符合了落实“科学态度与责任”素养发展的定位，体现了学生在综合应用学科知识和观念进行跨学科实践活动中，应该发展的价值观、必备品格和关键能力。

“碳中和”对于刚刚学习化学的初中生来说是一个较为陌生的话题，但学生对碳和碳的化合物、碳在自然界的循环等知识并不陌生。课堂教学实践表明，基于“碳中和”理念设计教学，针对CO2过量排放而导致温室效应等环境问题所引发的议题，属于化学和环境领域，因此具有重要的现实意义。该实践活动涉及多学科的内容：CO2的性质和转化是化学学科“物质的性质与应用”主题的核心知识，同时关联了必做实验“CO2的实验室制取与性质”；从大气圈、岩石圈、水圈等多个系统认识碳循环，绿色植物可以通过光合作用将CO2转化为有机物，在维持生物圈中的碳氧平衡方面具有重要作用，这些属于生物学科的重要内容；认识人类活动对环境产生的影响并造成气候变化，属于地理学科的内容；关注与温室效应有关的新闻，了解碳达峰、碳中和的意义，理解在环境、经济等问题上国家间的依存关系等，属于道德与法治学科的内容。该跨学科实践活动还将促进学生建构元素观、变化观等学科大概念，并将之上升为“可持续发展”“系统与模型”等跨学科大概念。具体教学流程如下：

一、自主先学

【学习任务】1.整理、书写有CO2生成的化学反应方程式，以及有CO2参与的化学反应方程式。构建二氧化碳与碳的化合物相互转化的知识体系，并与大家分享。

2.回忆CO2在自然界产生和消耗的主要途径，尝试制作自然界中CO2的循环图，思考温室效应的原因。

3.查阅资料，了解“碳达峰”和“碳中和”。

化学观念需要大概念来激活，而大概念教学又需要通过设计有价值的问题才能引导学生运用高阶思维，提升解决问题的能力。二氧化碳的性质和转化是化学学科“物质的性质与应用”学习主题的核心知识，学生在第六单元中已经学习过。教师在课前让学生开展自主学习，复习相关知识，利用方程式书写，将已学的化学知识关联起来，由此梳理清楚各物质与二氧化碳的转化关系，为接下来进一步的学习打好基础。

二、合作学习

【学习任务】1.在小组内主动交流自主学习遇到的问题，小组成员合作解决。

2.传屏展示小组合作学习的成果至大屏，每组派一位同学代表小组汇报。

3.说出本组仍然不能解决的问题和发现的新问题。

衡量一节课是知识课还是素养课的重要标准，要看这节课是否能体现核心素养的导向。大概念建构教学，是用大概念引导学生认识化学物质世界、解决真实问题、大胆开拓创新，以此发展学生的核心素养。教师采用小组合作学习的方式，通过师生互动、生生互动，让学生思维的亮点和问题都能可视化，让教师的引导更加精准，让问题也能成为有价值的教学资源。

三、发现问题，分析问题，解决问题

【学习任务】1.数字化实验，利用传感器对CO2的压强进行探究。三个注射器内各装入20 mL水、饱和石灰水、NaOH饱和溶液，并迅速将注射器内液体全部注入等体积CO2的烧瓶中，关闭活塞，观察三只烧瓶内气体压强的变化。分析气压变化的原因，总结三种液体对CO2吸收效果的差别。

2.学生实验，利用教师提供的药品和器材，设计实验比较Ca（OH）2饱和溶液、NaOH饱和溶液吸收CO2效果的差别。

3.小组讨论，在实验室中检验CO2一般用澄清石灰水，而吸收CO2常用氢氧化钠溶液，理由是什么？

大概念对核心素养发展的独特价值在于学科主题层次，学科主题大概念更能体现主题内容特质化的素养发展功能。在教学中，教师将数字化手段和学生实验相结合，使实验在深度合作中得到升华。在能力层面上，学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题；在情感层面上，学生体验到成功的愉快，或者经历短暂挫折后再次取得成功的积极体验，切实增强了他们的获得感。

四、自主构建，自主归纳

【学习任务】1.实际生产中，经常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，进行再利用与封存（可以根据以上讨论，设计工业流程）。根据你设计的流程，尝试做一做“命题人”，你觉得还可以设计什么化学问题？请你将这些问题写下来并尝试着独立解决。

2.在今天学习的基础上，请你生成一棵“碳中和”领域的“知识树”。

基于主题大概念功能，引导学生体会大概念，注重学科本原性问题和认识视角的显性化，通过探究实践活动和高阶思维活动，建构大概念。教师让学生自主建构，踊跃展示，在此过程中让高级思维真正发生。学生不仅可以成为最好的解题人，同时还充当着命题人的角色，尝试设计基础题，这就让学生发现问题、提出问题成为操作可能。大概念引领的概念建构教学让学科知识生长成“知识树”，除了知识的生长，更有学生素养的生长。

［参考文献］

［1］房喻，王磊.义务教育化学课程标准（2022年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2022.

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［3］郑长龙.核心素养导向的化学教学设计[M].北京：人民教育出版社，2021.

［4］郑长龙.化学课程与教学论（2版）[M].长春：东北师范大学出版社，2018.