新旧人教版化学教材核心概念呈现的比较

邓仲华　陈丽萍

摘要：人教版高中化学新教材（2019年版）与旧教材（2007年版）相比，在内容呈现方面有较大更新。基于元素周期律核心概念的学习进阶建构，对新旧必修教材中核心概念在映射、关联及系统三个层级呈现的具体情况进行分析，阐释新教材在各水平变化的特点，并获得重视知识的结构化设计等2个方面的教学启示，为使用新教材进行核心概念教学提供参考。

关键词：化学教材;核心概念;元素周期律;学习进阶

文章编号：1005-6629（2021）04-0044-05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

化学核心概念是指具有统摄作用以及解释、迁移应用价值的学科概念，是学科知识体系中不可或缺的组成部分，对学生学科观念的建立发挥促进作用，承载着重要的素养发展功能。中学化学核心概念体系可划分为物质知识、化学用语、化学反应及原理、化学计量四个领域，在隶属于“物质知识”的元素化合物内容中，元素周期律核心概念的教学意义在于帮助学生获得“位—构—性”系统认识，构建“结构决定性质，性质反映结构”的学科核心观念，这一观念是落实“宏观辨识与微观探析”等化学学科核心素养的具体体现。此外，2017新课标也强调教材内容要重视化学知识的结构化，更加突出核心概念在化学教学中的统领作用。本文以2019年人教版高中化学必修第一册（简称新教材）与2007年人教版高中化学必修2（简称旧教材）为研究对象，基于学生对元素周期律核心概念理解的发展路径，分析新旧教材在促进学生认识发展过程中概念呈现的不同之处，为新教材核心概念的教学实践提供一定的启示。

1核心概念的学习进阶建构

1.1核心概念的形成

学生对元素周期律概念的学习主要是通过教材内容获得一定客觀事实的经验来进行理解、思考及归纳形成一般概念。随着对一般概念学习的积累，开始从更高层次分析一般概念间的逻辑关联，进而凝炼形成核心概念，见图1。核心概念相较于一般概念，其解释迁移的范围更广，增进对核心概念的理解有利于培养和发展学生的学科思维和能力。

1.2核心概念学习进阶水平划分

学习进阶是“对学生在一个时间跨度内学习和探究某一主题时，依次进阶、逐级深化的思维方式的描述”，通过对核心概念学习进阶的建构，利于准确刻画其理解发展过程。郭玉英等在层级复杂度和知识整合等认知理论的基础上提出学习进阶层级模型，指出科学概念理解包含经验、映射、关联、系统、整合五个层次。结合上述模型中的层级划分、新课标相关要求及核心概念的发展过程，揭示必修阶段学生元素周期律核心概念的认知发展途径，如表1所示。

2新教材核心概念呈现的特点

由于新旧教材中学生已有经验的获得一般均是从物质的组成和性质角度（元素观）来认识物质及其变化的多样性，同时整合水平仅在必修阶段也不足以实现全面深化，故重点分析核心概念有关内容在映射、关联及系统三个“阶层”上呈现的特点。

2.1映射层级：体现学科特征

与旧教材相比，新教材增加了学生学习的连贯性，相关内容的呈现顺序及选取有所改变，见表2。首先介绍原子结构及核外电子排布规律，再借助对原子序数与原子结构之间的关系、周期、族等的认识，使学生清晰理解元素周期表的内部结构，随后引入探究同主族元素原子结构与性质的关系，内容设置层层递进且相互联系更为紧密，有助于学生能够正确基于微观本质分析宏观现象。同时新教材将原本穿插于元素周期表与元素周期律之中的原子结构知识抽提出来进行整合，单独作为一部分放置于元素周期表之前，即将认识原子结构的奥秘作为深入理解元素周期表与元素周期律的前提，则更能直接体现化学学科是基于微观结构来认识和创造物质这一特征。

2.2关联层级：凝炼核心观念

与旧教材相比，新教材概念导入形式较为多样，加以拓展性的问题来提升对位、构、性三者问相互关系的认识，见表3。具体而言，新教材更为关注学生认知的发展性和阶段性特点，以原有经验为背景从宏微交融的角度创设问题情境进行引入，有利于促进学生的知识迁移与加强“宏微结合”思维的运用。在探究同周期元素性质的变化规律时，新旧教材虽然均通过探究活动以第三周期元素为例进行说明，但旧教材在环节设计上主要是基于对实验事实的推断总结，关于学科核心观念的渗透不太明显。而新教材开门见山地提出问题，引导学生借助原子核外电子排布规律来预测它们性质的变化规律;再通过实验事实和信息获取帮助学生得出结论后，继续提问“你得出的结论与最初的推测是否一致、由此你对原子结构与元素性质的关系又有哪些认识”等，始终重视由知识内容向核心观念的升华。

