陳美釵 吳新建 張賢金

摘要： 化學核心概念具有統(tǒng)領具體概念和事實概念的作用?；瘜W教學可以通過單元整體備課，提煉化學核心概念，有效促進學生化學核心概念的建構。在九年級化學“金屬和金屬材料”的單元教學中，依據《義務教育化學課程標準（2011年版）》，理解、重整教材內容，提煉單元核心概念，以概念的理解、形成設計課堂教學，運用靈活多樣的教學方式，幫助學生通過具體的元素化合物知識的學習，理解有關物質組成、性質、變化的相關概念，認識組成結構決定性質、性質決定用途及物質變化的內在原因，了解反應條件對化學變化的影響，培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。

關鍵詞： 核心概念; 單元整體備課; 金屬和金屬材料; 化學學科核心素養(yǎng)

文章編號： 1005-6629（2019）11-0034-05? ? ? ? ? ? 中圖分類號： G633.8? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： B

核心概念（即大概念）是人們在探究物質及其變化本質的過程中所形成的高度抽象的思維產物，它具有統(tǒng)領具體概念和事實概念的作用[1]。核心概念的形成，可以幫助學生在學習中舉一反三，遷移應用所學知識。學生學到的有限知識通過核心概念的橋梁，可以延展到未知的新領域，解決新的問題;可以開闊認識視野，提升對物質及其變化的認識，對教學極具價值。在初中化學教學中，要幫助學生形成化學核心概念，要以課程標準為指導，注重單元整體備課，對教學單元（或主題、領域、模塊、學期教學內容或學段教學內容）進行整體性設計。單元整體設計要以系統(tǒng)論為指導，突出知識的建構過程。

《義務教育化學課程標準（2011年版）》中有關“金屬和金屬材料”的內容，分散于主題二“身邊的化學物質”中的“金屬與金屬礦物”和主題四“物質的化學變化”中的“認識幾種化學反應”，其教學要求詳見《義務教育化學課程標準（2011年版）》[2]。如何將該主題多且零碎的內容整合在核心概念的主線之下，幫助學生形成結構化的、相對完整的認知體系，是培養(yǎng)學生化學學科核心素養(yǎng)必須解決的問題。為了探索基于學科核心概念（大概念）建構下的單元整體備課，筆者在人教版九年級《化學》“金屬和金屬材料”單元的備課中，帶領教師研究教材，提煉單元核心概念，并以單元概念的建構為中心，對“金屬和金屬材料”相關內容進行整合，研究如何設計課堂教學，幫助學生建構化學核心概念。

1? “金屬和金屬材料”單元核心概念的提煉

1.1? 課程標準分析

從課程標準的教學要求來看，本單元知識的學習，強調學生從生產生活與物質變化的視角認識“金屬”。一是從已有的知識和經驗出發(fā)，了解金屬在生活、生產、科技、國防等方面的廣泛用途，認識金屬的物理特性及與用途的關系;二是通過實驗與探究歸納總結金屬的化學性質的相似性與差異性，并建立起置換反應的概念，豐富對化學反應類型的認識，建立起分類研究物質和化學反應的觀點，并認識到學習化學有助于科學認識和利用物質并創(chuàng)造人類所需的具有不同功能的物質;三是在金屬材料和合金的資料閱讀基礎上，認識常見的合金及其應用，感悟合金組分的改變將影響其物理性能，進一步深化對“物質組成結構決定性質”的認識。教材以“鐵的冶煉”為例，讓學生了解工業(yè)獲取金屬單質的方法與原理，人們可以利用化學方法實現(xiàn)物質轉化并獲得新物質;感悟人們可根據元素的存在形態(tài)選擇其獲取方法，指導工業(yè)生產和合理利用資源，建立科學的元素觀、物質轉化觀及合理利用自然資源的意識，以增強學習化學的責任感?！敖饘儋Y源的保護”中基于化學原理角度，學習如何科學地使用、保存金屬材料，認識化學如何指導人們正確利用物質、合理利用資源。

1.2? 教學內容與目標分析

該單元圍繞金屬的性質、冶煉、用途、金屬的腐蝕與防護展開，簡單介紹了合金、廢金屬的回收利用。內容涉及金屬活動性、置換反應、鐵生銹的條件等，要求幫助學生初步認識物質的性質與用途、化學反應的條件、現(xiàn)象和反應類型，建立有關概念，并了解各知識點與概念間的關聯(lián)。

