化学大概念单元教学的实践与研究

吴庆生

摘要：阐述了化学大概念单元教学的意义，通过大概念统领单元教学内容，有利于建构知识网络、发展认识能力和提升应用迁移能力。根据教学内容的分布特点，把大概念的架构分为章节大概念、模块大概念和跨模块大概念三种形态，并对大概念的架构路径进行论述。对实施大概念单元教学提出指导性建议。

关键词：大概念; 化学单元教学; 架构; 章节; 模块

文章编号：1005-6629（2021）08-0038-05

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

在化学教学中，如果花费大量时间只教授给学生不连贯的事实、化学用语以及公式等细节性内容，这些细节通常很快就被遗忘，也难以转化为能力。但如果把这些分散的、零碎的内容用大概念统领起来，不仅有利于形成知识结构和知识体系，还有助于提升学生的认识能力，进而促进学生核心素养的发展。

大概念不是基础概念，而是聚合概念。大概念就如同一个文件夹，提供了归档无限小概念的有序结构或合理框架[1]。化学大概念集中体现了化学的学科结构和学科本质，是化学单元教学内容的灵魂，也是化学学科核心素养融入到教学内容中的锚点。

1 大概念单元教学的意义

大概念单元教学是指用大概念统摄主题教学内容，形成一个完整的有机教学单元，这种新颖的教学形式拓展了化学教学的思路和方向。

1.1 有利于建构新知识，形成知识结构

用大概念统领的教学单元，具有本质的内在逻辑关联，所以教学内容是互为铺垫、相互佐证的。

比如，采用“可逆体系存在平衡”大概念教学时，利用先期学习的反映可逆反应正向进行程度的平衡常数，类比迁移至电离平衡、水解平衡和难溶电解质沉淀溶解平衡，对于理解电离常数、水解常数和离子积常数就简单明了多了。

大概念教学打破了章节、模块的界限，以知识的内在本质联系为纽带，用大概念进行统摄和引导。比如，在化学必修第一册（人教2019版，下同）第一章第二节学习“离子方程式的书写”，水和难溶物质不能拆成离子，为什么呢？大多数教师只讲书写规则，要求学生背记。而如果用“可逆体系存在平衡”大概念审视教学内容，通过提前定性地介绍弱电解质（如H2O）电离程度和难溶物质（如BaSO4）溶解程度，从而得出书写规则背后的依据，就能够更好地理解书写规则。比如，水中存在H+和OH-，是由H2O电离出来的，但含量极少;BaSO4沉淀会有极少量溶解，能产生极少量的Ba2+和SO2-4。弱电解质电离出来的离子和难溶物质所能溶解的部分电离出的离子都是极少部分，大部分仍以分子或沉淀形式存在。而离子方程式是用实际参加反应的离子来表示的，怎么能用只有极少数的离子来代表整个反应呢，故不能拆开。这样处理，不仅化解了学生的疑惑，还为后续学习弱电解质的电离平衡和难溶电解质的沉淀溶解平衡做了铺垫。

1.2 有利于知识融会贯通

采用大概念单元教学，把相关的知识内容进行整合统一，有利于形成知识体系，也有助于学生融会贯通。比如，物质的氧化性、物质的还原性、元素的性质、金属冶炼、原电池和电解池等知识内容分布在不同章节和不同模块，但都涉及到电子得失及难易程度的本质内涵，属于氧化还原反应的范畴，都隶属于“电子得失难易决定性質强弱”大概念。而“电子得失”的外观形式是“化合价升降”，因此，既可以根据“物质核心元素化合价的升降趋势”判断物质的氧化还原性，也可以根据“化合价升降多少”得出电子得失多少。当深度理解了化合价升降（表观特征）和电子得失（本质特征）的相互关系，就能够将有关氧化还原反应的应用融为一体、融会贯通。

大概念单元教学把分散的、零碎的化学知识通过横向联结而形成知识网络，这种知识与知识之间的联结通路，使得知识就像是游走的积木，在遇到不同问题时相互重组，从而获得解决问题的方案[2]。

1.3 有利于发展认识能力

化学核心素养的培养不是靠知识的灌输与堆积，而是要不断进行思维启迪与训练，最终使学生获得能够带得走的能力。以大概念为统领的单元教学，有利于学生构建简约而深刻的知识层级结构，有助于学生将结构化的化学知识转化为化学学科核心素养。

大概念既是联结零散的知识、主题、技能、策略与过程的纽带，也是新旧知识建立联结的锚点，能够极大地丰富学生的认识角度、认识路径和推理判据，从而促进学生认识能力的发展。

比如，用“物质化学性质”大概念建构SO2化学性质时，可从非金属氧化物的类别通性、价态特性（S元素的+4价为中间价态）的氧化还原性进行分析，而要验证SO2被Cl2氧化后的产物，则可用BaCl2溶液进行检验。

