以大概念統領設計義務教育化學課程內容

吳星

摘要： 構建大概念統領的化學課程內容體系，基于大概念組織化學主題單元教學，是《義務教育化學課程標準（2022年版）》的重大創新。就構建大概念統領的化學課程內容提出的背景，化學學科大概念、化學主題大概念和化學單元大概念之間的關系，化學課堂教學中如何幫助學生學習并形成化學大概念等問題展開討論。

關鍵詞： 初中化學； 大概念； 課程內容； 課堂教學

文章編號： 1005-6629（2022）11-0003-06

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

《義務教育課程方案（2022年版）》提出優化課程內容結構的要求：以習近平新時代中國特色社會主義思想為統領，基于核心素養發展要求，遴選重要觀念、主題內容和基礎知識，設計課程內容，增強內容與育人目標的聯系，優化內容組織形式［1］?！读x務教育化學課程標準（2022年版）》針對課程內容的設計提出：通過注重學科內的融合及學科間聯系，明確學習主題，凝練大概念，反映核心素養在各學習主題下的特質化內容要求［2］。以大概念為統領構建化學課程內容體系，基于大概念組織化學主題單元教學，成了義務教育化學課程改革的必然要求，也是值得廣大化學教育工作者深入研究和實踐的重要課題。

1 建構大概念統領化學課程內容的背景

隨著以信息技術為代表的人類技術進步呈指數形式增長，科技創新推動著社會變遷。在信息雪崩的時代，知識不僅多而且增長快，知識總量激增，已有知識貶值速度加快，學校里的課程越來越難以承載不斷增長的知識，初中生無法像學科專家那樣掌握淵博的學科知識，學生無法也沒有必要掌握無法窮盡的具體事實性知識。而全社會對義務教育階段學生減負的呼聲不斷增大，中共中央辦公廳、國務院辦公廳也頒發了《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》。如何通過課程設計讓學生學會學習，掌握認識和理解世界的方法，而不是一味強調學習知識的多少，這是基礎教育課程改革迫切需要解決的問題。

當前我國的義務教育化學課堂教學，雖然進行著倡導以科學探究為主的多樣化的學習方式的教學改革，但學生在化學學習中的“散、多、淺”的問題仍然非常突出。所謂“散”是在強烈的“知識情結”下，學生很少能在一個連續整體中去建構化學知識，所學化學知識龐雜而零散。所謂“多”是在化學事實性知識的學習中，一是“講系統”，只要討論到教材中所涉及的典型物質，都是將物理性質、化學性質、物質制備、物質應用等進行全面講解并要求學生記憶；二是“做加法”，從不放過教材、教輔、作業和考題中出現過的“新”知識。所謂“淺”是由于無法建構系統知識，學生只能表面化理解化學，學生所學習的只是符號化、形式化的下位化學知識，很難理解化學知識背后所蘊含的邏輯根據、思想方法和價值意義。正是學生化學學習中的上述三個問題，共同導致了一個嚴重的結果：學生通過機械記識學到太多無意義的“死知識”，在解決情境問題時難以遷移運用自己所獲得的知識。如何讓學生在化學學習中學到“帶得走、用得上、能遷移、有價值”的知識，是廣大化學教育工作者一直努力解決的問題。

《義務教育化學課程標準（2022年版）》基于黨的教育方針，落實立德樹人的根本任務和發展學生核心素養的需求，凝練了由“化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態度和責任”等方面組成的、相互聯系的化學課程培養的核心素養體系，并基于化學課程所培養的核心素養體系制定了包括“形成化學觀念，解決實際問題”“發展科學思維，強化創新意識”“經歷科學探究，增強實踐能力”“養成科學態度，具有責任擔當”的課程目標。如何組織和設計初中化學課程內容，使學生能夠通過初中化學課程的學習，在“觀念、思維、實踐、價值觀”等方面達成課程標準所要求的學業成就？這是義務教育化學課程標準修訂過程中，必須重點解決的問題。

當前教育界和科學界的許多專家學者就明確提出，義務教育階段要重視讓學生學習科學觀念、大概念、核心知識，讓學生能遷移應用結構化知識解決實際問題。周光召在為《科學教育的原則和大概念》一書所作的序言中指出：科學教育不應該傳授給孩子支離破碎、脫離生活的抽象理論和事實，而是應當慎重選擇一些重要的科學觀念，用恰當生動的方法幫助孩子們建立一個完整的對世界的理解。韋鈺也在“以大概念的理念進行科學教育”一文中指出：“科學教育不是給學生講授一些零碎的、不連貫的知識片段和堆積在一起的科學定律，而是需要圍繞涉及重要科學領域的有結構、有聯系的科學核心概念和模型——大概念來進行學習?！保?］

