袁紅霞

摘? ?要：定量計(jì)算是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，運(yùn)用大概念引領(lǐng)進(jìn)行單元整體教學(xué)的設(shè)計(jì)，能夠?qū)⑸y無(wú)序的概念和知識(shí)結(jié)構(gòu)化，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)整合、深度加工的思維過(guò)程，建立運(yùn)用化學(xué)學(xué)科思想解決問題的思路方法，進(jìn)而促進(jìn)高級(jí)思維的形成，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：大概念;定量計(jì)算;單元整體教學(xué)

1? 大概念

在課程與教學(xué)領(lǐng)域，為解決學(xué)生知識(shí)零散、記憶事實(shí)、缺乏深刻理解等“表層學(xué)習(xí)”問題，國(guó)外學(xué)者提出大概念的教育主張，英文Big Idea，也有學(xué)者將其翻譯為大觀念[ 1 ]。埃里克森認(rèn)為大概念是指向?qū)W科中的核心概念，是基于事實(shí)基礎(chǔ)上抽象出來(lái)的深層次的、可遷移的概念[ 2 ]。大概念的主要特征有：能反映學(xué)科的主要觀點(diǎn)和思維方式，能統(tǒng)攝或包含大量的學(xué)科知識(shí)，具有普遍性和廣泛的解釋力，具有持久的可遷移應(yīng)用價(jià)值[ 3 ]。本研究嘗試運(yùn)用大概念引領(lǐng)，將初中階段涉及定量計(jì)算的內(nèi)容進(jìn)行整體梳理和規(guī)劃，組建成單元整體實(shí)施教學(xué)，以期讓學(xué)生理清眾多概念并建立概念之間關(guān)聯(lián)的思維模型，突破定量計(jì)算學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。

2? 教學(xué)中定量計(jì)算存在的問題

定量計(jì)算模塊一直是化學(xué)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，但初中化學(xué)對(duì)定量計(jì)算的要求不高。在福建中考中，集中考察定量計(jì)算的題目是“利用化學(xué)方程式的計(jì)算”，也被教師稱為是最容易拿分的題型。在今年福建中考題中的很簡(jiǎn)單的計(jì)算題作答中，暴露出了學(xué)生很大的問題，原試題與學(xué)生典型錯(cuò)誤如表1所示。在該題中由于“7150滅火劑”的化學(xué)式比較復(fù)雜，中考命題人員為了降低學(xué)生的計(jì)算量，直接給出該物質(zhì)對(duì)應(yīng)的相對(duì)分子質(zhì)量，沒想到卻成了很多優(yōu)生的做題陷阱，非常多學(xué)生計(jì)算時(shí)忘記乘于前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)。中考后訪談學(xué)生時(shí)，他們大多數(shù)反映是忘記乘了化學(xué)計(jì)量數(shù)或者粗心沒看到化學(xué)計(jì)量數(shù)。但是事實(shí)并非如此，當(dāng)具體問到學(xué)生相對(duì)原子質(zhì)量概念、相對(duì)分子質(zhì)量的算法、化學(xué)方程式中前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)的含義、化學(xué)方程式中宏觀和微觀含義關(guān)聯(lián)的時(shí)候，學(xué)生對(duì)概念界定和概念間關(guān)系表述不清?？梢娮鲥e(cuò)題目的根本原因是無(wú)法準(zhǔn)確地理解概念以及概念之間的整體聯(lián)系，不能靈活地轉(zhuǎn)換“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征，對(duì)計(jì)算題的理解只停留在套用階段，沒有深度的理解化學(xué)方程式用于計(jì)算的真正內(nèi)涵。

