季虹 唐增富 孫可平

摘要： 學(xué)科大觀念不僅能夠有效地組織起學(xué)科零碎的知識和技能，而且能夠使學(xué)生的學(xué)習(xí)超越特定的情境，在不同情境的問題解決中促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)形成。以專家教師的一堂“化學(xué)反應(yīng)為什么有快有慢”的教學(xué)演示課為研究課例，觀察和分析專家教師如何在大觀念統(tǒng)領(lǐng)和導(dǎo)向下整合教學(xué)的過程。結(jié)果表明，專家教師從教學(xué)目標(biāo)確定、活動設(shè)計(jì)和課堂實(shí)施等方面入手整合教學(xué)，為青年教師指導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)提供了一個范例。

關(guān)鍵詞： 專家教師; 課堂教學(xué); 大觀念; 反應(yīng)速率?文章編號： 10056629（2019）6005304??????中圖分類號： G6338??????文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

1?引言

化學(xué)教學(xué)中的所謂大觀念是化學(xué)學(xué)科中明確且有價(jià)值的智力因素。它也被稱為“大概念”或者“核心觀念”。在這里，“大”不是龐大，包含很多內(nèi)容;它也不是“基礎(chǔ)”概念;它是學(xué)科的“核心”[1]。許多國家的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)都從不同程度地描述這個“大觀念”。美國國家研究理事會制定的科學(xué)教育新標(biāo)準(zhǔn)概念框架，提出了圍繞核心概念組織科學(xué)知識，并將科學(xué)與工程實(shí)踐、學(xué)科核心概念、跨學(xué)科概念進(jìn)行有效整合[2]。當(dāng)前，我國基礎(chǔ)教育課程改革也進(jìn)入了一個新的歷史階段，重視以學(xué)科大觀念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情景化，從而促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)。2017年頒布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出“在必修課程階段，突出化學(xué)基本觀念（大觀念）的統(tǒng)領(lǐng)作用”，注重引導(dǎo)學(xué)生在化學(xué)知識結(jié)構(gòu)化的自主建構(gòu)中理解化學(xué)核心觀念，設(shè)計(jì)基于真實(shí)情境的問題解決任務(wù)，使學(xué)生在解決問題的活動中逐步發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)[3]。這些綱領(lǐng)性的文獻(xiàn)為“大觀念”引領(lǐng)的教學(xué)提供了清晰的架構(gòu)。同時(shí)，這個架構(gòu)也需要教師通過教學(xué)設(shè)計(jì)來表達(dá)和呈現(xiàn)出來。

2?化學(xué)核心觀念引導(dǎo)的教學(xué)設(shè)計(jì)框架

多年來，許多教師在備課時(shí)往往注重教材內(nèi)容和教學(xué)技能，對教學(xué)目標(biāo)中的各種學(xué)習(xí)結(jié)果之間缺乏關(guān)聯(lián)，因而造成學(xué)生頭腦中的智力目標(biāo)割裂[4]。大觀念引領(lǐng)的教學(xué)則反其道而行之，即在更加理性思考教學(xué)預(yù)期結(jié)果（目標(biāo)）的基礎(chǔ)上，用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒛繕?biāo)的要求在教學(xué)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來[5]。有研究者指出，核心觀念能有效地組織起學(xué)科零碎化的知識與技能，并使之在大腦中留下深刻印象。學(xué)生一旦把握了這些大觀念，他們的學(xué)習(xí)將超越特定的情境，并被運(yùn)用于各種情境中的問題解決，而問題解決過程中所體現(xiàn)的大觀念就是學(xué)生被期望達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)[6]。

在教學(xué)實(shí)踐中，T老師首先考慮的是構(gòu)建清晰的教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)設(shè)計(jì)必須圍繞實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而展開。教學(xué)目標(biāo)的確定必須是準(zhǔn)確的，而且是各種條理清晰關(guān)系的核心。我們年輕教師在確定教學(xué)目標(biāo)時(shí)往往比較關(guān)注本課時(shí)中學(xué)生所要掌握的知識和內(nèi)容的“點(diǎn)”，忽略了知識與知識之間的聯(lián)系。為此，在核心觀念引導(dǎo)下確定的教學(xué)目標(biāo)更注重知識的結(jié)構(gòu)化，即不僅僅要關(guān)注當(dāng)前的教學(xué)要求，更要了解學(xué)生的前概念水平和今后學(xué)習(xí)中的相關(guān)知識。

