陳美釵 吳新建 張賢金

摘要： 化學(xué)核心概念具有統(tǒng)領(lǐng)具體概念和事實概念的作用?；瘜W(xué)教學(xué)可以通過單元整體備課，提煉化學(xué)核心概念，有效促進學(xué)生化學(xué)核心概念的建構(gòu)。在九年級化學(xué)“金屬和金屬材料”的單元教學(xué)中，依據(jù)《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）》，理解、重整教材內(nèi)容，提煉單元核心概念，以概念的理解、形成設(shè)計課堂教學(xué)，運用靈活多樣的教學(xué)方式，幫助學(xué)生通過具體的元素化合物知識的學(xué)習(xí)，理解有關(guān)物質(zhì)組成、性質(zhì)、變化的相關(guān)概念，認識組成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途及物質(zhì)變化的內(nèi)在原因，了解反應(yīng)條件對化學(xué)變化的影響，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞： 核心概念; 單元整體備課; 金屬和金屬材料; 化學(xué)學(xué)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(zhì)及其變化本質(zhì)的過程中所形成的高度抽象的思維產(chǎn)物，它具有統(tǒng)領(lǐng)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(xué)生在學(xué)習(xí)中舉一反三，遷移應(yīng)用所學(xué)知識。學(xué)生學(xué)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(lǐng)域，解決新的問題;可以開闊認識視野，提升對物質(zhì)及其變化的認識，對教學(xué)極具價值。在初中化學(xué)教學(xué)中，要幫助學(xué)生形成化學(xué)核心概念，要以課程標準為指導(dǎo)，注重單元整體備課，對教學(xué)單元（或主題、領(lǐng)域、模塊、學(xué)期教學(xué)內(nèi)容或?qū)W段教學(xué)內(nèi)容）進行整體性設(shè)計。單元整體設(shè)計要以系統(tǒng)論為指導(dǎo)，突出知識的建構(gòu)過程。

《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）》中有關(guān)“金屬和金屬材料”的內(nèi)容，分散于主題二“身邊的化學(xué)物質(zhì)”中的“金屬與金屬礦物”和主題四“物質(zhì)的化學(xué)變化”中的“認識幾種化學(xué)反應(yīng)”，其教學(xué)要求詳見《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）》[2]。如何將該主題多且零碎的內(nèi)容整合在核心概念的主線之下，幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化的、相對完整的認知體系，是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)必須解決的問題。為了探索基于學(xué)科核心概念（大概念）建構(gòu)下的單元整體備課，筆者在人教版九年級《化學(xué)》“金屬和金屬材料”單元的備課中，帶領(lǐng)教師研究教材，提煉單元核心概念，并以單元概念的建構(gòu)為中心，對“金屬和金屬材料”相關(guān)內(nèi)容進行整合，研究如何設(shè)計課堂教學(xué)，幫助學(xué)生建構(gòu)化學(xué)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(xué)要求來看，本單元知識的學(xué)習(xí)，強調(diào)學(xué)生從生產(chǎn)生活與物質(zhì)變化的視角認識“金屬”。一是從已有的知識和經(jīng)驗出發(fā)，了解金屬在生活、生產(chǎn)、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(guān)系;二是通過實驗與探究歸納總結(jié)金屬的化學(xué)性質(zhì)的相似性與差異性，并建立起置換反應(yīng)的概念，豐富對化學(xué)反應(yīng)類型的認識，建立起分類研究物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的觀點，并認識到學(xué)習(xí)化學(xué)有助于科學(xué)認識和利用物質(zhì)并創(chuàng)造人類所需的具有不同功能的物質(zhì);三是在金屬材料和合金的資料閱讀基礎(chǔ)上，認識常見的合金及其應(yīng)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(zhì)組成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認識。教材以“鐵的冶煉”為例，讓學(xué)生了解工業(yè)獲取金屬單質(zhì)的方法與原理，人們可以利用化學(xué)方法實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化并獲得新物質(zhì);感悟人們可根據(jù)元素的存在形態(tài)選擇其獲取方法，指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)和合理利用資源，建立科學(xué)的元素觀、物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀及合理利用自然資源的意識，以增強學(xué)習(xí)化學(xué)的責任感?！敖饘儋Y源的保護”中基于化學(xué)原理角度，學(xué)習(xí)如何科學(xué)地使用、保存金屬材料，認識化學(xué)如何指導(dǎo)人們正確利用物質(zhì)、合理利用資源。