3? 大概念引領(lǐng)下的單元整體教學(xué)的實(shí)施

3.1? 確定單元學(xué)習(xí)主題

本研究選擇定量觀、轉(zhuǎn)化觀和元素觀作為大概念來(lái)引領(lǐng)教學(xué)，整合人教版初中化學(xué)階段涉及到定量計(jì)算的三個(gè)教材單元中的內(nèi)容，具體的單元整體重構(gòu)見表2。本單元重構(gòu)的主要變化是將“相對(duì)原子質(zhì)量”的知識(shí)學(xué)習(xí)和“有關(guān)相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算”結(jié)合在一起。因?yàn)椤跋鄬?duì)原子質(zhì)量”的知識(shí)其實(shí)是整個(gè)定量學(xué)習(xí)的支撐點(diǎn)，所有的宏微轉(zhuǎn)換的計(jì)算都是以相對(duì)原子質(zhì)量為基礎(chǔ)的，整合后更有利于學(xué)生知識(shí)的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化，更有利于學(xué)生建構(gòu)學(xué)科大概念。

3.2? 確定大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元知識(shí)結(jié)構(gòu)層級(jí)圖

在初中化學(xué)定量計(jì)算中，涉及到的概念非常多，包括宏觀的元素、物質(zhì)、微觀的原子、分子以及符號(hào)表征中的元素符號(hào)、化學(xué)式、化學(xué)方程式，對(duì)化學(xué)方程式含義和質(zhì)量守恒定律的宏觀、微觀層面的理解等等。要求學(xué)生能夠靈活地在三重表征中轉(zhuǎn)換，并且對(duì)每個(gè)概念準(zhǔn)確理解才能解決問題。本單元擬制定的大概念層級(jí)關(guān)系如圖1所示。

3.3? 大概念引領(lǐng)下的“定量計(jì)算”單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求，確立單元學(xué)習(xí)目標(biāo)見表3。

3.4? 定量計(jì)算單元學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成策略

（1）運(yùn)用前診和后測(cè)診斷學(xué)生學(xué)習(xí)情況，在最近發(fā)展區(qū)實(shí)施教學(xué)和檢測(cè)教學(xué)成果

前診主要用于學(xué)情分析，例如測(cè)試學(xué)生學(xué)習(xí)“相對(duì)原子質(zhì)量”之前，對(duì)原子質(zhì)量的感知，分子和原子聯(lián)系以及質(zhì)量關(guān)系的認(rèn)識(shí)。訪談的問題可以為“①你認(rèn)為原子有多小？它的真實(shí)質(zhì)量數(shù)量級(jí)有多少？如何比較不同原子的質(zhì)量？②真實(shí)質(zhì)量方便計(jì)算嗎？你有解決辦法嗎？③分子和原子有什么聯(lián)系？水分子的質(zhì)量怎么用對(duì)應(yīng)的原子質(zhì)量表示？”

后測(cè)主要用于診斷學(xué)生的掌握情況，對(duì)具體認(rèn)知診斷題目的作答情況分析可以更好地評(píng)價(jià)課堂教學(xué)，也可以為后續(xù)的教學(xué)提供學(xué)情分析。例如“相對(duì)原子質(zhì)量”的后測(cè)題目可以設(shè)計(jì)為：①已知某原子的實(shí)際質(zhì)量為N g，已知C-12原子的質(zhì)量為M g，則該原子的相對(duì)原子質(zhì)量為? ? ? ? ? ?。②相對(duì)原子質(zhì)量為什么在數(shù)值上約等于質(zhì)子數(shù)加中子數(shù)？③已知某氧原子的相對(duì)原子質(zhì)量為16，某硫原子的相對(duì)原子質(zhì)量為32。如果該氧原子的質(zhì)量為m。則該硫原子的質(zhì)量為? ? ? ? ? ? 。④N（NO2）3是科學(xué)家2011年發(fā)現(xiàn)的一種新型火箭燃料。試計(jì)算：2N（NO2）3的相對(duì)分子質(zhì)量。