1.3? 單元核心概念及其內涵

依據課程標準的學習要求，本單元的核心概念分為兩塊： 一是關聯(lián)性視角認識物質。認識物質的組成與結構、性質、用途、制備與轉化及四者之間的相互關系[3]。能從物質的組成構成、性質（物理性質、化學性質）、制備（獲得途徑）、用途等方面認識物質及它們間的關聯(lián)。組成、結構決定物質性質與獲取途徑，性質決定用途、物質性質反映物質的組成和結構特征，從物質的獲得途徑可以推測物質的組成結構特點。本單元以金屬的物理性質與化學性質、金屬的用途與防護、合金、金屬的冶煉等知識為載體，幫助學生從不同視角認識和研究物質;二是多維度定性認識化學變化。能從化學變化的物質、條件、現(xiàn)象、反應類型和能量變化等五個維度對化學反應進行完整描述[4]。以鐵的冶煉知識為載體，幫助學生認識“基于物質性質和變化實現(xiàn)物質制備”，體會化學變化的價值。通過金屬活動性順序判斷置換反應能否進行，幫助學生理解化學變化的條件與規(guī)律性。鐵在氧氣中燃燒的生成物與鐵制品銹蝕的生成物不同，說明化學反應條件不同引發(fā)產物的不同，幫助學生了解可操縱反應條件、控制化學反應得到不同的產物。置換反應比化合反應和分解反應更為復雜，是從物質分類的角度對化學反應進行分類，豐富了對反應類型的認識。通過實驗收集反應的證據，學習基于證據進行推理，幫助學生體會化學變化的現(xiàn)象與本質的聯(lián)系，即內因與外因的關系。

核心概念的結構是單元教學的核心和樞紐。它將“金屬和金屬材料”單元教學目標和教學內容緊緊地關聯(lián)在一起。它們之間的相互關系可用圖1表示。

圖1? “金屬和金屬材料”單元核心概念與教學目標和教學內容關系圖

2? “金屬和金屬材料”單元核心概念建構的教學設計

促進學生化學核心素養(yǎng)發(fā)展，需要通過單元教學實施[4]。廈門市湖里中學化學備課組在“金屬和金屬材料”的單元教學備課中，通過設計單元各課時教學，以“基本理解”“基本問題”和“活動設計”為重點，實現(xiàn)“基本觀念”的建構;以“素養(yǎng)評價”為測試方式，促進核心概念的形成，有效地實現(xiàn)課程、策略與評價三者間相匹配，發(fā)展學生“關聯(lián)性視角認識物質”和“多維度定性認識化學變化”的認識素養(yǎng)。為此，我們構建了以單元核心概念為中心的教學六環(huán)節(jié)模式（簡稱“一中心六環(huán)節(jié)”單元設計），其基本結構是： 教師基于課程標準和教材內容的理解，提煉單元核心概念，在對教材事實性文本內容進行分析的基礎上，將核心概念轉化成基本理解;參照學生的前概念和學習障礙，設計學習的基本問題;基于問題設計教學策略，組織學生開展學習活動，建構學科基本觀念和學科思想;利用所學的化學知識，運用化學學科獨特的思維方式解決真實情景中的實際問題。其思維導圖如圖2所示。

圖2? “一中心六環(huán)節(jié)”式單元教學設計思維導圖

[環(huán)節(jié)一]“教學六環(huán)節(jié)”的起點在于對教材文本知識內涵的理解。本單元的文本知識可歸納成三個課題。課題1： 金屬材料，其內容包含： （1）金屬材料的重要應用;（2）金屬物理性質的共性與特性;（3）合金;（4）物質組成結構與性質、用途的關系;（5）物質性質在很大程度上決定物質用途，還要考慮可行性。課題2： 金屬的化學性質，其內容包含： （1）金屬化學性質;（2）金屬活動性有差異;（3）從類屬角度進行學習，初步意識到從相似性和差異性認識物質;（4）金屬化學性質決定金屬的用途;（5）比較和歸納，可較全面地認識同類物質性質的共同點與個體的差異;（6）物質變化的內因與變化條件的關系。課題3： 金屬資源的利用和保護，其內容包含： （1）建立基于元素找資源、基于物質性質和變化制備物質的認識思路;（2）通過CO還原Fe2O3實驗，認同探究活動的基礎和保障;（3）通過金屬冶煉原理的學習，感受化學促進社會發(fā)展的價值;（4）結合金屬銹蝕的危害，體會研究金屬銹蝕和防護方法的意義;（5）樹立珍惜資源、愛護環(huán)境、合理使用化學物質、關注社會、主動參與決策的意識。通過歸納和分析，提煉出單元核心概念，即“從關聯(lián)性視角認識物質，從多維度定性認識化學變化”。