1.2? 教學(xué)內(nèi)容與目標分析

該單元圍繞金屬的性質(zhì)、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(nèi)容涉及金屬活動性、置換反應(yīng)、鐵生銹的條件等，要求幫助學(xué)生初步認識物質(zhì)的性質(zhì)與用途、化學(xué)反應(yīng)的條件、現(xiàn)象和反應(yīng)類型，建立有關(guān)概念，并了解各知識點與概念間的關(guān)聯(lián)。

1.3? 單元核心概念及其內(nèi)涵

依據(jù)課程標準的學(xué)習(xí)要求，本單元的核心概念分為兩塊： 一是關(guān)聯(lián)性視角認識物質(zhì)。認識物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途、制備與轉(zhuǎn)化及四者之間的相互關(guān)系[3]。能從物質(zhì)的組成構(gòu)成、性質(zhì)（物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)）、制備（獲得途徑）、用途等方面認識物質(zhì)及它們間的關(guān)聯(lián)。組成、結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)與獲取途徑，性質(zhì)決定用途、物質(zhì)性質(zhì)反映物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)特征，從物質(zhì)的獲得途徑可以推測物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)特點。本單元以金屬的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)、金屬的用途與防護、合金、金屬的冶煉等知識為載體，幫助學(xué)生從不同視角認識和研究物質(zhì);二是多維度定性認識化學(xué)變化。能從化學(xué)變化的物質(zhì)、條件、現(xiàn)象、反應(yīng)類型和能量變化等五個維度對化學(xué)反應(yīng)進行完整描述[4]。以鐵的冶煉知識為載體，幫助學(xué)生認識“基于物質(zhì)性質(zhì)和變化實現(xiàn)物質(zhì)制備”，體會化學(xué)變化的價值。通過金屬活動性順序判斷置換反應(yīng)能否進行，幫助學(xué)生理解化學(xué)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(xué)反應(yīng)條件不同引發(fā)產(chǎn)物的不同，幫助學(xué)生了解可操縱反應(yīng)條件、控制化學(xué)反應(yīng)得到不同的產(chǎn)物。置換反應(yīng)比化合反應(yīng)和分解反應(yīng)更為復(fù)雜，是從物質(zhì)分類的角度對化學(xué)反應(yīng)進行分類，豐富了對反應(yīng)類型的認識。通過實驗收集反應(yīng)的證據(jù)，學(xué)習(xí)基于證據(jù)進行推理，幫助學(xué)生體會化學(xué)變化的現(xiàn)象與本質(zhì)的聯(lián)系，即內(nèi)因與外因的關(guān)系。

核心概念的結(jié)構(gòu)是單元教學(xué)的核心和樞紐。它將“金屬和金屬材料”單元教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容緊緊地關(guān)聯(lián)在一起。它們之間的相互關(guān)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(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容關(guān)系圖

2? “金屬和金屬材料”單元核心概念建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計

促進學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展，需要通過單元教學(xué)實施[4]。廈門市湖里中學(xué)化學(xué)備課組在“金屬和金屬材料”的單元教學(xué)備課中，通過設(shè)計單元各課時教學(xué)，以“基本理解”“基本問題”和“活動設(shè)計”為重點，實現(xiàn)“基本觀念”的建構(gòu);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(xué)生“關(guān)聯(lián)性視角認識物質(zhì)”和“多維度定性認識化學(xué)變化”的認識素養(yǎng)。為此，我們構(gòu)建了以單元核心概念為中心的教學(xué)六環(huán)節(jié)模式（簡稱“一中心六環(huán)節(jié)”單元設(shè)計），其基本結(jié)構(gòu)是： 教師基于課程標準和教材內(nèi)容的理解，提煉單元核心概念，在對教材事實性文本內(nèi)容進行分析的基礎(chǔ)上，將核心概念轉(zhuǎn)化成基本理解;參照學(xué)生的前概念和學(xué)習(xí)障礙，設(shè)計學(xué)習(xí)的基本問題;基于問題設(shè)計教學(xué)策略，組織學(xué)生開展學(xué)習(xí)活動，建構(gòu)學(xué)科基本觀念和學(xué)科思想;利用所學(xué)的化學(xué)知識，運用化學(xué)學(xué)科獨特的思維方式解決真實情景中的實際問題。其思維導(dǎo)圖如圖2所示。

