基于学科整体理解视角的初中化学复习课教学

罗月旺 张贤金

摘要： 《普通高中化学课程标准（2017年版）》要求教师进一步增进化学学科理解。化学学科理解能力和水平的高低影响着教师的教育教学能力，初中化学复习课教学应该将重心转向提升学生的化学学科整体理解。建构化学学科整体理解的认识模型，并对其内涵作分析。在此基础上，提出基于学科整体理解视角的初中化学复习课教学设计流程，以“标签中的化学： 84消毒液你真的认识吗”初中复习课为例进行实践探索，从教师和学生发展的角度对教学效果进行反思，并提出教学改进建议。

关键词： 学科整体理解; 初中化学; 复习课; 教学设计

文章编号： 1005-6629（2020）11-0048-06

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出，开展基于学生化学学科核心素养发展的课堂教学，要求教师进一步增进化学学科理解[1]。化学学科理解是指教师对化学学科知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化的认识，它不仅仅只是对化学知识的理解，还包括对具有化学学科特质的思维方式和方法的理解[2]。教师只有提高对化学学科知识及其内在思想方法的本原性、结构化的认识水平，才能更好地提升教师的学科理解能力，并在课堂教学中转化为学生的学科理解能力，发展学生的学科核心素养。

在初中化学复习阶段，学生对化学学科的研究对象、研究内容、学科思维方式与方法等知识已有一定的认识，但由于学生缺乏对化学学科的整体理解，造成学生的学科核心素养难以形成。面对陌生情境，学生较难灵活运用化学学科的思维方式与方法看待、分析、解决化学综合性问题。为此，在初中化学复习课教学中，帮助学生从学科整体理解视角把握学科知识体系、基本思想和方法，促进初中学生化学核心素养的发展是可行且必要的。同时，也为学生在高中阶段进一步加深学科理解奠定基础。笔者尝试在化学学科整体理解的认识模型建构及其分析的基础上，探讨基于学科整体理解视角的初中化学复习教学设计流程，并以“标签中的化学： 84消毒液你真的认识吗”主题复习课为例进行实践探索。

1  化学学科整体理解的认识模型及其分析

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。化学学科的基本特征包括： 研究对象是物质，研究基本问题是物质及其转化的事实和规律，研究层次是分子、原子水平，研究内容是物质的组成、结构、转化与应用及其之间的关系，研究思维方式是宏观、微观、符号三重表征等。从化学学科发展来看，化学实验是化学学科研究的基本方法，其研究结果是获得物质的结构理论、物质的变化原理和物质的研究方法。从化学学科的基本特征视角来把握化学学科的整体理解，构建其认识模型（如图1所示），以解决整体理解究竟“理解什么”的问题。

从方法论上来说，元素视角和微粒视角是化学学科认识复杂的物质世界的独特认识视角。可从研究结果出发，结合研究对象、研究基本问题、研究层次、研究方法、研究内容、思维方式等，建立对化学学科整体理解的认识模型。

1.1  物质的结构理论

从元素和微粒视角对物质的结构进行研究并建立起两者之间的联系，帮助学生建立认识物质结构的“宏微符”思维方式。从元素角度来看，物质是由元素组成的，物质世界是由一百多种元素组合而成的;从元素视角对物质进行分类，使复杂的物质世界简约且有序;元素的组合有规律性，可以用元素的化合价来体现化合物中组成元素的原子个数比。从微观角度来看，物质是分子、原子、离子等微粒的宏观聚集体;构成物质的微粒本身也有结构，不同微粒的结构各有特点，微粒之间有联系;纯净物的组成是一定的，用化学式表示;物质的结构决定物质的性质和应用，物质的性质及其相关现象可以用微粒的性质进行解释。

1.2  物质的变化原理

从类属视角建立物质及其转化的认识模型，从系统视角认识物质转化的基本特征、本质、条件性、规律性、客观性和价值性，帮助学生建立认识物质转化的“宏微符”思维方式。化学变化是由物质系统（反应物、生成物）、条件系统和过程系统等的变化所构成的复杂系统[3]。从元素视角对物质进行分类和有序研究，分类研究物质体现在同一类属的物质其化学性质具有相似性，这种相似性就是物质及其转化的规律性;有序研究物质体现在三个维度，包括物质的组成与结构、性质与变化、转化与应用及其关系（简称为“构性用”关系）。从微观角度看，物质的化学变化本质是在一定条件下，原子的规律性重组;某一化学反应的质量关系及其计量关系是一定的，遵守质量守恒定律;物质的化学变化用化学方程式表示;利用化学变化可以获得新物质。