《義務教育化學課程標準（2022年版）》提出的“構建大概念統領的化學課程內容體系”的課程理念，就是在這樣的背景下產生的。

2 理解義務教育化學大概念

2.1 大概念的內涵和類型

大概念（Big Ideas）研究起源于美國教育研究領域［4，5］，布魯納在對教育過程討論時指出，要使學生理解學科的基本結構，學習這種基本結構就是學習事物之間是怎樣相互關聯起來的。掌握事物的基本結構，有助于學生解決課堂內外所遇到的各類問題。在隨后的大概念研究中，學者們從不同視角對大概念進行了界定性表述。如，克拉克認為觀念是理解和聯結小觀念的大概念（大概念等同于觀念）；奧爾森認為大概念是在忘記具體的經驗和事實之后還能夠長久保留的中心概念，是學生可帶走的信息；埃里克森認為大概念是指向學科中的核心概念，是基于事實基礎上抽象出來的深層次的、可遷移的概念；溫·哈倫認為大概念是能用于解釋和預測較大范圍內物體與現象的概念；等等。這就導致在當今文獻中，經常會見到大概念、核心概念、基本概念、中心概念、重要概念甚至學科觀念并存和混用的現象。但學者們都認同，大概念具有中心性、概括性、統攝性、可持久性、可遷移性等特征。

由于大概念具有復雜內涵和多維結構，不少學者從不同視角提出教育中對大概念分類的方法［5］?？死锼固崮恰げ槟乖谘芯縎TEM的大概念時，將大概念分為內容大概念和過程大概念兩種類別；2009年哈倫等科學家發表了《科學教育的原則和大概念》報告，提出了科學教育中的大概念體系，該報告明確提出了基礎教育階段應該學習的科學大概念，并將其分為科學內容大概念和科學本身大概念；李松林從大概念的層次性視角將大概念分為學科單元大概念、學科內大概念和學科間大概念，從認識論、方法論和價值論視角將大概念分為結論與結果類大概念、方法與思想類大概念和作用與價值類大概念。德榮以化學學科為例，從化學知識、化學史和化學社會學三個方面分析了化學大概念的內涵，從化學知識角度來看，化學是用于描述、解釋和預測化學現象的學科，從化學史角度來看，化學學科是通過化學家的積極努力而不斷發展起來的，要學習如何在社會歷史環境中發展化學知識；從化學社會學角度來看，化學是在個人和社會層面起重要作用的科學，要學習和理解社會科學問題和相關問題。根據德榮的觀念，化學大概念應包含知識、方法和價值等內涵。

2.2 化學學科大概念

化學學科大概念是大概念理念在化學學科體系結構中的特殊表達?；瘜W學科大概念是以化學家為代表的學術共同體，在認識和研究物質世界過程中逐漸積淀和凝練形成的、反映化學科學本質的思想和觀念（從學科視角出發，化學學科大概念與化學學科觀念本質上是一致的）?；瘜W學科大概念是對化學學科本源問題的基本認識，具有普遍基礎性、高度概括性、廣泛聯系性和最強解釋性；化學學科大概念處于化學學科結構的中心位置，有限的化學學科大概念集中體現了化學的結構特征，大概念之間通過相互交織聯結，共同構成了化學學科的整體結構。由于化學科學是不斷發展的，因而化學大概念也在不斷發展中。

化學學科大概念是能反映化學本質的思想和觀念，但由于建構和理解的視角存在差異，就必然存在對化學學科大概念的內涵和結構的不同表達。但絕大多數學者支持這樣的觀念，認為化學大概念既代表了化學學科知識體系中處于核心地位的概念和原理，又反映了人類在認識和改造物質世界時所運用的最基本的化學科學方法，還體現了化學科學服務于人類社會發展的價值追求——科學態度和社會責任。因而對化學學科大概念的內涵的系統闡述，應從基本知識、基本思想方法和作用與價值等方面進行。上述觀念可以簡單表達為：任何一個化學學科大概念，都有知識、方法和價值維度的內涵和功能。

參照美國加利福尼亞州出版的“科學框架”（Science Framework for California Public School）、哈倫的《科學教育的原則和大概念》中提煉的科學觀念，本文認為，化學學科大概念可描述如下。

