大概念引领下的化学单元整体教学实践

袁红霞

摘   要：定量计算是初中化学学习的重点也是难点，运用大概念引领进行单元整体教学的设计，能够将散乱无序的概念和知识结构化，经过系统整合、深度加工的思维过程，建立运用化学学科思想解决问题的思路方法，进而促进高级思维的形成，发展学生的核心素养。

关键词：大概念;定量计算;单元整体教学

1  大概念

在课程与教学领域，为解决学生知识零散、记忆事实、缺乏深刻理解等“表层学习”问题，国外学者提出大概念的教育主张，英文Big Idea，也有学者将其翻译为大观念[ 1 ]。埃里克森认为大概念是指向学科中的核心概念，是基于事实基础上抽象出来的深层次的、可迁移的概念[ 2 ]。大概念的主要特征有：能反映学科的主要观点和思维方式，能统摄或包含大量的学科知识，具有普遍性和广泛的解释力，具有持久的可迁移应用价值[ 3 ]。本研究尝试运用大概念引领，将初中阶段涉及定量计算的内容进行整体梳理和规划，组建成单元整体实施教学，以期让学生理清众多概念并建立概念之间关联的思维模型，突破定量计算学习的难点。

2  教学中定量计算存在的问题

定量计算模块一直是化学学习的难点，但初中化学对定量计算的要求不高。在福建中考中，集中考察定量计算的题目是“利用化学方程式的计算”，也被教师称为是最容易拿分的题型。在今年福建中考题中的很简单的计算题作答中，暴露出了学生很大的问题，原试题与学生典型错误如表1所示。在该题中由于“7150灭火剂”的化学式比较复杂，中考命题人员为了降低学生的计算量，直接给出该物质对应的相对分子质量，没想到却成了很多优生的做题陷阱，非常多学生计算时忘记乘于前面的化学计量数。中考后访谈学生时，他们大多数反映是忘记乘了化学计量数或者粗心没看到化学计量数。但是事实并非如此，当具体问到学生相对原子质量概念、相对分子质量的算法、化学方程式中前面的化学计量数的含义、化学方程式中宏观和微观含义关联的时候，学生对概念界定和概念间关系表述不清。可见做错题目的根本原因是无法准确地理解概念以及概念之间的整体联系，不能灵活地转换“宏观-微观-符号”三重表征，对计算题的理解只停留在套用阶段，没有深度的理解化学方程式用于计算的真正内涵。

3  大概念引领下的单元整体教学的实施

3.1  确定单元学习主题

本研究选择定量观、转化观和元素观作为大概念来引领教学，整合人教版初中化学阶段涉及到定量计算的三个教材单元中的内容，具体的单元整体重构见表2。本单元重构的主要变化是将“相对原子质量”的知识学习和“有关相对分子质量的计算”结合在一起。因为“相对原子质量”的知识其实是整个定量学习的支撑点，所有的宏微转换的计算都是以相对原子质量为基础的，整合后更有利于学生知识的结构化和系统化，更有利于学生建构学科大概念。

3.2  确定大概念统领下的单元知识结构层级图

在初中化学定量计算中，涉及到的概念非常多，包括宏观的元素、物质、微观的原子、分子以及符号表征中的元素符号、化学式、化学方程式，对化学方程式含义和质量守恒定律的宏观、微观层面的理解等等。要求学生能够灵活地在三重表征中转换，并且对每个概念准确理解才能解决问题。本单元拟制定的大概念层级关系如图1所示。

3.3  大概念引领下的“定量计算”单元学习目标

依据课程标准要求，确立单元学习目标见表3。

3.4  定量计算单元学习目标达成策略

（1）运用前诊和后测诊断学生学习情况，在最近发展区实施教学和检测教学成果

前诊主要用于学情分析，例如测试学生学习“相对原子质量”之前，对原子质量的感知，分子和原子联系以及质量关系的认识。访谈的问题可以为“①你认为原子有多小？它的真实质量数量级有多少？如何比较不同原子的质量？②真实质量方便计算吗？你有解决办法吗？③分子和原子有什么联系？水分子的质量怎么用对应的原子质量表示？”

后测主要用于诊断学生的掌握情况，对具体认知诊断题目的作答情况分析可以更好地评价课堂教学，也可以为后续的教学提供学情分析。例如“相对原子质量”的后测题目可以设计为：①已知某原子的实际质量为N g，已知C-12原子的质量为M g，则该原子的相对原子质量为           。②相对原子质量为什么在数值上约等于质子数加中子数？③已知某氧原子的相对原子质量为16，某硫原子的相对原子质量为32。如果该氧原子的质量为m。则该硫原子的质量为            。④N（NO2）3是科学家2011年发现的一种新型火箭燃料。试计算：2N（NO2）3的相对分子质量。

（2）体验科学家的思维，建立对学科概念的深度理解

只有让学生体会科学家遇到的实际困难，学生才会真实地走进历史世界，感受科学家的思维过程、遇到的困难和解决问题的意义。例如“相对原子质量”的学习中，原子质量小造成的一些复杂计算，应让学生自己计算去感受到底有多繁琐，自己寻求解决策略。学习了科学家定义的相对原子质量的算法后，可以让学生再进行计算相对原子质量与质子数和中子数之间的关系，学生计算后发现质子和中子的相对质量约等于相应粒子的数目。从而发现了 “相对原子质量=质子数+中子数”这一重要结论，学生更加体会到科学家的智慧，相对原子质量算法的巧妙之处，也体会到化学学科的魅力。

（3）巧设驱动性问题链，外显“宏观-微观-符号”三重表征解决问题

在教学中设置驱动性问题链引发学生的思考，有意识地引导学生将“宏观-微观-符号”三重表征外显化，能够更好地理解和应用概念。关于“元素质量比和元素质量分数”的教学设计以“水”为载体如表4所示。

（4）创设真实问题情境，发挥实验的教学功能

定量计算本来就是难点，教学中又经常完全没有实验和情境，一味让学生练题，学生普遍感觉枯燥乏味。在教学中创设真实的情境，将实验和计算融为一体让学生认识到定量研究对解决问题和化学发展的意义，能有效增强学生对化学计算学习的兴趣。例如在“利用化学方程式的简单计算”教学中，教师可以向学生提出问题“我们今天再来实验室利用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，需要收集两瓶氧气，每个集气瓶的体积250 ml（已知氧气的密度为1.40 g·L-1），那么应该取用多少药品才能既不浪费又能够获取足够多的氧气呢？”在解决实际问题的过程中，既运用了化学方程式中反应物和生成物之间的质量关系，又培养了学生对计算深层次的理解，即运用定量计算可以节约资源和减少污染。在这个过程中学生既感受到科学的严谨，又感受到定量计算的价值。

4  结语

大概念引领的单元整体教学理念引入后，得到了广大学者和一线教师的广泛关注。大概念引领下的单元整体教学要求教师整体地思考和分析教学内容和目标，可以有效培育学生高阶思维，发展学生的核心素养。但本课题研究也只是完成第一轮的设计和实施，还存在着一些不足，还需要根据实际再次修正后实践。例如在“利用化学方程式计算”的教学中，存在计算和实验操作需要同时在课堂中完成，虽然解决了实际问题，但是学生的计算题型训练广度不够。希望通过分析和总结不足，再进行改进完善下一轮的教学，让大概念的教学发挥更好的作用。

参考文献：

[1] 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）：35-42.

[2] Erickson H L. Stirring the Head， Heart， and Soul： Redefining Curriculum and Instruction[M]. Corwin Press， 1995：221.

[3] 何彩霞.化學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.