方圓圓 王磊

摘要： AP化學(xué)課程是國外化學(xué)“大學(xué)先修課程”的典型代表。對其新修訂的課程與考試說明進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，其圍繞六個大概念組織課程框架，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識和科學(xué)實踐的統(tǒng)整，關(guān)注高階化學(xué)學(xué)科能力的發(fā)展，特別是結(jié)合美國《K12科學(xué)教育框架》的對比分析能看到其清晰的進(jìn)階脈絡(luò)。其設(shè)計方案對我國普通高中選修課程和CAP等相關(guān)大學(xué)先修課程的課程設(shè)計和教學(xué)有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞： 大學(xué)先修課程; AP化學(xué)課程; 課程改革

文章編號： 10056629（2019）4009305中圖分類號： G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

21世紀(jì)是人才、物資和信息交流空前密切的時代，隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展以及教育國際化的進(jìn)程，美國“大學(xué)先修課程”（Advanced Placement course，以下簡稱AP課程）已經(jīng)以多種形式走進(jìn)我國。本文聚焦于AP課程中的化學(xué)課程，介紹并分析AP化學(xué)課程的整體框架與核心要點，以期為我國普通高中選修課程和CAP等相關(guān)大學(xué)先修課程的課程設(shè)計和教學(xué)提供參考。

1 AP課程概述

美國AP課程是由美國大學(xué)理事會（The College Board）主持開發(fā)的面向具有潛力、追求卓越、期望發(fā)展其個性和興趣的高中生設(shè)置的大學(xué)先修課程[1]。其課程和考試由大學(xué)教師及資深A(yù)P教師組成的委員會設(shè)計，以確保其準(zhǔn)確反映課程對高中學(xué)生達(dá)到大學(xué)（一般為大學(xué)一年級）水平的期望。學(xué)生在高中選修AP課程，并通過統(tǒng)一的AP考試后，能在申請大學(xué)時獲得優(yōu)勢，并可抵扣大學(xué)學(xué)分，有利于學(xué)生從中學(xué)教育過渡到大學(xué)教育并獲得學(xué)業(yè)成功。

該課程由福特基金會在1951年啟動，1955年由美國大學(xué)理事會接手管理。經(jīng)過半個多世紀(jì)的不斷發(fā)展和完善，如今AP課程已形成包括英語、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等23個學(xué)科領(lǐng)域，38門科目在內(nèi)的課程體系，并設(shè)置了與之配套的考試評價系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計，在美國約25000所公、私立高中里，已經(jīng)有60%的高中開設(shè)了AP課程，包括哈佛大學(xué)、耶魯大學(xué)等著名高等學(xué)府在內(nèi)的22個國家的3388所大學(xué)承認(rèn)AP課程學(xué)分。放眼全球，AP課程及相關(guān)考試也已在包括我國在內(nèi)的80多個國家開展。

就我國基礎(chǔ)教育發(fā)展自身而言，隨著我國基礎(chǔ)教育課程改革的不斷深化，特別是新修訂的高中課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)的頒布，高中課程設(shè)置的多元性和發(fā)展性，以及與大學(xué)課程的有機(jī)銜接已成為高中課程改革的核心關(guān)切點。而以“追求卓越”為目標(biāo)的AP課程正是重視個性化發(fā)展、充分發(fā)揮學(xué)生潛能的優(yōu)質(zhì)課程的典型代表。在美國，AP課程的開設(shè)數(shù)目以及學(xué)生人數(shù)已成為評價一所高中辦學(xué)質(zhì)量的一項重要指標(biāo)[2]。隨著我國一些重點中學(xué)（如北京師范大學(xué)附屬實驗學(xué)校、華東師范大學(xué)第二附屬中學(xué)等）和大學(xué)（如北京大學(xué)、上海交通大學(xué)等）對先修課程的關(guān)注，特別是2014年聯(lián)合國內(nèi)多所知名大學(xué)和優(yōu)質(zhì)高中試點的“中國大學(xué)先修課程（CAP）”項目[3]，標(biāo)志著以AP課程為代表的大學(xué)先修課程已登上基礎(chǔ)教育的舞臺，這同時也呼吁著，教育研究對國內(nèi)外相關(guān)課程研究的跟進(jìn)。