“物質組成與結構”大概念：多樣化的物質都是由微粒構成、元素組成的，可從組成元素和構成微粒的視角對物質進行分類；原子是構成物質的基本微粒，微粒具有一定的結構、微粒間存在相互作用和一定的空間排列方式；物質的組成和結構與物質的性質存在著必然的聯系，物質結構決定物質性質?；趯嶒灥淖C據推理和模型建構是研究物質結構和組成的常用方法。對物質組成和結構的深入探索有助于人類發現物質的新性質和創造具有預期性質的新物質，以服務于人類生活和社會發展。

“物質變化與轉化”大概念：在一定條件下物質能發生化學變化，化學變化有新物質生成；化學變化的本質是化學鍵的斷裂和形成、原子的重新組合，可以從微觀視角解釋化學變化；化學變化經歷變化過程并遵循一定的規律，化學變化的速率和限度是可調控的。實驗探究與實踐是認識和研究物質化學變化的最常用方法。利用化學變化轉化和創造物質，以滿足人類生產生活的需要，推動現代社會文明和科技的進步。

“物質性質與應用”大概念：物質具有獨特的性質，同一類物質具有相似的性質，可以從構成物質的微粒、微粒間作用力和微粒在空間的排列等視角解釋和預測物質的性質；物質具有廣泛的用途，物質的應用都是物質性質的應用，物質的性質決定物質的用途。觀察和實驗是揭示物質性質的常用方法。物質的應用特別是具有獨特性質的新物質的應用，使人類生活的各個方面發生顯著的變化，促進了人類社會可持續發展，需要在人類安全、環境影響、道德、倫理等方面做出判斷。

“物質變化與能量”大概念：物質都具有能量，物質及其變化都會朝著能量最低狀態發展；化學變化所伴隨的能量變化遵循能量守恒定律，通過化學變化可實現不同形式的能量轉化。通過化學實驗可定量測定化學變化中的能量變化，利用化學變化有效實現能量轉化需要化學科學技術的支持。通過化學變化貯存或釋放能量可幫助人類應對能源危機，促進新能源開發和應用的發展。

2.3 化學主題大概念

教育領域所說大概念是課程中最精華、最有價值的學科內容，是正確的自然觀和世界觀在教育中的具體展現。每一個“學科大概念”都能貫穿于學科課程的全部、能夠被學生接受、理解和遷移應用，并在理解的基礎上保持較長時間，為數不多的學科“大概念”就可以構成課程整體框架，用“大概念”來構建基礎教育課程已經成為當代課程內容設計的重要特點和標志［6～8］。

《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》對課程內容的設計提出的要求是：進一步精選學科內容，重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實［9］。雖然構建化學學科大概念統領的化學課程內容體系，能使化學課程內容結構化，但學生的化學學習都是在一定的情境中發生的，學生學習和形成高度抽象的化學學科大概念，需要經過一定量的事實性知識、一般概念等的學習過程，作為學生學習化學的課程內容，就必須將化學學科大概念與學習主題引領的情境化課程內容融合。

從本體論、認識論和價值論視角分析化學本源，化學主題包括化學知識主題、化學方法主題和化學價值主題。主題引領的情境化化學課程內容設計，就是在化學學科大概念統攝的結構化化學課程內容的基礎上，結合化學學科主題、學生的認知發展規律和學生核心素養發展的需求，設計化學課程學習主題（見表1）。

《義務教育化學課程標準（2022年版）》在“課程理念”“課程內容”“教學建議”等部分給出了建構大概念統領的化學課程內容體系的說明（見表2）。

分析表2對大概念的相關表述發現，課程標準將大概念分成了不同層次?！按蟾拍罘从硨W科本質，具有高度概括性、統攝性和遷移應用價值”“構建大概念統領的化學課程內容體系”“圍繞大概念構建學習主題的內容結構”講的是第一層次——化學學科大概念；“明確學習主題，凝練大概念”“結合學習主題特點，明確大概念及其具體內涵要求”講的是第二層次——化學主題大概念；“注重基于大概念來組織單元教學內容，發揮大概念的統攝作用”講的是第三層次——化學單元大概念。因此，《義務教育化學課程標準（2022年版）》中的“化學科學本質”“物質的多樣性”“物質的組成”“物質的變化與轉化”“化學與可持續發展”等大概念，可以理解為初中化學主題大概念。

由于不同學段化學課程學習主題內容的不同，導致不同學段學生所學習的化學主題大概念的內涵和要求存在差異。例如，“物質結構與性質之間存在著必然的聯系，物質結構決定物質性質”是化學學科大概念，在義務教育化學課程中，要求學生學習基于元素、分子、原子認識物質及其變化的視角，建立認識物質的宏觀和微觀視角之間的關聯，知道物質的性質與組成、結構有關，在學業質量標準中要求學生“能舉例說明物質組成、性質和用途的關系”；在普通高中化學課程中，要求學生通過學習，初步認識物質結構與性質之間的關系，知道物質結構的研究有助于發現具有預期性質的新物質，在學業質量標準中要求學生“能說明構成物質的微粒、官能團、微粒間作用力的差異對物質性質的影響，能根據物質的類別、組成、微粒的結構、微粒間作用力等說明或預測物質的性質，評估所做說明或預測的合理性”。

