很多調(diào)研結(jié)果顯示：學(xué)生在初三年級(jí)剛開始接觸化學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)興趣甚濃，但隨后卻呈下降趨勢(shì)；到高中階段后，部分學(xué)生甚至興趣全無，懼怕化學(xué)。究其原因，學(xué)生普遍反映化學(xué)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)多，相互之間缺乏有機(jī)關(guān)聯(lián)，記憶和理解它們都存在困難。如何改變這種嚴(yán)峻的現(xiàn)狀，扭轉(zhuǎn)不理想的教學(xué)局面，是擺在每一位化學(xué)教育工作者面前的極具挑戰(zhàn)性的課題。近年來，國內(nèi)外一些教育專家提出了應(yīng)用“核心概念”（也稱“大概念”）的教學(xué)方式，并在一些科學(xué)學(xué)科進(jìn)行嘗試，取得了初步的成功經(jīng)驗(yàn)。因此，把核心概念應(yīng)用到化學(xué)教學(xué)中可能是突破前述問題的一種有效辦法。

一、核心概念在化學(xué)教學(xué)中的價(jià)值及應(yīng)用方法

在化學(xué)學(xué)科，核心概念通常指居于化學(xué)學(xué)科中心，具有超越課堂的持久價(jià)值和遷移價(jià)值的關(guān)鍵性概念、原理或方法。信息加工理論認(rèn)為，被有機(jī)地組織成塊的信息更容易記憶，因此通過核心概念組織起來的知識(shí)更易被學(xué)生記憶和掌握，而且這些知識(shí)因核心概念而凸顯學(xué)習(xí)的意義與價(jià)值。不難看出，核心概念是從很多事實(shí)性知識(shí)逐級(jí)提煉出來的“魂”。把握了核心概念，學(xué)生會(huì)領(lǐng)悟到知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性，達(dá)到“以少勝多”“舉一反三”的效果，既可減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力和負(fù)擔(dān)，又能提升他們分析問題、解決問題的能力[1][2]。

運(yùn)用核心概念組織教學(xué)，通常包含建構(gòu)核心概念和應(yīng)用核心概念兩個(gè)過程。

建構(gòu)的程序一般為：科學(xué)事實(shí)→（提煉、概括）→概念→（提煉、概括）→核心概念[→（提煉、概括）→更上位的核心概念或觀念]。例如，“鐵與氧氣反應(yīng)時(shí)失電子”“銅與氯氣反應(yīng)時(shí)失電子”等是科學(xué)事實(shí)，“金屬在反應(yīng)中容易失電子”是概念，“金屬最外層電子一般少于4個(gè)，反應(yīng)時(shí)常顯示還原性”是核心概念，“物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)與其原子最外層電子數(shù)有關(guān)”是更上位的核心概念。

應(yīng)用的程序一般為：核心概念→（理解、解釋、預(yù)測(cè)）→新科學(xué)事實(shí)。

二、以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)的“金屬電化學(xué)腐蝕與防腐”教學(xué)設(shè)計(jì)

筆者在多年的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)及金屬電化學(xué)腐蝕等學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)學(xué)生來說具有一定的挑戰(zhàn)性。許多學(xué)生由于學(xué)得機(jī)械僵化，對(duì)“氧化還原反應(yīng)—電化學(xué)—金屬的電化學(xué)腐蝕”這些內(nèi)容的認(rèn)識(shí)處于割裂狀態(tài)，缺乏系統(tǒng)整合，難以領(lǐng)悟到電化學(xué)及金屬電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)原理都是氧化還原反應(yīng)。

本教學(xué)內(nèi)容安排在復(fù)習(xí)教學(xué)階段，教學(xué)中側(cè)重于利用核心概念指導(dǎo)應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自主歸納和進(jìn)行深層次思考，達(dá)到追根溯源、融會(huì)貫通的目的，使相關(guān)知識(shí)更加系統(tǒng)化。

教學(xué)設(shè)計(jì)的概念框架體系如圖1所示。框架中以氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)的聯(lián)系為上位核心概念，再向下具體到原電池和電解池裝置的應(yīng)用，作為核心概念，用以指導(dǎo)金屬電化學(xué)腐蝕和防腐的應(yīng)用。

具體教學(xué)流程如圖2所示。

主要的教學(xué)過程如下。

環(huán)節(jié)一：復(fù)習(xí)強(qiáng)化核心概念

（師）引導(dǎo)學(xué)生概括：氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。不同反應(yīng)物在氧化還原反應(yīng)中體現(xiàn)出的性質(zhì)（氧化性/還原性）。

（生）思考，回答：氧化還原反應(yīng)是一類重要的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)中發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，反應(yīng)物表現(xiàn)出氧化性或還原性。