2 AP化學(xué)課程分析

在2006年，美國大學(xué)理事會發(fā)起了對AP物理、化學(xué)和生物學(xué)課程的重新設(shè)計，旨在平衡課程內(nèi)容的廣度與深度，并進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)實踐，即特定學(xué)科內(nèi)容下的批判性思維、探究、推理和溝通能力[4]。此次對課程的重新設(shè)計首先體現(xiàn)在對課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂上。修訂后的AP化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，即《AP化學(xué)課程與考試說明》（AP Chemistry Course and Exam Description，以下簡稱《課程說明》）共五章，分別對AP課程、AP化學(xué)課程框架、實驗探究、課程審核和考試評價進(jìn)行了說明。本文基于對此文本的分析，分層次介紹課程標(biāo)準(zhǔn)中的學(xué)習(xí)目標(biāo)，特別是對其中的大概念、科學(xué)實踐等核心要素的內(nèi)涵以及相互間的關(guān)系進(jìn)行討論。

2.1 課程框架

為體現(xiàn)科學(xué)的內(nèi)在統(tǒng)一性，幫助學(xué)生建構(gòu)整合的概念認(rèn)知，許多國家均嘗試通過“共通概念”或“核心概念”等大概念（Big Ideas）來整合課程內(nèi)容。如2012年，美國國家研究委員會（NRC）頒布《幼兒園到12年級科學(xué)教育框架》，提出科學(xué)課程的三個維度——實踐、共通概念和核心概念[5]?！犊茖W(xué)教育的原則與大概念》一書介紹了大概念的內(nèi)涵及其進(jìn)階發(fā)展對科學(xué)教育的重要意義：“……這些核心觀念及其進(jìn)階過程能幫助學(xué)生理解其生活中的事件和現(xiàn)象，并在其結(jié)束學(xué)業(yè)、邁入社會后，持續(xù)發(fā)生影響。[6]”這種課程組織方式得到了各國學(xué)者的廣泛認(rèn)同，修訂后的AP化學(xué)課程也是順承這一理念的典型代表。

《課程說明》第二章“AP化學(xué)課程框架”對該課程框架進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化的說明（見圖1）。修訂后的AP化學(xué)課程圍繞著六個大概念組織課程內(nèi)容。每一個大概念下包含若干“基本理解”（Enduring Understandings），其對大概念中的多個核心概念做了進(jìn)一步闡釋。基本理解的實現(xiàn)包含基礎(chǔ)知識（Essential Knowledge）和科學(xué)實踐（Sciences Practices）兩方面內(nèi)容，二者共同作用， 得到每個基本理解在學(xué)習(xí)后所要達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)（Learning Objectives）。

2.2 大概念、基本理解和基礎(chǔ)知識

此輪AP化學(xué)課程修訂最重要的變化之一是首次提出了六個化學(xué)課程的“大概念”，用以將零散的知識點進(jìn)行整合?；瘜W(xué)中有許多概念需要理解，有許多事實性知識需要記憶。將概念進(jìn)行整合，利于幫助學(xué)生更好地理解概念的內(nèi)涵和外延以及概念之間的關(guān)系，利于學(xué)生將各概念納入化學(xué)學(xué)科的知識體系，還利于促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用概念分析解決問題。AP化學(xué)課程中提煉出了6個大概念，分別關(guān)于物質(zhì)的原子本質(zhì)（BI1）、結(jié)構(gòu)與作用力決定性質(zhì)（BI2）、化學(xué)變化的本質(zhì)（BI3）、化學(xué)動力學(xué)（BI4）、化學(xué)熱力學(xué)（BI5）與化學(xué)平衡（BI6），其基本內(nèi)涵如圖2所示。

大概念1中給出了化學(xué)學(xué)科研究物質(zhì)的兩個重要觀念： 元素觀與微粒觀。大概念2將物質(zhì)的性質(zhì)，即能夠發(fā)生轉(zhuǎn)變的原因統(tǒng)一歸結(jié)為作用力。大概念3揭示了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)——原子的重排或重組，同時包含電子的轉(zhuǎn)移。大概念4關(guān)于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，主要體現(xiàn)在對反應(yīng)速率和反應(yīng)機(jī)理的理解上。大概念5圍繞熱力學(xué)定律描述了能量在化學(xué)反應(yīng)中重要性。大概念6介紹了化學(xué)平衡這一核心概念及其基本要點。