2.3系统层级：外显核心素养

与旧教材相比，新教材在引导学生迁移应用在头脑中形成的“位—构—性”认知模型的过程中，正文内容表述上提纲挈领地指出元素周期律具有的应用价值，再结合之后展开的详细阐述，使学生对该部分内容的整体把握更加了然于胸。此外再通过精心设计实验活动，发挥化学实验的教学功能，通过典型的化学实验事实引导学生认识物质及其变化的本质和规律，以提高学生的领会程度。

以下列出新教材中“同周期、同主族元素性质的递变”实验活动的主要内容设置（实验用品不作介绍），见表4。实验活动中将核心概念与活动和问题解决融为一体，体现核心概念的素养发展功能，引导学生从“宏微结合”的视角分析问题。如利用卤族元素与第三周期元素发生化学反应的事实数据理解原子结构与元素性质的关系;再如从氯水的微观组成变化认识需使用新制氯水参与实验。注重学习方法的引导，让学生自主设计部分实验（如Mg与冷水、热水反应;MgCl₂和AlCl₃与碱反应），促进学习方式的转变，并基于结论思考认识到元素周期律对元素化合物知识学习的指导作用，以及对形成“宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知”的化学学科思想和方法产生积极的影响。

3核心概念教学的启示

3.1围绕核心观念建立，重视知识的结构化设计

教师在教学前可围绕核心观念的形成关注教材内容问的内在逻辑，有目的地进行教学内容的结构化设计，见图2。元素周期律核心概念的实质在于形成“位—构—性”认知模型，促使学生实现从原子结构→元素性质→物质性质的逐步理解，并能预测解释未知元素的原子結构和性质等。依据学生在实际学习中往往存在能熟记规律却无法分析解决问题、论证活动中仅关注物质性质外在表现却不能与微观结构和元素周期律（表）相贯通等认知障碍，需在教学中积极引导学生优化学习策略、提升学习效率。

在引导学生开展探究学习、问题解决的过程中，教师要注意帮助学生由表及里地分析物质性质的变化，从宏观到微观建立位、构、性三者联系，再通过启发学生运用预测方法结合位、构特点由里及表地推测比较元素及其化合物性质，进而引导学生建构基于知识整合的认知系统。要关注引导学生转变分析问题的思维方式，能够从认识单一元素及其化合物到从微观结构出发认识和比较多种元素及物质，以形成对元素化合物学习的整体认识;要关注引导学生在认识原子结构（原子核外电子排布规律）的基础上，借助实验活动获得的证据加深理解宏观性质和微观本质问的关系，突破无法对元素周期律进行正确迁移应用的学习障碍。

3.2基于核心素养发展，科学利用栏目内容

新教材在新课标理念指导下，内容编排与呈现更加重视“素养为本”，新增了促进学生建构核心概念的相关栏目，见表5。教师在教学前应充分挖掘栏目内容所承载的素养培育价值，对其进行充分利用以协助教学目标的达成。如新教材增加了“元素周期表的发展”这一科学史话栏目，借助发现史的情境素材展示科学家对元素周期表（律）的认识过程，以促进学生对科学本质的理解。科学本质的内涵包括科学知识具有暂时性和发展性、科学是观察与推理的必然结合、科学是一个不断探究的过程等方面。新教材重视加强科学本质的教育，避免学生只机械地记忆元素周期律而忽视对科学本质的领悟。

同时设计蕴含科学本质的学生活动，尤其在实验活动栏目中，引导学生思考和理解实验过程对建构元素周期律核心概念具有的意义，拓展学生的思维，重视对结论的分析与评价，而不仅仅停留在实验的操作步骤上。以上栏目从帮助学生认识微观结构与元素的分类到引导学生通过实验探究从宏微结合视角进行推理来加深理解元素周期律，体现了对学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知以及科学探究与创新意识等核心素养的培养。

总体来看，新教材更加重视发挥核心概念对元素化合物知识学习的指导作用，强调围绕核心概念的建构引导学生建立学科核心观念，并关注学生活动设计与核心概念的融合。教师应在教学前结合新课标深入研读新教材，深刻体会新教材的编写意图，明确新教材内容具有的教学价值，有的放矢地开展教学，切实在课堂中发展学生的学科核心素养。