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大概念统领下的教科书编写思路及教学应对策略
——以苏教版(2019年)必修专题1、2为例

2023-08-08江合佩

教学考试(高考化学) 2023年3期
关键词:进阶苏教版思路

江合佩

(福建省厦门市教育科学研究院)

一、研究的缘起

大概念是指反映学科本质的概念、观念或论题,具有高度的统摄性、概括性、抽象性和广泛的迁移性。大概念反映专家思维、倡导复杂交往。专家的知识往往是镶嵌在具体应用的真实情境之中,利用具体与抽象的协同思维形成大概念,即不断在演绎与归纳的转换中实现知识的高通路迁移。《普通高中化学课程标准》(2017年版2020年修订)中明确指出“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”。在必修课程阶段,为了突出化学大概念的统领作用,选取“化学科学与实验探究” “常见的无机物及其应用” “物质结构基础与化学反应规律” “简单的有机化合物及其应用” “化学与社会发展”5个主题,充分发挥大概念对实现知识的结构化和素养化的功能价值。苏教版(2019年)《普通高中教科书·化学》(必修)依据课程标准,融合了化学发展的学科线索、社会的应用价值和高中生的认知特点,揭示了化学的基础知识和重要的思想观念。基础知识和思想观念往往是外显的,但是大概念往往是内隐的,隐藏在一个个具体的小概念之下,因此从大概念的视角挖掘教科书的整体设计及编写的思路,外显其“抽象→具体” “归纳→演绎”等协同的大概念的设计方式,降低教学的难度,有利于一线教师将这些理念落实到具体的教学中。

二、基于大概念统领的教科书编写思路

(一)基于大概念统领的2019年苏教版(必修)第一册的编写思路

在探讨专题1、2的编写思路之前,首先有必要将苏教版(必修)第一册的整体编写思路勾勒出来,否则很容易造成认知上的以偏概全。专题1以“物质的分类及计量”大概念进行统摄,将氧化还原反应的概念及特征有效嵌入其中,发展学生从定性进阶到定量、从代表物进阶到一类物质、从反应的形式(四大基本反应、氧化还原反应)进阶到反应的特征、从宏观现象进阶到微观本质,培育分类观、定量观、变化观、微粒观等化学基本观念。专题2以“研究物质的基本方法”大概念进行统摄,发展学生从初中零散的实验方法进阶到系统的科学探究、从对溶液理想的定量表征(溶质的质量分数)进阶到实际的定量表征(物质的量浓度)、从对原子结构的感性认识进阶到系统理性的认识。通过专题1和专题2的学习,系统地帮助学生建构起了“类—价”二维的变化观、宏微结合的定量观、“分离→提纯→检验→探究”的实验观。

有了这些“抽象”的研究工具以后,专题3和专题4分别以“从海水中获得的化学物质” “硫与环境保护”作为“具体”的演绎,将《课程标准》中要求的Cl、Na、S三种元素及其化合物的性质作为载体,将氧化还原反应的本质、氧化还原方程式的配平、离子反应等难点的学习嵌入其中,应用专题1、专题2的认知视角解决真实情境中的问题。专题5又从专题3、4的“具体”进一步抽提认知视角,形成更高的“抽象”,利用元素周期律“位—构—性”帮助学生从单一、孤立、熟悉的元素及其化合物的转化,迁移类比至复杂、系统、陌生元素及其化合物的转化。

前面4个专题对化学反应的认识主要是从物质转化的视角展开的,专题5则进一步完善了认知视角,从初中的“化学反应过程中分子的种类发生变化、原子的种类及数目不变”的单一视角进阶到化学反应的实质是“旧键的断裂、新键的生成”,因此除了有物质转化外,必然还有能量的转化。整册教材以“抽象→具体→抽象”的呈现形式,体现了“归纳→演绎→归纳”的逻辑,外显了大概念的“具体→抽象”的协同思维。2019年苏教版(必修)第一册的整体编写思路如图1所示。

图1 基于大概念统领的苏教版(2019年)必修第一册整体设计思路

(二)基于大概念统领的2019年苏教版(必修)第一册专题1的编写思路

专题1以“物质的分类及计量”大概念为统领,首先从“静态”的物质分类入手,将氧化物进一步细化为酸性氧化物和碱性氧化物,为“动态”的物质转化提供物质的类属通性的抓手,同时进一步完善初中学习的物质的分类,形成系统的认知思路和认识角度。物质的转化则针对学生已有的认知,设计产生认知冲突,进而从化合价变化的新视角认识物质的转化,发展了学生将认识从形式进阶到本质的能力。如何将认识从定性进阶到定量?如何有效地将宏观质量与微观粒子数进行联结?“物质的化学计量”单元便应运而生。通过提出“物质的量”概念,有效地发展了学生从宏观质量进阶到微观粒子数的认识,培养学生宏观辨识与微观探析的学科核心素养。如何从简单的体系进阶到复杂的体系?如何从宏观的现象进阶到微观“尺度”即从粒子直径的视角认识混合物?“物质的分散系”单元便应运而生。整个专题注重初高中衔接,注重帮助学生建立“类—价”二维的统摄性认识,体现了认知的螺旋上升及“归纳→演绎”的认知方式。专题1的整体编写思路如图2所示。