各大概念又包含若干基本理解，以大概念1為例： 盡管大概念中強(qiáng)調(diào)“所有物質(zhì)由原子構(gòu)成”（EU1.A），原子代表化學(xué)反應(yīng)中最基本的微粒，“在任何化學(xué)和物理變化中，原子守恒”（EU1.E），但化學(xué)性質(zhì)的體現(xiàn)是在分子水平層面的，由原子構(gòu)成的分子體現(xiàn)出來。元素的意義，一方面可以將原子按其所“具有的獨特原子結(jié)構(gòu)”分類（EU1.B），另一方面在于“許多化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)通過原子序數(shù)能夠顯示出可預(yù)測的周期律”（EU1.C）。為了研究無法直接觀察的原子，人們建構(gòu)了“原子模型以解釋原子的集合產(chǎn)生的宏觀現(xiàn)象”（EU1.D）。

各基本理解下包含有若干基礎(chǔ)知識點，以“大概念”1中的基本理解1.A為例，其包含3個基本知識點，如表1所示。對于每一個基本知識點，框架中還給出了學(xué)生理解的具體內(nèi)容與程度： 例如基礎(chǔ)知識點1.A.1包含以下內(nèi)容： a.對于給定的元素，任意數(shù)量該種原子的平均質(zhì)量總是相同的;b.純凈物僅含一種特定的原子或分子的粒子（或基本單位）;混合物包含多種特定的原子或分子的粒子（或基本單位）;c.由于某一特定化合物的分子總是由特定比例的幾種原子組合而成，所以任意該化合物的純樣品的組成元素的質(zhì)量比總是相同的。

2.3 科學(xué)實踐

除了概念理解外，AP化學(xué)課程也十分注重科學(xué)實踐，且基礎(chǔ)知識的落實被整合在科學(xué)實踐中?？茖W(xué)實踐在教學(xué)過程中能為學(xué)生提供感性認(rèn)識，從而使學(xué)生對基礎(chǔ)知識能夠有更深入的理解，同時，以某些科學(xué)實踐的結(jié)果為素材，又能夠進(jìn)一步提高學(xué)生解釋現(xiàn)象和預(yù)測現(xiàn)象的能力?？茖W(xué)實踐是AP化學(xué)課程中重要的組成部分，也是學(xué)生在AP化學(xué)課程中取得成功的重要基礎(chǔ)。AP化學(xué)課程要求的7項科學(xué)實踐見圖3。

修訂后的AP化學(xué)課程分7個要素解構(gòu)了科學(xué)實踐活動： 科學(xué)實踐1（SP1）體現(xiàn)對于表征與建模的要求，科學(xué)實踐2（SP2）要求學(xué)生具備數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力，科學(xué)實踐3（SP3）期望學(xué)生能提出科學(xué)問題，并據(jù)此開展研究，科學(xué)實踐4（SP4）和科學(xué)實踐5（SP5）則要求學(xué)生能夠針對科學(xué)問題收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，科學(xué)實踐6（SP6）期望學(xué)生將科學(xué)理論應(yīng)用于科學(xué)解釋中，科學(xué)實踐7（SP7）要求學(xué)生能夠?qū)⒉煌瑢W(xué)科間的概念進(jìn)行關(guān)聯(lián)，發(fā)展對學(xué)科更深刻的認(rèn)識。

每一類科學(xué)實踐活動下，對應(yīng)若干的活動亞類。例如： 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)理論進(jìn)行科學(xué)解釋的能力是科學(xué)類AP課程的重要目標(biāo)，科學(xué)實踐6（SP6）體現(xiàn)了這一目標(biāo)，并將科學(xué)解釋能力拆分為5個不同的能力要素： 能夠通過證據(jù)論證（SP 6.1），例如基于化合價論證某一反應(yīng)為氧化還原反應(yīng);根據(jù)證據(jù)來構(gòu)建解釋（SP 6.2），例如構(gòu)建符合反應(yīng)速率定律的反應(yīng)機(jī)理;闡明理論是如何被改進(jìn)或替代的（SP 6.3），例如引用證據(jù)闡釋原子理論逐步被完善的過程;使用模型和理論提出預(yù)測或論點（SP 6.4），如使用VSEPR理論來預(yù)測分子的結(jié)構(gòu);評估多種解釋的可能性（SP 6.5），如使用證據(jù)在多種可能中確定某一化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理。

對比其他標(biāo)準(zhǔn)文件對科學(xué)實踐的解構(gòu)，AP化學(xué)課程中的科學(xué)實踐展現(xiàn)出更強(qiáng)的綜合性和問題解決指向性。例如，對比AP化學(xué)課程中對于科學(xué)實踐的要求與美國《K12科學(xué)教育框架》[6]的科學(xué)與工程實踐（見表2），在看到兩者一致性的同時，還可以清晰地看到AP化學(xué)課程中的科學(xué)實踐更指向?qū)嶋H問題的解決，而且其每項要素均可視作《K12科學(xué)教育框架》中幾條要素的綜合?？紤]到AP化學(xué)課程是在中小學(xué)科學(xué)課程基礎(chǔ)上的拓展和延伸，這種綜合性和問題解決指向性體現(xiàn)了AP課程開發(fā)者對高階課程的特別設(shè)計。