綜上所述，化學主題大概念是化學學科大概念與課程學習主題內容結合的產物，是化學學科大概念在不同學段化學課程學習主題內容維度的特殊表達，是從屬于化學學科大概念的次級大概念?；瘜W主題大概念是學生化學學習的重要內容，也是發展學生核心素養的重要基礎。

2.4 化學單元大概念

學生化學大概念的學習和形成離不開化學課程教學，化學教學要改變學生組裝式化學知識學習，就必須基于大概念組織單元教學內容，發揮大概念的統攝作用，促進學生進行整體建構式學習。由于無論是基于課程標準所編寫的化學教材，還是實際教學中的單元整體教學，都不是以課程標準中的學習主題內容為架構和順序進行的。從大概念視角分析，教學實踐中的“化學科學—化學課程主題內容—化學單元教學內容”的轉變，一定會產生“化學學科大概念—化學主題大概念—化學單元大概念”的演化。

化學單元教學內容通常具有綜合性和結構化的特點，任何一個單元整體教學內容，都會聚焦多于一個的化學基本問題，學生通過單元整體內容的學習，都會在化學知識、方法和價值等方面得到發展。因而化學單元大概念在主要圍繞某一化學主題大概念的基礎上，會涉及多個化學主題大概念，化學單元大概念需要經過化學學科大概念、化學主題大概念和化學單元整體教學內容相融合的凝練過程。

化學單元教學內容包括一定量的化學事實性知識，學生在進行單元整體學習時，在教師的引導下通過觀察和實驗探究等手段，獲取化學事實性知識，通過分析、推理等方法形成一般概念，再通過理性分析建立一般概念之間的聯系，通過抽象、概括形成化學單元大概念，并運用所理解的化學單元大概念，通過演繹、遷移應用等方法，解釋生活中的現象和解決與化學相關的實際問題。因而化學單元大概念的學習和形成離不開化學事實性知識、一般概念等化學基礎知識的學習，離不開通過觀察和實驗探究化學現象和事實，離不開分析、推理、抽象、概括、演繹、遷移等思維方法運用。

例如，《義務教育化學課程標準（2022年版）》中將“物質的性質與應用”設計為一個學習主題，該化學主題大概念標識為“物質多樣性”，可概括為：物質具有多樣性，物質既有天然存在的也有人工創造的；物質具有獨特的物理性質和化學性質，依據物質的組成和性質可對物質進行分類，同類物質在性質上具有一定的相似性；物質具有廣泛的應用價值，物質的性質決定物質的用途?！八腿芤骸睂儆凇拔镔|的性質與應用”學習主題，由于初中化學課程中主要討論水溶液，水之所以具有廣泛的應用是由于水具有很強的溶解物質的能力，水容易被污染也是由于其很強的溶解物質的能力。因而“水和溶液”可作為整體內容進行單元教學。在“水和溶液”單元教學中，需要回答下列問題：“人類是如何認識水的組成的，水的廣泛應用與水的哪些性質有關？”“物質溶解的本質是什么？如何從溶液的組成分析溶液性質？”“如何通過實驗探究物質溶解的影響因素和定量測定物質的溶解能力？”“如何從溶解和溶液視角認識水的凈化和水資源保護？”等等。在探究解決上述問題過程中，可以形成“水和溶液”單元大概念：物質的溶解是構成物質的分子或離子在溶劑中均勻分散的過程，物質在一定量溶劑中的溶解是有限度的；溶液的組成決定溶液的性質，實驗是探究影響物質溶解的因素、溶液組成和性質的常用方法；水和溶液在生活和生產中有著廣泛應用，需要增強節約用水和保護水資源的意識。

因而，化學單元大概念是化學學科大概念、主題大概念與單元教學內容結合的產物，是化學學科大概念的次級大概念?；瘜W單元大概念是學生進行單元整體學習的重要內容，也是學生形成和運用化學學科大概念的最基礎內容。

3 基于大概念組織初中化學單元教學

《義務教育化學課程標準（2022年版）》在教學建議中指出：大概念能夠幫助學生建構化學觀念，形成化學學科思維方式和方法，樹立正確的價值觀。應注重基于大概念組織單元教學內容，發揮大概念的統攝作用。

