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初中化学新课程“物质的性质与应用”学习主题大概念体系与核心素养
摘要:2022年版《义务教育化学课程标准》针对之前教学的弊端,聚焦中国学生发展核心素养,将初中化学课程设置为五个学习主题并分别给出一个主题大概念,但每个主题内容容量大、主题大概念概括程度高,使得大概念统领的单元教学不具有实际可操作性,基于此,本文将“物质的性质与应用”学习主题划分成几个适当的教学单元,提炼了相应的单元大概念,梳理出教学单元的知识结构和与之关联的可以发展的核心素养,为真正落实大概念统领的单元整体教学作了基础性的准备。
关键词:初中化学 教学单元 物质的性质与应用 单元大概念 核心素养 关联
2022年版《义务教育化学课程标准》(以下简称“《新课标》”)提出“构建大概念统领的化学课程内容体系”、“充分发挥大概念对实现知识的结构化和素养化的功能价值”的课程理念,将初中化学课程设置为五个学习主题,并分别给出了主题大概念,建议教师应注重基于大概念来组织单元教学内容,发挥大概念的统摄作用。
但《新课标》中提出的每个学习主题包含的内容容量大和主题大概念概括程度高,使得它们适切性不强,远未达到教学的要求,不具有实际可操作性,因而在教学实践中难以落实。为此,笔者将《新课标》中每一学习主题的内容根据课程的整体性、教学内容的本质联系以及学生情况等方面进行适当的重整优化,组成教学单元,通过单独或综合运用“自上而下地解构细化已有的学科和主题大概念”、“依据课程标准提取提炼”、“对教材知识进行学科理解提炼或自下而上地归类概括”等方法提炼出每个单元主要的单元大概念,并着重梳理了它们包含的知识结构和与之关联的可以发展的核心素养,从大概念、核心概念、一般概念和事实性知识的概念层级结构出发解析单元内容体系与逻辑。以下是“2.物质的性质与应用”学习主题的划分、梳理与解析。
“物质的性质与应用”学习主题属于化学知识主题,是化学科学三大重要研究领域学习主题之一,《课程标准》用了“物质的多样性”大概念统领。涉及的对象为化学研究的主体——元素化合物,内容广泛,而“物质的多样性”又体现在物质种类、物质性质、物质用途等方面,且每个方面都有各自的大概念,故本主题的单元划分按照两个标准作了两种划分法,一是按关联的元素化合物组合的不同,划分出“常见的气体”“水和溶液”“金属与金属矿物”“常见的酸、碱、盐”四个单元,另一是按物质的多样性的外延不同,划分成“物质类别多样性”“物质性质多样性”“物质用途多样性”三个单元,这两种划分法得到的不同单元的内容当然都有交叉,前四单元各自的多样性体现着后三单元,后三单元又分别散见于前四单元,以前四单元为基础。因教材是以各元素化合物为主体编写,物质类别、性质、用途是包含嵌入其中的,故实际教学时,适宜以第一种划分法开展,而将第二种划分法作为第一种教后的专题复习进行。
以下就两种划分单元分别予以阐述,为避免重复繁琐,第一种划分法的前四单元只着重阐述本单元特有的其他大概念,后三单元包含的大概念,在前四单元就只列出而不再阐述了。
一、按相关联的元素化合物组合的不同划分
空气、氧气、二氧化碳和一氧化碳因都是常见的与人生命活动息息相关的气体而集合为“常见的气体”单元,根据它们存在于自然界且循环转化、与人生命活动息息相关、属于气体的特性,并结合课程标准的相关表述提炼得到“天然物质转化与平衡”大概念,综合制取几种气体时试剂、装置、收集方法的选择还可提炼概括出“性质决定制法”大概念。
对于“碳和碳的氧化物”单元,提炼多样的碳单质和碳的氧化物的理化性质、结构、用途及它们内在的关联背后遵循的规律,很容易得到“物质的多样性”“结构决定性质”“性质决定用途”大概念;根据碳单质及其化合物的相互转化关系还可自下而上提炼出“在一定条件下含有同一元素的各类物质可以相互转化”大概念,这是由事实性知识提炼大概念和发挥大概念认识和迁移应用的素养功能的很好的典型的单元。