2.4 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 理解與實踐的整合

在AP化學(xué)課程中，所有的大概念、基本理解、基礎(chǔ)知識、科學(xué)實踐都是為學(xué)生達(dá)到相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)而服務(wù)的。學(xué)習(xí)目標(biāo)是對所有學(xué)習(xí)者提出的共同基本要求，具有普遍性和共通性，對整個教學(xué)系統(tǒng)起著不可替代的指導(dǎo)作用[7]。學(xué)習(xí)目標(biāo)一方面能夠指導(dǎo)教師，使其選擇的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動符合課程標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，另一方面使學(xué)生更加明確課程的學(xué)習(xí)范圍與基本要求，有利于學(xué)生的課程選擇與自主學(xué)習(xí)?！墩n程說明》第二章末的《附錄： AP化學(xué)概念一覽》中，完整列出了六個大概念下的117個學(xué)習(xí)目標(biāo)，將每一個學(xué)習(xí)目標(biāo)的實現(xiàn)，都逐一與具體的基礎(chǔ)知識和科學(xué)實踐相對應(yīng)，有些學(xué)習(xí)目標(biāo)結(jié)合了兩個或兩個以上的科學(xué)實踐。表3從大概念1、大概念2和大概念3中各選取了一項學(xué)習(xí)目標(biāo)，說明其如何由所對應(yīng)的基礎(chǔ)知識和科學(xué)實踐融合而成。AP化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)習(xí)目標(biāo)所對應(yīng)的基本理解和科學(xué)實踐的說明，既使得教師在設(shè)計每一知識內(nèi)容下的學(xué)生活動時，能夠獲得實踐活動類型的建議，又使得學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中，其科學(xué)實踐能力能夠獲得全要素的發(fā)展。

大概念學(xué)習(xí)目標(biāo)（LO）對應(yīng)基礎(chǔ)知識（EK）對應(yīng)科學(xué)實踐（SP）

1LO1.1 學(xué)生能夠基于原子分子理論，論證某種化合物的任意純樣品的組成元素的質(zhì)量比總是相同的。EK1.A.1 分子由原子的特定排列組合構(gòu)成;不同元素或相同元素按照不同數(shù)量比例能夠組合成不同的分子。SP6.1 學(xué)生能夠使用證據(jù)為提出的論點辯護(hù)。

2LO2.3 學(xué)生能夠使用微粒模型的各個方面（微粒間距、微粒運動、微粒間的吸引力），解釋固相與液相以及固體材料與液體材料之間的差異。EK2.A.1 固體和液體的不同性質(zhì)可以用它們結(jié)構(gòu)上的差異來解釋，無論是在微粒水平還是在超分子水平上。SP6.4 學(xué)生能夠根據(jù)科學(xué)理論與模型對自然現(xiàn)象進(jìn)行解釋和預(yù)測。

SP7.1 學(xué)生能夠跨越時間與空間的尺度聯(lián)系現(xiàn)象和模型。

3LO3.3 學(xué)生能夠使用計算結(jié)果來預(yù)測在實驗室進(jìn)行的反應(yīng)結(jié)果或分析偏離預(yù)期的結(jié)果。EK3.A.2 利用配平的化學(xué)方程式中的摩爾比進(jìn)行化學(xué)計算可以得出許多定量信息。化學(xué)計量不僅僅是化學(xué)家的工作，其在現(xiàn)實世界中也有著重要應(yīng)用。SP2.2 學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)方法描述自然現(xiàn)象中的數(shù)量關(guān)系。

SP5.1 學(xué)生能夠分析數(shù)據(jù)，并確定數(shù)據(jù)的特征或關(guān)系。

3 對我國相關(guān)課程設(shè)計的啟示

化學(xué)教育的內(nèi)容豐富多元且相互之間關(guān)聯(lián)緊密，其課程設(shè)計也應(yīng)順應(yīng)當(dāng)前“整合發(fā)展”的科學(xué)課程改革趨勢[8]，以大概念為核心進(jìn)行多維整合，為化學(xué)教育多方面的知識內(nèi)容與實踐要素建構(gòu)有意義的聯(lián)系[9]。修訂后的AP化學(xué)課程踐行了上述理念，通過大概念的引領(lǐng)和設(shè)立學(xué)習(xí)目標(biāo)時知識與實踐的融合，在課程中力圖還原化學(xué)中科學(xué)概念、知識、理論和方法相互聯(lián)系的本質(zhì)。