图2 基于大概念统领的专题1——物质的分类及计量编写思路

(三)基于大概念统领的2019年苏教版(必修)第一册专题2的编写思路

专题2以“研究物质的基本方法”大概念为统领,首先将初中分散在各个章节的关于实验的知识进行整体性的架构,帮助学生分别从“实验安全与基本规范” “物质的分离提纯” “物质的检验” “物质的性质和变化的探究”四个模块循序渐进地进行学习,形成对研究物质的实验方法的统摄性认识。第二单元——溶液组成的定量研究则进一步发展学生对实验的认识从定性进阶到定量,引入了高中阶段第一个定量实验“配制一定物质的量浓度的溶液”,同时与专题1“物质的化学计量”进行有效衔接,分散难点,从简单体系(分子)进阶到复杂体系(溶液)、从物质进阶到物质间的化学反应,螺旋上升发展学生对定量观的认识水平和认识层级。从“研究物质的实验方法”到“溶液组成的定量研究”实际上也体现了“抽象→具体”的大概念的协同思维。如何发展学生对物质的理解从宏观进阶到微观、从实践进阶到理论建模?“人类对原子结构的认识”单元便应运而生。本单元也是遵循着“归纳→演绎”的思路,先从化学史勾勒出人类认识原子结构的历程,然后分别研究原子内部的原子核与原子核外电子排布,外显了证据推理与模型认知的学科核心素养。专题2的整体编写思路如图3所示。

三、教学应对策略

(一)注重与生活经验的关联,发展学生“具体→抽象”的协同思维

大概念注重联结学校教育与生活经验,注重将惰性的专家结论活化为“活泼”的专家思维,这就要求我们日常的教学中要善于联系生活,从生活中挖掘教学素材,实现生活逻辑与知识逻辑双线并行,形成新的学习逻辑。福清一中陈诚老师设计的课程《物质的分散系——一杯豆浆引发的故事……》从真实的日常生活情境出发,挖掘其中蕴含的化学知识与思维,整节课的设计思路如图4所示。

图4 生活经验视角下的《物质的分散系——一杯豆浆引发的故事……》设计思路

整节课从生活中的豆浆这个真实情境入手,挖掘其中蕴含的分散系、胶体、丁达尔效应、渗析、聚沉、电泳等必备知识,有效将必备知识融入情境素材,呈现形式多样,既有动态的视频,又有静态的图片;既有关注提升学生国际理解的“音乐水果”素材,又有体现中华民族优秀传统文化的《舌尖上的中国——制豆腐》素材。值得称道的是,该课程在每个学习任务活动中,都将探究实践巧妙融入其中,以豆浆作为主线,将过滤、胶体制备、丁达尔效应、渗析等必做实验逐一落实,同时关注化学与日常生活和劳动实践,将知识和思维迁移至生活,实现了知识的高通路迁移。本节课因为联结了生活经验,外显了“尺度” “探究”等大概念,以生活之美,启化学之光,获得了2018年中国教育学会优质课“示范课”的奖项。

(二)利用化学史挖掘科学思维,培养学生像科学家一样思考

大概念倡导专家思维,即像化学家一样思考,那化学家是如何思考问题的呢?专家是将一个个结论镶嵌在真实情境之中。对于化学学科来说,也就是结合生活经验和实验事实,进行证据推理,建构思维模型,整个过程体现了“具体→抽象”的大概念的思维方式。“人类对原子结构的认识”可以挖掘其中蕴含的丰富的化学史知识,其教学设计思路如图5所示。

图5 基于化学史的“人类对原子结构的认识”教学设计思路

本节课从化学史入手,遴选历史上推动人类对原子结构认识的5位具有典型代表性的科学家,设计不断进阶的驱动性的问题,还原科学家当时基于的实验事实或生活经验,帮助学生进行证据推理,模型建构,培养学生证据推理与模型认知的化学学科核心素养。特别值得一提的是,在具体的教学实施过程中,将教材中的了解型学习任务进阶为分析论证型学习任务,有效拆解实验事实或生活经验细节,发展了学生的高阶思维及深度学习的能力。

(三)整体把握教材编写体系,进行大概念统领的单元教学设计

学生由初中刚刚升入高中,抽象、定量等思维方式相对薄弱,苏教版教材为了降低学习难度,将氧化还原反应、物质的量、离子反应等难点问题有效分散在不同的专题和单元中。其中氧化还原反应在教材中的编排如图6所示。

图6 基于大概念统领的“氧化还原反应”教材编写思路

由图6分析可知,如果还是按照以往课时设计的思路进行教学,势必导致知识的碎片化,缺乏结构化的知识很难具有迁移的功能,因此由课时设计走向单元整体教学设计势在必行。基于大概念,整合大单元。以大概念为统领,整合课程目标、内容、实施和评价,使之成为一个完整的学习事件。“氧化还原反应”属于非连续的自然单元,可以将“氧化还原反应”作为学科大概念,遴选单元大情境,转化为单元大问题,然后将其拆解为课时情境和课时问题,其教学设计思路如图7所示。

图7 基于大概念统领的“氧化还原反应”单元教学设计思路

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