（2）體驗(yàn)科學(xué)家的思維，建立對(duì)學(xué)科概念的深度理解

只有讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)家遇到的實(shí)際困難，學(xué)生才會(huì)真實(shí)地走進(jìn)歷史世界，感受科學(xué)家的思維過(guò)程、遇到的困難和解決問題的意義。例如“相對(duì)原子質(zhì)量”的學(xué)習(xí)中，原子質(zhì)量小造成的一些復(fù)雜計(jì)算，應(yīng)讓學(xué)生自己計(jì)算去感受到底有多繁瑣，自己尋求解決策略。學(xué)習(xí)了科學(xué)家定義的相對(duì)原子質(zhì)量的算法后，可以讓學(xué)生再進(jìn)行計(jì)算相對(duì)原子質(zhì)量與質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之間的關(guān)系，學(xué)生計(jì)算后發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量約等于相應(yīng)粒子的數(shù)目。從而發(fā)現(xiàn)了 “相對(duì)原子質(zhì)量=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)”這一重要結(jié)論，學(xué)生更加體會(huì)到科學(xué)家的智慧，相對(duì)原子質(zhì)量算法的巧妙之處，也體會(huì)到化學(xué)學(xué)科的魅力。

（3）巧設(shè)驅(qū)動(dòng)性問題鏈，外顯“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征解決問題

在教學(xué)中設(shè)置驅(qū)動(dòng)性問題鏈引發(fā)學(xué)生的思考，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生將“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征外顯化，能夠更好地理解和應(yīng)用概念。關(guān)于“元素質(zhì)量比和元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)”的教學(xué)設(shè)計(jì)以“水”為載體如表4所示。

（4）創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能

定量計(jì)算本來(lái)就是難點(diǎn)，教學(xué)中又經(jīng)常完全沒有實(shí)驗(yàn)和情境，一味讓學(xué)生練題，學(xué)生普遍感覺枯燥乏味。在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，將實(shí)驗(yàn)和計(jì)算融為一體讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到定量研究對(duì)解決問題和化學(xué)發(fā)展的意義，能有效增強(qiáng)學(xué)生對(duì)化學(xué)計(jì)算學(xué)習(xí)的興趣。例如在“利用化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算”教學(xué)中，教師可以向?qū)W生提出問題“我們今天再來(lái)實(shí)驗(yàn)室利用氯酸鉀和二氧化錳制取氧氣，需要收集兩瓶氧氣，每個(gè)集氣瓶的體積250 ml（已知氧氣的密度為1.40 g·L-1），那么應(yīng)該取用多少藥品才能既不浪費(fèi)又能夠獲取足夠多的氧氣呢？”在解決實(shí)際問題的過(guò)程中，既運(yùn)用了化學(xué)方程式中反應(yīng)物和生成物之間的質(zhì)量關(guān)系，又培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)計(jì)算深層次的理解，即運(yùn)用定量計(jì)算可以節(jié)約資源和減少污染。在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生既感受到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，又感受到定量計(jì)算的價(jià)值。

4? 結(jié)語(yǔ)

大概念引領(lǐng)的單元整體教學(xué)理念引入后，得到了廣大學(xué)者和一線教師的廣泛關(guān)注。大概念引領(lǐng)下的單元整體教學(xué)要求教師整體地思考和分析教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，可以有效培育學(xué)生高階思維，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。但本課題研究也只是完成第一輪的設(shè)計(jì)和實(shí)施，還存在著一些不足，還需要根據(jù)實(shí)際再次修正后實(shí)踐。例如在“利用化學(xué)方程式計(jì)算”的教學(xué)中，存在計(jì)算和實(shí)驗(yàn)操作需要同時(shí)在課堂中完成，雖然解決了實(shí)際問題，但是學(xué)生的計(jì)算題型訓(xùn)練廣度不夠。希望通過(guò)分析和總結(jié)不足，再進(jìn)行改進(jìn)完善下一輪的教學(xué)，讓大概念的教學(xué)發(fā)揮更好的作用。

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