AP化學(xué)課程圍繞6個大概念組織課程內(nèi)容，這6個大概念涵蓋了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（BI1和BI2）、化學(xué)變化（BI3）及化學(xué)反應(yīng)原理（BI4、 BI5、 BI6）等化學(xué)學(xué)科最核心的議題，實現(xiàn)對課程內(nèi)容的深化整合。這與當(dāng)前科學(xué)教育的發(fā)展理念高度吻合，反映了信息時代對重構(gòu)科學(xué)課程的要求。其實質(zhì)上還原了化學(xué)知識之間的廣泛聯(lián)系和交互影響，對于教學(xué)而言，能在一定程度上更好地促進(jìn)教師和學(xué)生認(rèn)識到課程內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，利于學(xué)生在更上位建構(gòu)對知識體系的認(rèn)識，在更深層次實現(xiàn)對概念原理的理解。

在此基礎(chǔ)上，修訂后的AP化學(xué)課程還格外關(guān)注了對概念理解和科學(xué)實踐的整合。在分析時我們發(fā)現(xiàn)，AP化學(xué)課程每一個學(xué)習(xí)目標(biāo)都是由具體基礎(chǔ)知識點與某項具體科學(xué)實踐共同構(gòu)成的。通過細(xì)化實踐的具體目標(biāo)與要素，學(xué)生能夠避免對事實性知識的機(jī)械記憶，而是通過與概念相關(guān)的實踐發(fā)展推理的必要技能。同時，課程為科學(xué)實踐提供的示例，給了教師各種可供選擇的教學(xué)素材，使每一個學(xué)習(xí)目標(biāo)能落到實處。

此外，AP化學(xué)課程對如何在中學(xué)階段促進(jìn)化學(xué)核心素養(yǎng)的進(jìn)階提供了參考。在美國，AP化學(xué)課程通常開設(shè)在11或12年級，選修該課程的先修條件是已完成基礎(chǔ)化學(xué)課程以及代數(shù)課程，因此AP化學(xué)課程對于學(xué)生在各核心概念的理解上有著更高的要求。以物質(zhì)概念為例，對比其與《K12科學(xué)教育框架》中初中段和高中段的要求（見表4），可以看到AP化學(xué)課程對物質(zhì)的原子本質(zhì)的強(qiáng)調(diào)，并能從中理出一條清晰的進(jìn)階脈絡(luò)。

物質(zhì)是由微粒（類似空心球體，不區(qū)分原子分子）組成的，微粒極小但處于永不停息的運動中。每一種元素因原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同而具有不同的反應(yīng)性質(zhì)，不同元素的原子會相互結(jié)合形成化學(xué)鍵，這種結(jié)合要遵循一定的規(guī)則。原子以一定的方式結(jié)合成分子，分子之間或者原子之間可以形成簡單分子、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。物質(zhì)由原子構(gòu)成，原子的種類是有限的，不同種類的原子被定義為不同的元素。每種元素的原子都具有獨特的結(jié)構(gòu)，由電子和原子核之間的相互作用產(chǎn)生。

隨著我國《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的頒布，如何規(guī)劃并開設(shè)選修階段課程成為新課程實施的關(guān)注點。部分地區(qū)和學(xué)?！耙坏肚小睆?qiáng)制學(xué)生選擇的模式是不符合課程改革精神的。但是在哪些類型的學(xué)校、為哪些水平的學(xué)生提供最適宜的課程，仍需要研究的支撐和實踐的嘗試。AP化學(xué)課程的理念和內(nèi)容設(shè)置無疑是當(dāng)前科學(xué)教育改革趨勢的體現(xiàn)，這也正是為什么其中的許多理念已經(jīng)在我國此輪課程標(biāo)準(zhǔn)修訂中被吸納發(fā)展。但如本文一開篇所述，這里介紹的AP化學(xué)課程所代表的模式適用于有著強(qiáng)烈高階發(fā)展需要的學(xué)生。故在借鑒此類課程并進(jìn)行課程本土化時，首先要注意其適用對象。對于具有其他需要的學(xué)生，則應(yīng)在整合發(fā)展的理念下，審慎地選擇處于學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的課程內(nèi)容，對課程進(jìn)行合理改造。

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