1.4 有助于提升应用迁移能力

有些化学大概念具有跨学科、超学科意义，具有一定的生活实用价值，不仅能够打通学科内和学科间的学习，而且还能够打通学校教育与现实世界之间的路径，有助于学生提升应用迁移能力而解决现实世界的各种问题。

比如，由“原子的最外层电子数决定元素的性质、官能团决定有机物化学性质”等抽象出来的“结构决定性质”大概念，不仅是化学学科常见的学科思想，而且还是跨学科、超学科的大概念，具有一定的哲学意义。当学生领悟了“结构决定性质”的普适意义后，在面对现实生活中具体问题时，就会从问题的微观结构进行分析和改进，从而去影响和改变宏观表象。

学生建构的大概念具有持久性，当化学经验和事实消失之后仍会存留。大概念能够协助学生认识和解决生活中遇到的各种问题，能够终身受益。

2 单元教学中大概念的架构形态

以大概念为统领的单元教学有多种架构形态，从教学内容的分布来看，可以是连续的“小单元”，如章节大概念;也可以是非连续的“大单元”，如模块大概念、跨模块大概念。确定怎样的单元架构，取决于教师对学生知识学习、思维发展和能力提升的系统考虑和期待，也依赖于教师对课程与教学内容的理解和整体把握[3]。

2.1 章节大概念

把同一章节的全部或部分内容用同一大概念进行统摄和引导，这样就形成了章节大概念。比如，必修第一册第二章第一节和第二节就可以用“物质化学性质”大概念来统领。“物质化学性质”大概念可分为类别通性、物质特性两个次级大概念，类别通性包含金属单质通性、非金属单质通性、金属氧化物通性、非金属氧化物通性、酸的通性、碱的通性以及盐的通性等基本概念。物质特性是指该物质具有不同于类别通性的化学性质，根据核心元素的价态是否变化，又分为价态视角和特性视角。比如金属单质、金属氧化物一般不与碱（如NaOH）反应，而Al、 Al2O3却能够与NaOH反应，前者Al元素的价态发生了变化，属于单质铝特性的价态视角;后者Al元素的价态没有发生变化，属于氧化铝特性的特性视角。用“物质化学性质”统领“钠及其化合物”与“氯及其化合物”单元教学的知识层级如表1。

2.2 模块大概念

把同一模块、不同章节的内容用同一大概念进行统摄和引导，这样就形成了模块大概念。比如，用“可逆体系存在平衡”大概念统领“选择性必修1第二章”与“选择性必修1第三章”单元教学的知识层级如表2。

2.3 跨模块大概念

把不同模块、不同章节的内容用同一大概念进行统摄和引导，这样就形成了跨模块大概念。比如，用“电子得失难易决定性质强弱”大概念统领物质的氧化性、物质的还原性、元素的性质、金属冶炼、原电池和电解池的知识层级如表3。

3 大概念单元教学的架构路径

根据学生的知识基礎和能力水平，将高度抽象的大概念分解为抽象程度较低的次级大概念。通过围绕大概念创设学习活动，按照不同知识内容和学习阶段来逐渐拓展认识的范围、角度和深度[4]。

3.1 选择突出单元主题的大概念

化学教材的编写遵循知识建构的逻辑顺序和学生的认知发展规律，无论是同一章节内容，还是模块内容，其彼此存在着一定的内在联系。通过分析教学内容之间的内在本质联系，找出能够统领教学内容的大概念，在教学中能够起到事半功倍之效。

3.2 确定次级大概念

由于大概念涵盖性强，涵义抽象而且缺乏教学实用性，所以，要将大概念向下延伸出次级大概念。教师要站在一定高度，对主题教学内容进行自上而下的梳理和细化，将高度抽象的大概念分解为抽象程度较低、适用范围较小的次级大概念（或概念）[5]。这样既降低了大概念的建构难度，同时，还丰富了大概念的内涵。

3.3 编写单元教学目标

站在学生学习行为的角度，以课程标准为依据，将大概念、次级大概念与课程标准进行融合，从而确定单元教学目标。

比如，“氯及其化合物”教学目标中涉及到“物质化学性质”大概念的内容有：（1）能用氧化还原反应、离子反应的观点预测并解释Cl2的化学性质，并能用化学方程式正确表达;（2）以氯及其化合物知识的学习为线索，建立含氯元素的物质间的转化关系，进一步了解研究物质的思路和方法。

3.4 创设学习活动

通过创设与大概念、次级大概念相呼应，有一定挑战性的“学习任务”和“驱动性问题”，组织学生进行实验探究、分析推理、关联概括和解释说明等学习活动[6]，藉以理解大概念的本质和丰富内涵。

