化学核心概念教学的思路与实践

童文昭 邹国华 王后雄

摘   要 基于学习进阶视角下核心概念与核心素养关系及对发展核心素养的价值，分析了素养为本的核心概念教学内涵。以高中化学“物质结构”核心概念“微粒间的相互作用”为例，从知识框架分解、思维框架提炼、素养目标确定、教学路径设计等方面构想教学思路，并从教学评一体化角度提出相应教学策略。

关键词 素养为本  核心概念  学习进阶  微粒间的相互作用

学习进阶描述的是对学习主题的理解所遵循的逐渐深入、趋于复杂的思维路径。新课程标准的研制，尤其是核心素养及学业质量标准的水平层级划分，均在一定程度上融入了学习进阶理念。学习进阶基于实证、大时间跨度、趋于复杂、逐层建构等理念，使得其在促进知识的建构、知识的迁移、认知结构的形成、认知能力的发展等方面具有重要的教育教学价值。这对当前所倡导的“素养为本”的教学，在提升学生高阶思维能力、分析解决问题能力、促进深度学习等方面有着重要的实践意义。

一、素养为本的核心概念教学的内涵

核心概念是反映事物的本质特性与关系的概念、原理或方法。知识是核心素养的重要载体，然而“细节与事实仅是些知识碎片，学生需要构建起有意义的理解的是核心概念，它不仅能帮助学生对科学形成广泛和连贯的理解，还能为新知识的获取和理解提供组织架构”[1]。所以，只有让学生准确、深入地理解核心概念，才能充分发挥核心概念的归纳和演绎功能，促进学科知识的理解和学科观念的形成。因此，核心概念教学不仅限于核心概念自身蕴含的知识价值，对观念统领下的核心素养发展也有改变认知结构、促进知识结构化的功能价值。

二、素养为本的核心概念教学的思路

根据学习进阶对核心概念的要求，“物质结构”理论的核心概念可划分为“结构微粒”“微粒间的相互作用”“微粒的空间分布”“结构与性质的关系”[2]，这四个核心概念共同构建“位、构、性”三位一体的化学观念，也是“宏观辨识与微观探析”核心素养的主体。下面选择其中的“微粒间的相互作用”进行“素养为本”的核心概念教学思路构想。

1.分解核心概念的知识框架

从认知角度分析知识框架是建构主义知识观、学习观和教学观的要求。多次在TIMSS测试中取得第一的新加坡，其课程和教学都是围绕着学科概念和原理进行，把处于下层的事实作为工具，帮助发展学生的深层理解力，实现上层概念和原理的理解和建构[3]。由于核心概念的凝练，一方面要考虑到其源自基本概念的事实，需要囊括基本概念的内涵;另一方面要考虑其对观念建构的意义，作为基本概念的上位概念，具有较高层次的抽象。因此，核心概念的知识框架分解需要完成两个过程：第一个，细分概念。将处于上位的核心概念拆分细化为一系列具体的、适合于不同阶段学习者的基本概念;第二个，事实填充。以事实性内容将抽象性的概念显性化，促进不同认知发展水平的学生对核心概念的理解。

在概念细分上，“微粒间的相互作用”包括物质的结构微粒间的一切相互作用，如质子、中子、电子、原子、离子、分子等之间的各种相互作用。从认知的逻辑关系看，原子内的相互作用（核力、核与电子、电子与电子）是原子间相互作用（化学键）的认识基础，而原子内和原子间的相互作用又是分子间作用力（色散力、诱导力、取向力、氢键）的认识基础，通过这一递进关系，逐步构建起“结构微粒之间普遍存在相互作用”这一核心概念，并为后续形成“微粒的空间分布”核心概念作铺垫。在事实填充上，物质性质作为理解物质结构的事实基础，挖掘相关的性质事实和证据，是理解微粒间相互作用的重点。实际上，以宏观表征促进微观理解既是物质结构教学的重要方法，也是教材将结构与性质融合，实现“位、构、性”互促理解的目的。