[環(huán)節(jié)二]確立本單元的核心概念后，基于學科認知，結合單元教學內容和學生認知水平將核心概念的含義用概括性的語言表達出來，形成基本理解，幫助學生在學習活動中逐漸形成下列基本認識： （1）關聯(lián)性視角認識物質： 物質的結構決定物質的性質;物質的性質在很大程度上決定物質的用途，物質的合理利用還應綜合考慮各種因素，物質的用途體現(xiàn)物質的性質;物質的利用具有兩面性，要合理利用資源;同類物質存在共性和個體特性;（2）多維度定性認識化學變化： 化學反應具有規(guī)律性，置換反應是其中的體現(xiàn)之一;根據物質性質和變化實現(xiàn)物質的制備;實驗是獲得證據的重要手段，物質的性質及變化規(guī)律需要通過化學事實證據進行推理。

[環(huán)節(jié)三]基于教師對單元整體教學目標的基本理解，開展符合學生認識發(fā)展邏輯的基本問題設計。如： （1）已知金屬的用途，總結金屬的物理性質;聯(lián)想金屬的用途體現(xiàn)金屬的哪些性質？（2）物質性質在很大程度上決定了物質的用途，但還應考慮哪些因素？（3）純鐵有何不足之處？鐵中加入何種元素可改變其性能？（4）金屬作為一類物質，化學性質有相似性嗎？（5）鎂、鋅可以和酸反應，其他金屬也可以和酸反應嗎？（6）金屬和鹽溶液反應體現(xiàn)了金屬的化學性質，這與金屬活動性的差異有關嗎？（7）從反應物和生成物的物質類別角度分析，金屬與酸反應有何特點？（8）自然界中的金屬有無自然存在的純凈金屬？若有，舉例說明;金屬在自然界中的存在狀態(tài)可能與什么因素有關？（9）如何選取合適礦石用于冶煉鐵，選取標準是什么？觀察氧化鐵與鐵的化學式，觀察組成上的差異，如何實現(xiàn)氧化鐵轉化成鐵？（10）如何實現(xiàn)CO冶煉鐵的綠色化？（11）鐵制品銹蝕的條件有哪些？對防止鐵制品銹蝕有何建議？（12）怎樣保護金屬資源？等等。

[環(huán)節(jié)四]有了基于學生認知發(fā)展邏輯的單元整體教學的基本問題，教師再考慮能呈現(xiàn)學生認知發(fā)展邏輯、建構概念的教學活動設計，為學習者提供一個參與討論、實驗、親身經歷活動的機會，幫助學生在活動與思維中獲得感悟。比如： （1）列舉所知金屬的應用，交流討論，總結金屬的主要物理性質;（2）討論物質利用要考慮哪些因素;（3）分組實驗： 合金與純金屬的比較;（4）根據鐵的化學性質的認知，預測陌生金屬是否具有類似性質;（5）分組實驗： 用酒精燈加熱銅絲和鋁箔;（6）實驗探究、歸納金屬化學性質，體會幾種金屬的活動性差異;（7）觀察金屬與酸反應的化學方程式的特點，形成置換反應概念;（8）利用置換反應解釋生產、生活現(xiàn)象;（9）探究金屬活動性順序，并用其認識和判斷常見的置換反應;（10）觀察常見金屬礦石圖片，引導從元素找資源，從物質性質找物質的制備方法;（11）觀察與思考CO還原Fe2O3的實驗;（12）做鐵釘銹蝕條件的探究實驗，每天觀察鐵釘銹蝕現(xiàn)象（約一周），認真做好記錄并與同學交流;（13）根據鐵制品銹蝕條件，交流防銹措施。