比如，“氯及其化合物”学习活动中涉及“物质化学性质”大概念的驱动性问题：

问题1 ① 含有Cl元素的物质有哪些？

② 根据Cl2所属物质类别的通性，预期其化学性质。

③ FeCl3和CuCl2能用它们的金属与盐酸反应制取吗？

问题2 ① 观察氯水，判断氯水中含有哪些成分？

② 试推测氯水中可能含有哪些粒子？

③ 如何检验上述粒子？

④ 氯水能够使有色布条或品红溶液褪色，推测是哪种粒子的作用？

⑤ 如何设计实验排除Cl2使有色布条或品红溶液褪色的干扰？

问题3 ① 分析HClO为什么具有漂白性呢？

② 石蕊试液滴入新制氯水，会出现什么现象？

③ 新制氯水和久置氯水的成分有何差异？

问题4 ① 根据氯气与水的反应原理，推测氯气与NaOH能否发生反应？若反应，其产物是什么？

② 写出Cl2与Ca（OH）2反应的方程式。

③ 分析推断Ca（ClO）2的性质。

④ 漂白粉相对于新制的氯水有哪些优点？

⑤ 漂白粉漂白的原理是什么？这是属于盐的通性吗？

4 大概念单元教学的实施建议

4.1 剖析问题的本质

大概念单元教学的基础是问题的本质相同，所以，在实施大概念教学时，要引导学生分析问题的本质，只有厘清了问题的本质，才能够理解大概念的丰富内涵和应用价值。

比如，在分析氧化还原反应的本质时，借助于NaCl和HCl形成的典型案例，得出氧化还原反应的本质特征是电子转移（得失和偏移），进一步分析电子转移和化合价升降的关系，就可以直接得出化合价升降的数值等于电子转移的数目，而这就是配平氧化还原反应的理论依据。然后再通过延伸提炼，就可以得出：还原剂的还原性强弱即为失电子难易，表现为化合价升高趋势;氧化剂的氧化性强弱即为得电子难易，表现为化合价降低趋势。

4.2 大概念的抽象与演绎

采用大概念进行单元教学时，不同的教学内容存在着先后顺序，对先期出现的教学内容进行问题本质分析，然后归纳抽象出大概念的涵义，再用大概念的本质内涵去演绎后续的教学内容。这样既有利于大概念的建构与迁移，也有助于学生思维能力的提升。

无论是大概念的抽象概括，还是演绎应用，都要注重“具体—抽象—具体”思维的协同性，以提升大概念的本质性、普适性和实用性。大概念的抽象性必须以具体性作基础，还要以更广泛的具体性为归宿。大概念是从具体的事例出发，抽象出本质特征或内在联系，然后再运用到具体的同类事例中去。大概念的具体化过程，既是大概念内涵不断扩展、丰富和深入的过程，也是深度理解和掌握知识的过程。

比如，通过对“钠及其化合物”的具体学习，抽象概括出物质化学性质主要表现为类别通性和物质特性。在进行“氯及其化合物”教学时，通过创设问题情境，引导学生利用类别通性和物质特性中的价态视角对Cl2、 HClO、 Ca（ClO）2等的化学性质进行预期，并通过实验进行验证探究，从而建构氯及其化合物的性质。

4.3 提升对化学知识的认识层级

大概念单元教学的实施，依赖于教师对学科知识本质的把握，以及对学生知识理解、思维发展和能力培养的期待[7]。大概念单元教学对于化学教师的知识体系和认识高度都提出了挑战，而每位教师都是根据自身对大概念的理解来引导学生进行知识建构的，因此，教师要加强自身化学专业素养建设，完善自身的知识结构和认识深度，这样才能够提升大概念单元教学的高度。

4.4 对问题进行铺垫和启发

大概念教学对于学生抽象思维能力和整合重组能力提出了较高要求，对于基础和能力较弱的学生来讲，难度比较大，尤其是要将不同章节、不同模块的内容进行整合统一。因此，教师在创设学习活动时要降低问题的坡度，通过对问题进行铺垫和启发，从而引导学生循序渐进地建构大概念。

学生的思维特点往往是点状的、不连续的，如果一味地用抽象的大概念进行迁移，就会无形中增加学生的理解难度和接受障碍。因此，教师要根据知识内容的特点，对于具体的物质、反应和事实，采用类比的思维方式则更容易建构。

参考文献：

[1][2]李刚，吕立杰. 大概念课程设计：指向学科核心素养落实的课程架构[J]. 教育发展研究，2018，（15～16）：35～42.

[3][4][6][7]何彩霞. 化学学科核心素养导向的大概念单元教学探讨[J]. 化学教学，2019，（11）：44～48.

[5]孙国辉，徐洁. 基于化学学科理解的学科大概念统领主题教学的探索[J]. 吉林教育，2020，（7～8）：13～17.