T老師在指導(dǎo)教學(xué)目標(biāo)確定的過程中，先讓教育碩士思考本節(jié)課涉及到的化學(xué)核心觀念是什么。因?yàn)椤盎瘜W(xué)反應(yīng)為什么有快有慢”這節(jié)課遵循物質(zhì)是運(yùn)動變化的思想，化學(xué)反應(yīng)的快慢是化學(xué)反應(yīng)速率的問題，所以不難判斷涉及到的核心觀念是“變化觀”。確定核心觀念后，T老師讓教育碩士在理解“變化觀”的基礎(chǔ)上分解它所涉及的知識，再選擇符合本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的知識： 化學(xué)反應(yīng)有快慢之分;化學(xué)反應(yīng)快慢可以用多種變量衡量;通常用化學(xué)反應(yīng)速率來定量衡量化學(xué)反應(yīng)的快慢;化學(xué)反應(yīng)速率以單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增大來表示。接下來，T老師讓教育碩士思考如何將這些瑣碎的知識點(diǎn)有序地聯(lián)系在一起。T老師給出的建議是通過問題鏈的方式，厘清知識點(diǎn)之間的關(guān)系，在一系列的問題解決中，將這些知識點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，從而形成這節(jié)課的教學(xué)框架（見圖1）。在厘清核心觀念中相關(guān)知識點(diǎn)之間的關(guān)系后，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)也就不難確定了。

在教學(xué)目標(biāo)確定的指導(dǎo)過程中，可以發(fā)現(xiàn)主要經(jīng)歷了四個步驟： 第一步，挖掘教學(xué)內(nèi)容中涉及的核心觀念，而核心觀念的確定可以來源于課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容和單元整體等方面;第二步，分解核心觀念中的相關(guān)知識，辨明各個重要知識點(diǎn);第三步，厘清相關(guān)知識點(diǎn)之間的關(guān)系，通常用問題鏈的方式將知識點(diǎn)有機(jī)結(jié)合形成教學(xué)框架;第四步，確定教學(xué)目標(biāo)。

3?化學(xué)核心觀念貫穿教學(xué)活動的設(shè)計(jì)，滲透課堂教學(xué)的實(shí)施

為了使核心觀念有效地體現(xiàn)在教學(xué)過程中，在教學(xué)設(shè)計(jì)中需要深度審慎地挖掘。要整體地把握大觀念并不容易，因?yàn)樗鼤S著教學(xué)內(nèi)容特征差異的變化而不斷變化。針對每個特定的教學(xué)任務(wù)，T老師引導(dǎo)年輕教育碩士將構(gòu)想的目標(biāo)在具體的學(xué)習(xí)活動和任務(wù)中逐漸展開，這也是在體現(xiàn)大觀念的教學(xué)內(nèi)容框架中深入考慮學(xué)生認(rèn)知發(fā)展序列的關(guān)鍵。

觀察化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)，感知化學(xué)反應(yīng)有快有慢

課堂引入是教學(xué)設(shè)計(jì)的第一個環(huán)節(jié)，也是學(xué)生認(rèn)知的起點(diǎn)。T老師建議，先演示鈉、鎂分別與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以通過觀察并比較宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論，鈉與水反應(yīng)比鎂與水反應(yīng)快，從而引導(dǎo)學(xué)生推斷出化學(xué)反應(yīng)是有快有慢的。在感受到這個事實(shí)后，鼓勵學(xué)生從生產(chǎn)生活中列舉出快反應(yīng)和慢反應(yīng)的實(shí)例，學(xué)生可以列舉出快反應(yīng)有燃燒、爆炸、火箭升空、中和反應(yīng)等等，慢反應(yīng)有鐵生銹、煤的形成、食物變質(zhì)、樹葉變紅、橡膠老化等等。

在這個引入的過程中，T老師注重用操作簡單、現(xiàn)象明顯的實(shí)驗(yàn)引起學(xué)生感知，再用實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)的事實(shí)激活他們在生活其他情境中的感知和體驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)宏觀現(xiàn)象的感知和辨識，并通過他們自己列舉真實(shí)生活中感知的事實(shí)與現(xiàn)象，從而使學(xué)生切實(shí)地感受這節(jié)課的“化學(xué)反應(yīng)有快有慢”這一核心觀念。學(xué)生一旦感知到了這一觀念，他們將有可能進(jìn)一步形成或轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌挠^念。這便為學(xué)生產(chǎn)生遷移性的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究，理解化學(xué)反應(yīng)快慢可衡量