圖2? “一中心六環(huán)節(jié)”式單元教學(xué)設(shè)計思維導(dǎo)圖

[環(huán)節(jié)一]“教學(xué)六環(huán)節(jié)”的起點在于對教材文本知識內(nèi)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(nèi)容包含： （1）金屬材料的重要應(yīng)用;（2）金屬物理性質(zhì)的共性與特性;（3）合金;（4）物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、用途的關(guān)系;（5）物質(zhì)性質(zhì)在很大程度上決定物質(zhì)用途，還要考慮可行性。課題2： 金屬的化學(xué)性質(zhì)，其內(nèi)容包含： （1）金屬化學(xué)性質(zhì);（2）金屬活動性有差異;（3）從類屬角度進行學(xué)習(xí)，初步意識到從相似性和差異性認識物質(zhì);（4）金屬化學(xué)性質(zhì)決定金屬的用途;（5）比較和歸納，可較全面地認識同類物質(zhì)性質(zhì)的共同點與個體的差異;（6）物質(zhì)變化的內(nèi)因與變化條件的關(guān)系。課題3： 金屬資源的利用和保護，其內(nèi)容包含： （1）建立基于元素找資源、基于物質(zhì)性質(zhì)和變化制備物質(zhì)的認識思路;（2）通過CO還原Fe2O3實驗，認同探究活動的基礎(chǔ)和保障;（3）通過金屬冶煉原理的學(xué)習(xí)，感受化學(xué)促進社會發(fā)展的價值;（4）結(jié)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(xué)物質(zhì)、關(guān)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(guān)聯(lián)性視角認識物質(zhì)，從多維度定性認識化學(xué)變化”。

[環(huán)節(jié)二]確立本單元的核心概念后，基于學(xué)科認知，結(jié)合單元教學(xué)內(nèi)容和學(xué)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(xué)生在學(xué)習(xí)活動中逐漸形成下列基本認識： （1）關(guān)聯(lián)性視角認識物質(zhì)： 物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì);物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定物質(zhì)的用途，物質(zhì)的合理利用還應(yīng)綜合考慮各種因素，物質(zhì)的用途體現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì);物質(zhì)的利用具有兩面性，要合理利用資源;同類物質(zhì)存在共性和個體特性;（2）多維度定性認識化學(xué)變化： 化學(xué)反應(yīng)具有規(guī)律性，置換反應(yīng)是其中的體現(xiàn)之一;根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)和變化實現(xiàn)物質(zhì)的制備;實驗是獲得證據(jù)的重要手段，物質(zhì)的性質(zhì)及變化規(guī)律需要通過化學(xué)事實證據(jù)進行推理。

[環(huán)節(jié)三]基于教師對單元整體教學(xué)目標的基本理解，開展符合學(xué)生認識發(fā)展邏輯的基本問題設(shè)計。如： （1）已知金屬的用途，總結(jié)金屬的物理性質(zhì);聯(lián)想金屬的用途體現(xiàn)金屬的哪些性質(zhì)？（2）物質(zhì)性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途，但還應(yīng)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(zhì)，化學(xué)性質(zhì)有相似性嗎？（5）鎂、鋅可以和酸反應(yīng)，其他金屬也可以和酸反應(yīng)嗎？（6）金屬和鹽溶液反應(yīng)體現(xiàn)了金屬的化學(xué)性質(zhì)，這與金屬活動性的差異有關(guān)嗎？（7）從反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)類別角度分析，金屬與酸反應(yīng)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(guān)？（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(xué)式，觀察組成上的差異，如何實現(xiàn)氧化鐵轉(zhuǎn)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(xué)生認知發(fā)展邏輯的單元整體教學(xué)的基本問題，教師再考慮能呈現(xiàn)學(xué)生認知發(fā)展邏輯、建構(gòu)概念的教學(xué)活動設(shè)計，為學(xué)習(xí)者提供一個參與討論、實驗、親身經(jīng)歷活動的機會，幫助學(xué)生在活動與思維中獲得感悟。比如： （1）列舉所知金屬的應(yīng)用，交流討論，總結(jié)金屬的主要物理性質(zhì);（2）討論物質(zhì)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(jù)鐵的化學(xué)性質(zhì)的認知，預(yù)測陌生金屬是否具有類似性質(zhì);（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(xué)性質(zhì)，體會幾種金屬的活動性差異;（7）觀察金屬與酸反應(yīng)的化學(xué)方程式的特點，形成置換反應(yīng)概念;（8）利用置換反應(yīng)解釋生產(chǎn)、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(yīng);（10）觀察常見金屬礦石圖片，引導(dǎo)從元素找資源，從物質(zhì)性質(zhì)找物質(zhì)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(xué)交流;（13）根據(jù)鐵制品銹蝕條件，交流防銹措施。