水具有很好的溶解性能,而中学化学中的溶液都以水为溶剂,故将水和溶液合为同一单元,通过对跨学科大概念“尺度与比例”的降维解读结合对有关溶液概念的理解概括抽提得到“分散及其尺度、比例、限度”大概念;对物质普遍适用的“结构决定性质”当然适用于本单元的溶液、悬浊液、乳浊液,故也是本单元的一个大概念,但适用本单元的具体涵义为“混合物(分散系)中粒子的大小、含量、相互作用会影响混合物的宏观状态与性质”、“物质的组成、结构、微粒间相互作用以及微粒运动等影响物质的溶解性”两方面;水和溶液在生活和生产中有着广泛应用,但淡水资源有限,再结合其他资源的共同点,还可提炼出“资源有用但有限”大概念。
根据对单元内物质的共同属性和特性自下而上的抽提结合对相关上位大概念的分解或派生,“金属与金属矿物”单元涉及金属矿物资源和金属材料,具体到材料,“性质”应特异化成了“性能”,而限于初中学段知识和学业进阶水平,材料结构对性能的影响不作讨论,因而由“物质的组成与结构决定性质,性质决定用途”学科大概念可自上而下分解派生出适合本单元的大概念“材料的组成影响性能,性能决定用途”,即“材料的元素(物质成分)种类和含量影响决定着它的性能(性质和能力),性能又决定着其用途”。金属活动性、金属能否与酸反应置换氢气、金属之间能否置换,背后都有一个共同规律决定,由这些自下而上抽提概括可得到“强制弱”大概念,即“氧化还原反应只有氧化性或还原性强的制弱的,而不能相反”。
“常见的酸、碱、盐”单元中酸、碱、盐的性质都是典型的“组成有相同,则性质就有相似、有通性”,且含相同成分的酸、碱、盐相互间还可通过复分解等反应进行转化,根据这些自下而上抽提便可得“同类物质组成有相同点、性质有相似性”“在一定条件下含有同一元素的各类物质可以相互转化”大概念,此大概念蕴含着“按类由一及类”研究和学习物质性质的一般思路与方法,从而具有很好的认识功能和迁移应用的素养功能。
以上各单元的知识结构和关联的核心素养见下图一。
二、按物质的多样性的外延不同划分
对于第二种划分法的三个单元的大概念,都可以抽象概括具体的元素化合物的事实性知识自下而上提炼得到,由多种多样的物质种类可得“物质可依据组成和性质分为不同的类别”,根据以上物质的性质及与组成、结构的关系可得“物质具有独特的物理性质和化学性质,同类物质性质具有相似性”“物质的组成与结构决定性质,材料的组成、结构等决定性能”大概念,根据以上物质的用途及与性质的关系可得“物质具有广泛的应用价值”“物质的性质决定用途,材料的性能决定用途”大概念,它们的内涵都比较浅显和明了,这类不再赘述。这些大概念源于所有的元素化合物,故每个单元及大概念的具体事实性知识分别就是课程中所有元素化合物的种类、性质、组成、结构和用途及内在相互关系。三个单元的知识结构和关联的核心素养见下图二。
三、“物质的性质与应用”学习主题大概念体系
由以上分析、提炼和梳理,可得到《新课标》第2学习主题的大概念体系如下图三:
图三 2022年版《义务教育化学课程标准》“物质的性质与应用”学习主题的大概念体系
学习时,这些大概念就像多个“固着点”构成了一种结构性框架,不断吸纳、聚焦和处理具体的信息和事实,学习者在抽象的大概念与事实之间穿行,大概念与事实相互解释、相互验证,从而达到深度理解、建构化学观念、认识化学科学本质、结构化化学知识,因此,能教会学生认识化学物质世界的本事。当学生像专家一样头脑中储存的是具有概括性、解释性的大概念框架,在面临新问题、新情境的时候,就可以被灵活提取、迁移应用,形成问题解决的本事和创新的本事,因而又能真正发展学生的核心素养。
能有如此独特、重大的作用和深远的意义,当然有必要为大概念的提炼梳理和大概念统领的教学而尝试和努力。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部;义务教育化学课程标准(2022年版);北京师范大学出版社
[2]周玉芝;核心素养导向的初中化学单元教学设计:基于大概念[J];基础教育课程,2019年18期
[3]何香;基于大概念的初中化学单元教学案例研究[J];化学教育(中英文),2022年17期
[4]郑长龙;大概念的内涵解析及大概念教学设计与实施策略[J];化学教育(中英文),2022年13期