在學(xué)生感知到化學(xué)反應(yīng)有快有慢的事實(shí)后，T老師認(rèn)為可以通過提問使學(xué)生思考如何衡量化學(xué)反應(yīng)的快慢，然后組織學(xué)生小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是通過測定大理石與不同濃度鹽酸反應(yīng)單位時(shí)間內(nèi)生成CO2的體積變化量來衡量反應(yīng)快慢。教材上提供的實(shí)驗(yàn)裝置見圖2。該實(shí)驗(yàn)用試管作為反應(yīng)容器，這對學(xué)生的操作要求比較嚴(yán)格，容易產(chǎn)生較大誤差。為此，T老師對裝置進(jìn)行了改進(jìn)（見圖3），將試管改為Y形管，反應(yīng)前分別將大理石和鹽酸裝入兩個支管中，塞緊木塞后只需轉(zhuǎn)動Y形管將大理石轉(zhuǎn)移至鹽酸中即可開始測量生成的CO2的體積。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生分工合作，完成包括計(jì)時(shí)、讀數(shù)、記錄等數(shù)據(jù)的任務(wù)，樹立協(xié)作意識。

在這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中，T老師強(qiáng)調(diào)通過實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生親身體驗(yàn)問題解決，并通過與同伴的協(xié)作交流進(jìn)一步深入理解反應(yīng)速率。在確定探究活動內(nèi)容的基礎(chǔ)上，T老師還格外關(guān)注實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中可能存在的干擾因素。由于實(shí)驗(yàn)操作上的困難和收集信息的不精確都可能導(dǎo)致學(xué)生形成不當(dāng)?shù)挠^念，T老師對教材上的實(shí)驗(yàn)裝置作了改進(jìn)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)探究為學(xué)生形成核心觀念的支架作用。所以，新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)促進(jìn)了核心觀念的形成。

教師演示DIS實(shí)驗(yàn)，感悟反應(yīng)快慢可用多種變量衡量

通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生理解了化學(xué)反應(yīng)快慢可以通過單位時(shí)間內(nèi)生成氣體的體積變化量來衡量。接下來，則針對“反應(yīng)快慢可用多種變量衡量”來設(shè)計(jì)活動，進(jìn)一步強(qiáng)化從精確的物理量來描述化學(xué)反應(yīng)快慢的觀念。T老師建議，演示一個DIS實(shí)驗(yàn)（數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)）。該實(shí)驗(yàn)是利用壓強(qiáng)傳感器測量大理石與不同濃度鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的氣體壓強(qiáng)的變化，得到的數(shù)據(jù)圖像見圖4。通過這個實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生理解，同樣是大理石和鹽酸的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)快慢既可以用單位時(shí)間內(nèi)生成氣體的體積變化量來衡量，也可以用氣體壓強(qiáng)變化量來衡量。當(dāng)然，只要在反應(yīng)中變化的物理量都可以作為衡量快慢的指標(biāo)，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生思考，化學(xué)反應(yīng)快慢選擇什么變量來衡量更合適？

這一環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)，T老師通過DIS實(shí)驗(yàn)從“量”的變化的角度進(jìn)一步讓學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)反應(yīng)快慢的觀念。這也是促成核心觀念形成的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)槿绻麤]有深入的理解，只有表面上的感知是無法形成真正的“大觀念”的。同時(shí)，將先進(jìn)的DIS實(shí)驗(yàn)引進(jìn)課堂教學(xué)，有助于拓寬學(xué)生的視野，對學(xué)生形成化學(xué)核心觀念有一定的助推作用。

掌握核心概念“化學(xué)反應(yīng)速率”