1.3  物质的研究方法

化学家们对化学的研究需要一定的方法。从科学学科方法来看，既有具象的学科方法，如化学实验，也有抽象的学科方法，如学科思维[4]。化学实验是探究有关物质的组成与结构、性质与变化、转化与应用的事实和规律的基本方法;学科思维是以“宏微符”为核心的学科思维方式和方法。帮助学生学习和认识科学家们研究和探索物质世界的研究方法，带领学生像科学家一样去思考，按照科学家的思维方式和科学方法来学习物质，有助于学生真正参与到知识意义的主动建构中。

2  基于学科整体理解视角的初中化学复习课教学设计流程

基于學科整体理解的教学设计就是教师将学科整体理解的知识转化成促进学生学科整体理解的教学设计，帮助学生在问题解决的过程中建构特定的认识思路，形成对学科知识的基本认识，进而改造、优化学生的学科理解结构。学生在习得知识的过程中，掌握学科研究的思想方法，丰富对物质世界的结构化认识，增进对化学学科的整体理解。其教学设计流程如图2所示，以解决整体理解“如何理解”的问题。

图2所示的教学设计流程四环节，以教师的学科整体理解作为依托，将图1所提出的化学学科整体理解的认识模型作为分析框架，在具体教学主题和内容对于学生化学学科整体理解认识发展的价值分析的基础上，首先进行有针对性的教学目标设计;其次用化学学科整体理解的认识模型指导问题的设计，所设计的问题要充分考虑其与图1所示的研究对象、研究问题、研究层次、研究方法、研究内容等的关系;进而以所设计的问题为载体，进行教学活动设计;整个教学过程贯穿“教与学的评价”，体现《普通高中化学课程标准（2017年版）》提出的“教、学、评一体化”理念。

上述教学设计流程的四个环节都强调要以教师的学科整体理解为依托，以化学学科整体理解的认识模型为指导，以学生的学习为中心，强调问题的呈现和教学活动的设计，注重教与学的目标是否实现的评价。四个环节之间是通过教师的学科整体理解相互紧密地关联在一起的。

3  基于学科整体理解视角的初中化学复习课教学设计实践

以初中化学复习课为例对图2所展示的教学设计流程作实践性探索。初中化学复习课的目的在于帮助学生厘清学科知识之间的关联，建构认识物质及其转化的思维路径，形成稳固的认识物质世界的思维方式和方法，促进学生学科整体理解水平的提高。“标签中的化学： 84消毒液你真的认识吗”主题所复习的主要内容是认识物质的组成与结构。84消毒液的标签蕴含着丰富的化学信息，结合学生经验，该课题很好地承载着与物质结构理论相关的学科知识和思想方法，同时也让学生感悟到化学是一门身边的、有用的和独特的科学。

3.1  教学目标的设计

在化学学科整体理解的认识模型指导下，基于课程标准内容要求和学生经验的分析，本节课试图帮助学生发展学科整体理解认识的复习内容包括： （1）认识84消毒液的主要研究对象是次氯酸钠;（2）研究基本问题是探寻次氯酸钠的结构事实与规律，并在分子、原子水平层次上进行解释;（3）借助观察、推理、想象、模型等研究方法，认识次氯酸钠的组成、结构、性质等研究内容;（4）培育认识物质结构的独特思维方式，建构物质的结构理论。

基于以上对学科整体理解的认识，该课题主要达成如下教学目标： （1）能够说出84消毒液的有效成分是次氯酸钠;（2）能从宏观视角、微粒视角和符号视角认识次氯酸钠的组成与结构，包括认识次氯酸钠的化学元素及类别、认识次氯酸钠的微粒性、认识次氯酸钠中元素之间的质量关系等;（3）能够与他人交流、讨论，从微观层面解释次氯酸钠能有效消毒的原因，形成“物质结构决定物质性质”的观点;（4）能够通过观察、推理、想象、模型等方法，建立认识物质的宏观、微观、符号视角之间的联系，进一步形成认识物质结构的“宏微符”思维方式，进一步建立对物质结构的整体性、结构化认识。

3.2  问题表征的呈现

基于教学目标，依据学生在物质的结构理论学习中的认识发展脉络，在学科整体理解的认识模型指导下，开展符合学生认知发展逻辑的问题设计。如基于研究对象层面设计问题1： 84消毒液的有效成分是什么？基于研究基本问题、研究水平、研究方法及研究内容层面设计问题2： 次氯酸钠（NaClO）是如何组成的？次氯酸钠属于哪类物质？预测其有何性质？次氯酸钠中氯元素含量如何表征？基于认识物质的思维方式层面设计问题3： 多角度认识次氯酸钠的结构，不同角度之间有何关系？基于学科整体理解层面设计问题4： 次氯酸钠中有哪些信息？