（師）讓學(xué)生思考：（1）原電池、電解池與氧化還原反應(yīng)的聯(lián)系。（2）原電池、電解池反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)換情況。

（生）回答：（1）原電池、電解池涉及的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)。（2）原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電解池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

（師）啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生將以上內(nèi)容概括成一句話：利用一定裝置，氧化還原反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)換（上位核心概念）。

引導(dǎo)學(xué)生思考：從氧化還原反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行及反應(yīng)效率的角度，分析原電池、電解池的區(qū)別。

（生）回答：利用原電池裝置，有利于能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)的發(fā)生。利用電解池裝置，可促使不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)的發(fā)生（核心概念）。

本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖：從學(xué)生既有認(rèn)知出發(fā)，通過一些有深度的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理性分析，抽象概括，提煉出核心概念，為后面的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

環(huán)節(jié)二：應(yīng)用核心概念——金屬性質(zhì)

（師）通過以下問題引導(dǎo)學(xué)生從氧化還原角度分析金屬化學(xué)性質(zhì)：（1）元素及單質(zhì)的基本分類有哪些，金屬與非金屬本質(zhì)區(qū)別；（2）金屬化學(xué)性質(zhì)（反應(yīng)種類）及共同特點(diǎn)；（3）從氧化還原角度分析金屬化學(xué)性質(zhì)及金屬腐蝕的本質(zhì)。

（生）思考，回答：?jiǎn)钨|(zhì)分為金屬和非金屬。金屬最外層電子數(shù)較少，在反應(yīng)中一般失電子，被氧化。金屬腐蝕的本質(zhì)是失電子被氧化。

本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖：仍從學(xué)生熟悉的舊知識(shí)入手，深入淺出。通過“對(duì)話式”“啟發(fā)式”引導(dǎo)學(xué)生思維，提升其認(rèn)識(shí)高度，并把相關(guān)知識(shí)“打通”，建立有機(jī)聯(lián)系。

環(huán)節(jié)三：應(yīng)用核心概念——金屬腐蝕

（師）問：金屬腐蝕時(shí)誰得電子？金屬電化學(xué)腐蝕類型？電極反應(yīng)的異同？

（生）思考，回答：氧化性物質(zhì)得電子：O2、H+、Cl2、Fe3+、外電源（迫使其他物質(zhì)失電子）。

通常（自然界中）包括吸氧腐蝕、析氫腐蝕。相同點(diǎn)：原電池負(fù)極的金屬失電子被氧化。不同點(diǎn)：正極O2或H+得電子。

（師）以鐵為例，讓學(xué)生對(duì)比書寫其發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)方程式。

（生）書寫，比較。

（師）金屬電化學(xué)腐蝕有何應(yīng)用？

（生）回答：構(gòu)成電解池，進(jìn)行粗銅提純等。

本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖：不簡(jiǎn)單重復(fù)舊知識(shí)，而是從氧化還原反應(yīng)、氧化性、還原性的角度來認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的不同方式，并把握其共性和本質(zhì)。

環(huán)節(jié)四：應(yīng)用核心概念——金屬防腐

（師）讓學(xué)生思考金屬電化學(xué)防腐辦法的本質(zhì)。

（生）思考，回答：使其得電子，或避免失電子。概括為：

（師）請(qǐng)歸納具體的辦法。

（生）使其做原電池正極（犧牲陽極），或做電解池陰極（陰極電），或避免形成原電池（隔水、O2等）。

本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖：通過有深度的問題，引導(dǎo)學(xué)生把握防腐的本質(zhì)是阻止金屬失電子，從而更深刻地理解幾種具體的電化學(xué)防腐措施。

環(huán)節(jié)五：應(yīng)用核心概念——鞏固拓展

（師）請(qǐng)學(xué)生進(jìn)一步思考：（1）電解時(shí)為何陽極一般不用金屬電極？（2）陰極電保護(hù)法如果不慎接反電極，會(huì)有何結(jié)果？（3）K、Na、Al等金屬常用什么冶煉方法，有何啟發(fā)？

（生）思考，回答：（1）金屬陽極在導(dǎo)電同時(shí)，通常易被電能“驅(qū)使”而放電，失電子被氧化。（2）加速金屬腐蝕。（3）用電解方法，利用電能迫使不易失電子的物質(zhì)失電子。電可謂是最強(qiáng)的還原劑（同時(shí)也是最強(qiáng)的氧化劑）。

（師）讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)，完成稍有難度的習(xí)題。

本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖：通過稍有難度、挑戰(zhàn)性的問題鞏固學(xué)生所掌握的核心概念。