[環(huán)節(jié)五]學生活動的設計目標指向化學基本觀念的形成。包括： （1）初步形成“物質的性質在很大程度上決定物質的用途，物質的用途體現(xiàn)物質的性質”，善于將用途與性質聯(lián)系起來，形成從化學的視角分析生產、生活中的現(xiàn)象的意識;（2）從化學的視角認識資源，建立基于元素找資源、基于物質性質和變化制備物質的認識思路;（3）體會物質變化的內因與變化條件的關系;（4）化學實驗和科學探究是研究物質性質的重要手段，通過比較和歸納，可以比較全面地認識同類物質性質的共同點與個體差異;（5）認同安全規(guī)范操作和不污染環(huán)境是探究活動的基礎和保障。

[環(huán)節(jié)六]基于課程目標和教學策略兩方面進行素養(yǎng)評價。包括： （1）通過紙筆測驗和訪談等形式，從學生認識結果對其認識方式（認識能動性、廣度、深度、有序性）加以評價;（2）通過測試，從學生認識方式評價其認識結果。由此回歸至本單元整體的核心概念之中，形成教學邏輯的一個閉合回路。

3? 結論與討論

“金屬和金屬材料”屬于“身邊的化學物質”主題的學習內容，不僅承載著具體元素化合物知識的學習，還承載著思路、方法、探究能力以及化學與社會關系的認識功能[5]。開展“一中心六環(huán)節(jié)”式單元整體教學設計，較以往的教學設計更有深度、更有效率。下面從教師和學生發(fā)展的角度作一些討論。

首先，有利于提升教師的學科認知，促進教師的專業(yè)成長。2017年廈門市湖里中學化學備課組開展“一中心六環(huán)節(jié)”式單元整體教學設計的備課模型的教學實踐，在與備課組教師交流教學體會時，同行們紛紛表示，之前真不知道“金屬和金屬材料”的知識背后有思想、有靈魂，之前的教學主要是羅列物質的組成、性質、變化和用途等，現(xiàn)在通過挖掘教材內容的教育價值，從類屬的角度系統(tǒng)開展金屬的性質、冶煉、應用與保存等方面的學習，是幫助學生建立并完善“物質的性質決定用途、制法與保存”學科基本思想的重要載體;系統(tǒng)地學習一類物質，將引導學生采用對比的研

究方法，開展以單元核心概念為統(tǒng)領對教學內容和素材資源進行整合的教學，可讓學生獲得較完整的教育（即包含事實性、概念性、方法性和價值性知識的教育），實現(xiàn)化學課堂教學的育人功能，使化學學科核心素養(yǎng)得以培育和發(fā)展。

其次，通過單元的學習，學生普遍反映，學習不僅僅是記背了一些化學知識，還可以展開豐富的聯(lián)想與推理探索?？梢砸罁镔|性質聯(lián)想物質的用途、制備、保存等;遇到陌生物質時可以先確定物質的類別，根據代表物類比的思路，推測陌生物質的性質，為學習物質的性質帶來便捷，減輕了學習負擔?？梢姡敖饘俸徒饘俨牧稀眴卧诵母拍罱嫾皞湔n的研究與實施，能有效地幫助學生建立認識物質的模型，較好地實現(xiàn)學科理解、遷移應用和實踐創(chuàng)新。

綜上所述，要有效完成基于單元備課促進化學核心概念建構的教學，必須加強對化學學科的理解。所謂學科理解，其本質是建立起富有學科特點的審視認識對象、分析與解決問題的思維，以及在學科思維指導下建構起來的對學科本原性、整體性的認識。從學科認識論的角度來講，核心概念是一種學科的思維方式，是一種認識武器，是學生認識世界的“眼光”“心態(tài)”和“尺度”。開展單元整體備課能夠促進化學核心概念的建構，而“站在整個單元甚至整冊教材高度上”的基礎就是對學科的基本理解?；瘜W教師對化學學科應有的基本理解，包括化學學科研究的基本問題、獨特的視角、學科基本任務、學科研究的方法以及學科思想觀念等[6]。

參考文獻：

[1]溫·哈倫. 韋鈺譯. 科學教育的原則和大概念[M]. 北京： 科學普及出版社， 2011.

[2]中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2011版）[S]. 北京： 北京師范大學出版社， 2012.

[3]胡久華. 化學課程與學生認識素養(yǎng)的發(fā)展[M]. 北京： 北京師范大學出版社， 2011.

[4]羅濱. 初中化學教學關鍵問題指導[M]. 北京： 高等教育出版社， 2015.

[5][6]陳美釵， 吳新建， 張賢金. 基于化學科學本質理解的教學實踐與反思[J]. 教學與管理， 2016， （16）： 70～73.