基于大概念組織初中化學單元教學，首先需要凝練化學單元大概念。由碎片化的課時教學走向單元整體教學的目的之一就是讓學生學習結構化的知識，初中化學單元教學就是將具有結構系統的化學知識、具有整體情境的化學事實，建構成一個模塊，讓學生從整體視角進行探究，在化學知識、思想方法和價值觀等多方面獲得發展。初中化學課程標準中的5個學習主題，根據教學需要可以劃分成若干化學單元，每一個單元都可以結合單元教學內容、化學觀念（化學學科大概念）、化學學習主題大概念和化學學業質量標準要求，從知識、方法和價值維度，凝練該單元大概念。

化學大概念的學習是有進階的。課程標準中的一個化學學習主題可以劃分成多個化學單元教學內容，單元與單元之間既相對獨立又相互聯系，具有一定的邏輯結構和學習順序［10］。隨著單元教學的進行，學生所學化學事實性知識和一般化學概念不斷增加，所凝練的化學單元大概念內容的豐富性、綜合性和概括性不斷增加。如課程標準中的學習主題3“物質的組成和結構”可以劃分成“探究物質成分、物質組成的表示”兩個單元，也可以劃分成“構成物質的微粒、物質組成探究、物質組成的表示”3個單元，通過該主題內容的學習，學生應形成這樣的化學大概念：物質是由微粒構成的、元素組成的，可以從元素和微粒的視角認識物質的組成；通過實驗探究和模型建構等方法探索物質的結構和組成，用化學符號表示物質的組成；物質的性質與物質的結構、組成有關，可以從微粒（微觀）與元素（宏觀）融合的視角探析物質的性質；物質成分的認識對創造和利用物質為生產和生活服務具有重要作用。上述化學大概念并非通過“物質的組成和結構”學習主題的某一單元學習就能形成的，也并非是本主題內容學完后就能達到較高水平的，這需要以前置單元學習為基礎，以后置單元學習為實踐應用，在初中化學整體課程學習中不斷加深理解。

基于大概念組織初中化學單元教學，需要實施情境問題解決教學。情境問題解決在發展學生核心素養中具有重要作用，這是因為化學課程所培養的核心素養需要在與化學相關的情境問題解決中培養，學生的化學課程所培養的核心素養情況需要在與化學相關的情境問題解決中測量和評價，化學科學的實踐和應用價值需要在與化學相關的情境中體現，學生的核心價值觀也根植于情境。學生在探索解決與化學單元教學內容相關的生產生活或學習探索情境問題中，學習、理解并應用化學單元大概念，是基于大概念的初中化學單元教學的重要途徑。例如“鐵和金屬材料”單元教學中，我國古代和建國后冶金工業的成就，鐵的銹蝕、防腐和廢舊鐵制品的回收，我國在金屬材料領域的成就，鐵粉、鋼鐵材料在生產和生活中的應用等，都是很好的情境，都能引導學生在情境中發現和提出問題，通過實驗和探究解決問題，在解決問題中形成正確的價值觀和對化學應用價值的認識。

基于大概念組織初中化學單元教學，還需要落實“教、學、評”一體化的教學理念?！敖?、學、評”一體化就是要以學生的學為中心，將教師的教、學生的學和對教與學的評價有機融合于單元教學的始終，以教導學、以評促學，合力發展學生的核心素養?；诖蟾拍畹某踔谢瘜W單元教學要在教學目標上體現對大概念的學習要求，將化學大概念作為本單元的重要學習內容，在教學活動中引導學生探究大概念、凝練大概念、理解應用大概念，在教學評價中要觀測和評價學生化學大概念的學習掌握程度和應用化學大概念指導化學探究實踐和解決實際化學問題的情況。

4 結語

以大概念為統領構建化學課程內容體系，基于大概念組織初中化學單元教學，是《義務教育化學課程標準（2022年版）》提出的初中化學教育教學新理念、新要求，形成化學大概念并運用化學大概念指導探究實踐和解決實際問題，是學生具有化學課程所培養的核心素養的重要表現。這就要求我們在化學教學實踐中，認真研讀課程標準，加深化學學科理解，理解化學大概念對發展核心素養的功能，積極探索基于大概念的初中化學單元教學的思路和策略，真正使立德樹人、發展核心素養在初中化學課堂落地。

參考文獻：

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［5］ 李剛， 呂立杰. 國外圍繞大概念進行課程設計模式探析及其啟示［J］. 比較教育研究， 2018， 40（9）： 35～43.

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［10］ Bruner， J. S. The Process of Education ［M］. Cambridge， MA： Harvard University Press， 1960： 11～21.