2.提炼核心概念的思维框架

观念统领下的学科核心素养发展的重要标志之一便是具有学科特征思维的发展。在态度、原理、方法构成的学科观念体系中，价值观层面的学科态度对应着核心素养中的必备品格，而原理、方法等思维性知识则是“具体事实性知识遗忘后剩下的东西”，是学科核心素养中的关键能力发展的主要支撑。因此，核心概念的思维框架分析目标主要是明晰概念的原理性和方法性知识的认识路径和逻辑，重点在两方面：一方面挖掘核心概念的理论和观念意义，分析其对上位观念、理论的建构逻辑;另一方面分析同一学科观念下的不同核心概念之间的关联逻辑，厘清各自对观念的建构价值和思维路径。

从核心概念之间的关系看，作为物质结构的核心内容，“微粒间的相互作用”既是衔接“结构微粒”和“微粒的空間分布”的桥梁，又承担着“结构与性质的关系”的解释任务。从学科观念的建构逻辑看，“微粒间的相互作用”不仅是构建“微粒观”的主体，也是“能量观”“转化观”“元素观”的建构基础。具体的观念建构目标包括：微粒观，物质由微粒通过微粒间的相互作用按一定的空间分布方式构成;转化观，物质转化的本质是微观结构上的变化，如微粒的分布和重组、微粒的相互作用的变化;能量观，物质变化中能量守恒与变化反映的是微粒间相互作用的变化;元素观，物质由一定存在形式的元素组成，物质变化只是元素的重组，是元素微粒内（间）的相互作用变化导致元素存在形式变化的结果。

3.确定核心概念的素养发展目标

明确核心素养的发展目标，是制定素养为本的教学目标的主要任务。核心素养的发展是一个进阶的过程，课程标准中核心素养及学业质量标准的水平层级划分，是实际教学中确定学生所处阶段预期应达到的素养发展目标的重要参考。因此，确定素养发展目标的过程，需确定两个问题：该核心概念与哪些学科核心素养相关？（如何关联？）这些核心素养在学生所处阶段的预期水平如何？（有何表现？如何证明是否达到目标？）这些预期表现既是素养为本的教学目标，也是学习评价的参考标准。

根据化学学科核心素养不同维度间的内在联系，“微粒间的相互作用”作为物质微观结构的重要组成，直属于“宏观辨识与微观探析”素养范畴，也与“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”紧密相关，均是体现化学观念、原理、建模等学科思维视角的核心素养。依这三个维度素养在课程标准中的编排，“微粒间的相互作用”核心概念的学习，大致可以分为四个阶段：必修阶段的原子结构与化学键，选择性必修《物质结构与性质》原子结构与化学键和分子间作用力，选择性必修《有机化学基础》碳的成键方式。综上分析，结合课程标准学业质量标准及素养水平划分可得出“微粒间的相互作用”各阶段的具体学习预期表现，表1为必修阶段示例。

4.设计促进素养发展的教学路径

新一轮课程改革提出了“教学评一体化”的要求，期望通过教、学、评的整体设计，改变当前“重教学、轻评价”的现象，促进学生核心素养的综合发展。因此，素养为本的教学应注重基于任务的教、学、评活动设计，并采取恰当的教學组织形式，在教学评的有机融合中推进素养的形成。知识应用是素养发展的表现，所以素养为本的概念教学应尽力避免低效的“纯思辨”概念辨析。教学的重心应转向基于事实和情境的概念理解与迁移，合理的情境有利于促进概念的理解，培养和发展更深层的理解力。综上，促进素养发展的核心概念教学路径的设计重在两个方面：有利于促进理解和结构化的情境设计;基于任务的教学评三位一体的教学组织。

物质性质作为物质微观结构的宏观表征，是认识物质结构的事实证据，也是物质结构教学及评价的重要载体。因此，对于“微粒间的相互作用”的教学设计，应选择体现微粒间相互作用对物质性质影响的内容作为学习任务，设计任务情境，构建教学“明线”;再以“位、构、性”关系模型进行认识思维结构化设计，构建教学“暗线”;其后进行基于任务的学习评价活动设计，通过恰当的教学组织方式与教学活动融合，构建教学评一体的教学路径。以必修阶段“微粒间的相互作用”教学为例，结合前面知识框架、思维框架及素养发展目标的分析，其整体单元教学路径设计。