3.3  教学活动的设计

不同类型的知识，因其知识性质不同，学生的认知水平和方式也就不同。基于问题呈现的逻辑线索，学生的认知水平和方式，建构基于学科整体理解的教学活动设计，融合情境、问题与活动，帮助学生在适切的活动与思维中提升学科整体理解的水平。本节复习课的主要教学活动设计如表1所示。

问题情境展示： 呈现一瓶84消毒液讲述： 新型冠状病毒感染的肺炎疫情期间，居家常用的消毒剂之一是84消毒液。你对84消毒液有何认识？学生聆听、思考激发从化学视角思考问题的意识，感悟学科价值

问题呈现讲述： 观察标签，回答问题

问题1： 84消毒液的有效成分是什么？学生观察、回答知道研究对象是物质

问题2： 次氯酸钠（NaClO）是如何组成的？次氯酸钠属于哪类物质？预测其有何性质？次氯酸钠中氯元素含量如何表征？

指导： 组织学生进行交流与讨论，指导学生从宏观、微观、符号、定量等角度認识次氯酸钠的组成与结构;指导学生从用途、保存、类属等角度预测其性质;指导学生从微观定量到宏观定量转化，帮助理解次氯酸钠中氯元素含量表征方法;借助想象、类比、讲授、模型化等手段来帮助学生理解物质、元素、分子、原子、离子、原子结构、元素化合价等核心概念学生交流与讨论、聆听、观察、思考、表达，建构从宏观、微观、符号、定量等角度认识物质结构的思维方式知道研究基本问题是物质结构的事实与规律;能够借助观察、推理、想象、模型等研究方法，多角度认识物质的组成、结构、性质等内容

问题3： 多角度认识次氯酸钠的结构，不同角度之间有何关系？

指导： 借助模型、类比、推理、想象、讲授等方法，指导学生建构不同角度之间的逻辑关系，形成认识思路学生交流与讨论、聆听、思考、回答，建立认识物质结构的思维路径掌握认识物质结构的“宏微符”“构性用”思维方式，建构物质的结构理论

教学评价问题4： 次氯酸钠中有哪些信息？

评价： 基于教学目标和学习活动进行学科整体理解评价学生思考、表达、聆听建立认知物质结构的学科整体理解认知模型

3.4  教与学的评价

基于教学目标和学习活动对学生的认知过程和认知结果两方面进行学科整体理解评价。一是通过观察学生的学习活动，获取学生的认知过程。比如，学生在讨论次氯酸钠（NaClO）的组成时，有些学生认为NaClO是由钠、氯、氧三种原子构成的，但对物质、物质的构成微粒、微粒间关系认识不清。于是引导学生判断NaClO的类别，并分析熟悉的物质Na2CO3的微观构成，再讲授、列举酸、碱、盐溶液的离子构成情况，学生的错误认识得以纠正;二是通过结果测试，从认知结果推测学生的认知过程。比如，有些学生表达次氯酸钠中有哪些信息时，叙述有些凌乱或不完整。推测学生还未养成用建构起的思维方式来认识物质的习惯，于是引导学生用认识物质组成的“宏微符”、定性到定量的思维方式来获取多维且有序的信息，促进学生对物质组成的整体理解。借以评价学生学科知识的结构化程度、认识物质世界的思维方式和方法以及学科整体理解的水平。

4  基于学科整体理解视角的初中化学复习课实践反思

开展基于学科整体理解视角的初中化学复习课教学设计，较以往的教学设计更有“化学味”、更易于理解和操作，为一线教师提供了一种具有学科特质的教学设计新思路和研究方向，有利于师生的共同发展。

首先，提升了教师的学科整体理解能力。2018年起，福建省罗月旺名师工作室开展了基于化学学科整体理解的初中化学教学实践。在与42位研修教师进行教学经验交流中，研修教师表示： 之前的教学主要是基于知识点的教、学、评，罗列元素、元素化合价、分子、原子、离子、物质分类、纯净物中元素之间的质量关系等知识;之前偶有听说学科整体理解这一术语，但对其内涵认识粗浅，不懂得通过什么途径和方法提高学科整体理解能力。现在通过厘清学科基本特征和深度理解学科本质的基础上，建构了“化学学科整体理解的认知模型”，在该认识模型的指导下，建立了教学设计流程，在教学实践中易于操作、富有成效。

其次，转变了化学学习方式。通过学生访谈、练习分析等形式反馈，学生普遍认为，学习化学不能只是记背化学知识，而应建立起学科整体理解的认识模型，学习负担减轻了，学习兴趣增强了，面对陌生情境时的问题解决能力提高了。当面对一个陌生物质如84消毒液。