在實(shí)驗(yàn)探究和教師演示DIS實(shí)驗(yàn)之后，學(xué)生需要清晰地確認(rèn)核心概念“化學(xué)反應(yīng)速率”。T老師建議，通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考： 在物理學(xué)中，物體移動的快慢可用單位時(shí)間里物體所經(jīng)歷的路程即速率（v=s/t）表示，那么化學(xué)反應(yīng)的快慢如何定量表示呢？首先，告訴學(xué)生描述化學(xué)反應(yīng)快慢的物理量稱為化學(xué)反應(yīng)速率。并借助物理學(xué)中速率定義進(jìn)行類比，化學(xué)反應(yīng)速率必然指的是單位時(shí)間內(nèi)某個變量的變化量。然后，讓學(xué)生思考和辨明化學(xué)變化中最常見的變量有哪些，學(xué)生可以列舉出質(zhì)量、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、壓強(qiáng)、氣體體積等物理量。接下來，讓學(xué)生討論這些變量中最適合用于定量表示化學(xué)反應(yīng)速率的是哪一個。經(jīng)過討論，學(xué)生最后確定用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增大來定量表示化學(xué)反應(yīng)速率，表達(dá)式為v=c/t，單位為mol/（L·s）或mol/（L·min）。不用氣體體積和壓強(qiáng)的原因是它們的適用范圍僅限于有氣體參與的反應(yīng)，但是大部分的反應(yīng)都發(fā)生在溶液中。不用質(zhì)量和物質(zhì)的量的原因是在溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量和物質(zhì)的量還受體積的影響。

從T老師這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)可以看出，核心觀念形成必須是以精確的概念形成為前提的。關(guān)于核心概念“化學(xué)反應(yīng)速率”這部分的教學(xué)是T教師落實(shí)核心概念教學(xué)的亮點(diǎn)，因?yàn)槟贻p教師往往直接將概念定義介紹給學(xué)生，將重點(diǎn)放在概念的應(yīng)用上，而忽視了概念的由來，缺少以科學(xué)家的思維方式進(jìn)行問題解決的體驗(yàn)，但是T教師認(rèn)為不僅僅要讓學(xué)生知道核心概念的定義，更重要的是讓學(xué)生明白科學(xué)家為什么要用濃度這一變量來表示化學(xué)反應(yīng)速率。所以T老師通過類比、討論引導(dǎo)學(xué)生辨明核心概念，使前面的感知轉(zhuǎn)化為理性的概念，進(jìn)而促使大觀念具有了統(tǒng)領(lǐng)、深刻的特性，也實(shí)現(xiàn)了知識遷移的“內(nèi)核”。這也是核心觀念形成中一個重要環(huán)節(jié)，是形成遷移的前提。

4?討論與啟示

綜上所述，基于化學(xué)核心觀念的教學(xué)設(shè)計(jì)，不僅需要關(guān)注化學(xué)核心觀念引導(dǎo)下的教學(xué)目標(biāo)確定和教學(xué)框架設(shè)計(jì)，還要在挖掘核心觀念后對知識點(diǎn)進(jìn)行深入分解，并厘清知識點(diǎn)之間關(guān)系的基礎(chǔ)上完成整體的教學(xué)設(shè)計(jì)。最重要的是，將化學(xué)核心觀念貫穿于教學(xué)活動的設(shè)計(jì)，并滲透進(jìn)課堂教學(xué)的實(shí)施中。即觀念統(tǒng)領(lǐng)下的化學(xué)教學(xué)注重教學(xué)活動的連續(xù)性且緊密圍繞著教學(xué)目標(biāo)開展。從整個教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)過程來看，T老師對促成核心觀念形成的教學(xué)活動設(shè)計(jì)包含了四個重要的環(huán)節(jié)： （1）激活學(xué)生對有關(guān)核心觀念的化學(xué)宏觀事實(shí)和現(xiàn)象的感知和辨識;（2）通過探究活動、合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在活動中將核心觀念內(nèi)化為自己的心智部分;（3）通過不同角度的觀察、分析，強(qiáng)化核心觀念的重要構(gòu)成;（4）讓學(xué)生辨明核心概念，進(jìn)而在深度和統(tǒng)合特性上促成核心觀念的形成?？梢?，體現(xiàn)“大觀念”的整體教學(xué)活動設(shè)計(jì)緊緊圍繞核心觀念來展開，遵循學(xué)生的認(rèn)知特性，形成可操作的教學(xué)活動步驟，層次遞進(jìn)地實(shí)現(xiàn)教學(xué)的整體目標(biāo)。活動之間注重以問題鏈的形式進(jìn)行推進(jìn)，當(dāng)學(xué)生在思考從學(xué)習(xí)主題中引出的可遷移問題時(shí)，核心觀念能使學(xué)生的思維超越事實(shí)和活動，從而達(dá)到更高的層次。在課堂教學(xué)開展中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生之間相互協(xié)作解決問題，是自我建構(gòu)核心觀念的必要措施。

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