三、素养为本的核心概念教学的实践

1.教：突出学科观念建构的目标

宋心琦教授认为“学生能否牢固地，准确地，哪怕只是定性地建立起基本的化学观念应当是中学化学教学的第一目标”[5]。学科观念是知识的升华，是构成核心素养的主体部分，需要教师在学生构建知识结构的过程中加以引导。核心概念介于学科观念与学科基本概念之间，起着观念分解及知识凝练的作用。因此，素养为本的核心概念教学，应充分发挥核心概念特有的观念建构价值，在教学设计阶段充分挖掘核心概念的内涵与外延，设计观念的建构路径。关于化学观念的建构路径，王磊教授提出通过具体性知识实现观念建构的思路，原理性、方法性知识是观念建构的重要支柱，将这些知识事实化则是实现观念建构的重要途径。因此，挖掘核心概念蕴含的原理性和方法性内涵，不仅是概念教学方法上的需要，也是观念建构机制上的需要。

2.学：厘清概念逐层进阶的要求

在概念学习的研究发展历程中，存在两类倾向：“一类认为学生头脑中的概念是结构化的，具有理论功用;另一类认为学生头脑中的概念是碎片化的，通过相似联结进行概念转变”[7]。显然，学习进阶视角下的核心概念内涵决定了核心概念既兼有理论功用，又能通过相关联结进行转变。理论功用是对学科理论和观念的建构意义，联结转变表现的是核心概念对基本概念的统摄功能。因此，充分发挥核心概念的统摄功能，围绕核心概念对基本概念“群”组织教学，是使代表知识框架的基本概念进行联结转变的关键。由于核心概念在不同阶段（学段）所统摄的基本概念“群”并不相同，只有遵循符合该阶段认知水平的逐层进阶教学，才能实现基本概念的合理联结和转化，才能将核心概念转化为认知结构，并应用于分析和解决问题。

3.评：重视表现性评价的功能

核心概念的进阶教学需要学习评价的证据驱动。素养为本的学习评价强调在真实情境任务中落实学评目标，表现性评价是实现这一目标的重要手段。“表现性评价针对居于课程核心的、需要持久理解的目标，这些目标往往是跨越课时、单元甚至模块、学期的”[8]。学习进阶所描述的思维过程在不同阶段呈现不同的理解水平表现，需要测评进行刻画和诊断，并作为课程与教学评价的重要证据。这个证据便是学生实际素养水平表现，也是“素养为本”教学效果的评价依据。由于概念的学习过程是内隐性的思维活动，通过传统纸笔测验难以实现思维诊断目的，因此需要借助即时性的表现性评价外显学习者的思维路径，即通过学习者在真实情境任务中自己构建答案这一指向深度思考的过程，教师发现并纠正其中存在的问题，促进概念的深层次理解。

参考文献

[1] 杨文源，刘恩山.美国K-12科学教育框架中对生物学核心概念的关注及其启示[J].生物学通报，2013（08）.

[2] 童文昭.物质结构核心概念及其学习进阶研究[D].武汉：华中师范大学，2015.

[3] H.LynnErickson著.概念为本的课程与教学[M].兰英，译.北京：中国轻工业出版社，2003.

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

[5] 宋心琦，胡美玲.对中学化学的主要任务和教材改革的看法[J].化学教育，2001（09）.

[6] 王磊，张毅强，乔敏.观念建构为本的化学教学设计研究[J].化学教育，2008（06）.

[7] 王磊，黄鸣春.科学教育的新兴研究领域：学习进阶研究[J].课程·教材·教法，2014（01）.

[8] 周文叶.表现性评价：指向深度学习[J].教育测量与评价，2018（07）.

【责任编辑  郭振玲】