三、反思與討論

1.核心概念在本教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)作用

理想的教學(xué)過程應(yīng)是不斷促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展，由表及面、從膚淺到深刻的過程，這恰恰符合核心概念的教學(xué)理念——從事實(shí)性知識(shí)到概念，再從概念到核心概念，進(jìn)而利用核心概念統(tǒng)攝應(yīng)用。當(dāng)核心概念真正建立起來后，學(xué)生的認(rèn)識(shí)和思維將超越具體的事實(shí)性知識(shí)，對(duì)這些知識(shí)的認(rèn)識(shí)更加“通透”，有“一覽眾山小”之感，而且學(xué)生記憶的壓力可能驟然減輕，起到減負(fù)增效的作用。

在本內(nèi)容中所建構(gòu)的核心概念，除了應(yīng)用在理解和解決電化學(xué)腐蝕和防腐的問題，還有多方面的應(yīng)用，比如“利用電解池裝置，可促使不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)的發(fā)生”，學(xué)生會(huì)聯(lián)想到K、Ca、Na、Al等活潑金屬難于用其他還原劑制取，但可利用電解的方法得到。進(jìn)而想到，“電”是最強(qiáng)的“還原劑”、最強(qiáng)的“氧化劑”，電化學(xué)有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

除此之外，合理運(yùn)用核心概念進(jìn)行教學(xué)，往往能提升學(xué)生學(xué)習(xí)的專注度、思維的深廣度，使課堂的氣氛和效果更好。

2.應(yīng)用核心概念教學(xué)的原則建議

任何教學(xué)方式和方法要產(chǎn)生實(shí)效，都需要注意其應(yīng)用條件和環(huán)境，把握好應(yīng)用的原則。

（1）合理選定核心概念

核心概念與上、下位核心概念間的層級(jí)關(guān)系是相對(duì)而言的，不能簡(jiǎn)單地絕對(duì)化。具體選擇哪一層作為核心概念，取決于具體學(xué)習(xí)階段、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)。選擇的原則應(yīng)是具有針對(duì)性很強(qiáng)的指導(dǎo)應(yīng)用，與新科學(xué)事實(shí)有很強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。核心概念定得過高或過低、過大或過小都不適宜。過高、過大易顯得空泛且遠(yuǎn)離科學(xué)事實(shí)，作用不易體現(xiàn)；過低、過小則統(tǒng)攝性不強(qiáng)，應(yīng)用價(jià)值有限。除了作用的大小，還要考慮它們能否有助于理解科學(xué)活動(dòng)的本質(zhì)和科學(xué)活動(dòng)的發(fā)現(xiàn)。教師在教學(xué)之前應(yīng)對(duì)全部教學(xué)內(nèi)容有整體認(rèn)識(shí)，認(rèn)真梳理，系統(tǒng)整合，提煉出包含核心概念在內(nèi)的概念系統(tǒng)。

（2）關(guān)注核心概念的同時(shí)不能忽視科學(xué)事實(shí)的學(xué)習(xí)

在教學(xué)中要避免走另一個(gè)極端，那就是關(guān)注核心概念卻忽視科學(xué)事實(shí)的積累。一方面，缺乏一定數(shù)量的科學(xué)事實(shí)作基礎(chǔ)，核心概念難以扎實(shí)穩(wěn)固地建構(gòu)起來。另一方面，缺少科學(xué)事實(shí)支撐的核心概念在學(xué)生意識(shí)中會(huì)顯得抽象而空泛，難以有效地用來指導(dǎo)應(yīng)用?？傊?，如果走入這樣的誤區(qū)，效果往往可能還不及常規(guī)教學(xué)方式。

（3）合理選擇應(yīng)用時(shí)機(jī)

核心概念的建構(gòu)和應(yīng)用需要尋找合適的時(shí)機(jī)，除了需要學(xué)生有一定的事實(shí)性知識(shí)積淀，還需要學(xué)生的理解能力、歸納能力發(fā)展到一定程度。通常，在新課階段適合進(jìn)行核心概念的建構(gòu)，復(fù)習(xí)階段適合進(jìn)行核心概念的應(yīng)用。在本教學(xué)進(jìn)行之前，學(xué)生的事實(shí)性知識(shí)已經(jīng)比較豐富，也積累了一些概念，亟待教師引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)核心概念，“盤活存量”。因此教學(xué)條件已然成熟，可謂水到渠成。

致謝：感謝北京教育學(xué)院周玉芝老師在本文撰寫過程中給予指導(dǎo)和幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]周玉芝.以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)設(shè)計(jì)化學(xué)教學(xué)[J].化學(xué)教育，2012（6）.

[2]周玉芝.從表層學(xué)習(xí)到深層學(xué)習(xí)——以初中化學(xué)的分子概念教學(xué)為例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2012（9）.

（作者單位：北京教育科學(xué)研究院）

（責(zé)任編輯：馬贊）