[環(huán)節(jié)五]學(xué)生活動的設(shè)計目標指向化學(xué)基本觀念的形成。包括： （1）初步形成“物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定物質(zhì)的用途，物質(zhì)的用途體現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)”，善于將用途與性質(zhì)聯(lián)系起來，形成從化學(xué)的視角分析生產(chǎn)、生活中的現(xiàn)象的意識;（2）從化學(xué)的視角認識資源，建立基于元素找資源、基于物質(zhì)性質(zhì)和變化制備物質(zhì)的認識思路;（3）體會物質(zhì)變化的內(nèi)因與變化條件的關(guān)系;（4）化學(xué)實驗和科學(xué)探究是研究物質(zhì)性質(zhì)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(zhì)性質(zhì)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(chǔ)和保障。

[環(huán)節(jié)六]基于課程目標和教學(xué)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(xué)生認識結(jié)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(xué)生認識方式評價其認識結(jié)果。由此回歸至本單元整體的核心概念之中，形成教學(xué)邏輯的一個閉合回路。

3? 結(jié)論與討論

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

首先，有利于提升教師的學(xué)科認知，促進教師的專業(yè)成長。2017年廈門市湖里中學(xué)化學(xué)備課組開展“一中心六環(huán)節(jié)”式單元整體教學(xué)設(shè)計的備課模型的教學(xué)實踐，在與備課組教師交流教學(xué)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(xué)主要是羅列物質(zhì)的組成、性質(zhì)、變化和用途等，現(xiàn)在通過挖掘教材內(nèi)容的教育價值，從類屬的角度系統(tǒng)開展金屬的性質(zhì)、冶煉、應(yīng)用與保存等方面的學(xué)習(xí)，是幫助學(xué)生建立并完善“物質(zhì)的性質(zhì)決定用途、制法與保存”學(xué)科基本思想的重要載體;系統(tǒng)地學(xué)習(xí)一類物質(zhì)，將引導(dǎo)學(xué)生采用對比的研

究方法，開展以單元核心概念為統(tǒng)領(lǐng)對教學(xué)內(nèi)容和素材資源進行整合的教學(xué)，可讓學(xué)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(xué)課堂教學(xué)的育人功能，使化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得以培育和發(fā)展。

其次，通過單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生普遍反映，學(xué)習(xí)不僅僅是記背了一些化學(xué)知識，還可以展開豐富的聯(lián)想與推理探索?？梢砸罁?jù)物質(zhì)性質(zhì)聯(lián)想物質(zhì)的用途、制備、保存等;遇到陌生物質(zhì)時可以先確定物質(zhì)的類別，根據(jù)代表物類比的思路，推測陌生物質(zhì)的性質(zhì)，為學(xué)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)帶來便捷，減輕了學(xué)習(xí)負擔?？梢?，“金屬和金屬材料”單元核心概念建構(gòu)及備課的研究與實施，能有效地幫助學(xué)生建立認識物質(zhì)的模型，較好地實現(xiàn)學(xué)科理解、遷移應(yīng)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(xué)核心概念建構(gòu)的教學(xué)，必須加強對化學(xué)學(xué)科的理解。所謂學(xué)科理解，其本質(zhì)是建立起富有學(xué)科特點的審視認識對象、分析與解決問題的思維，以及在學(xué)科思維指導(dǎo)下建構(gòu)起來的對學(xué)科本原性、整體性的認識。從學(xué)科認識論的角度來講，核心概念是一種學(xué)科的思維方式，是一種認識武器，是學(xué)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(xué)核心概念的建構(gòu)，而“站在整個單元甚至整冊教材高度上”的基礎(chǔ)就是對學(xué)科的基本理解。化學(xué)教師對化學(xué)學(xué)科應(yīng)有的基本理解，包括化學(xué)學(xué)科研究的基本問題、獨特的視角、學(xué)科基本任務(wù)、學(xué)科研究的方法以及學(xué)科思想觀念等[6]。

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