沈偉藝 羅炳杰

【作者簡介】沈偉藝，高級教師，主要研究方向為中學化學教學；羅炳杰，高級教師，特級教師，主要研究方向為中學化學教學。

【基金項目】福建省教育科學“十四五”規(guī)劃2022年度立項課題“初中化學課堂教學增值評價的實踐研究”（FJJKZX22-465）；廈門市思明區(qū)第一屆特級教師工作室專項課題“基于化學學科核心素養(yǎng)的結構化教學實踐研究”（GZSZX2023T003）

【課堂聚焦·教學設計】

【摘 要】結構化教學能夠促進學生“知識→認識→核心素養(yǎng)”的轉化。研究者在分析結構化教學內涵、意義的基礎上，構建了以核心素養(yǎng)為導向的結構化教學實施路徑，并以“從黃銅渣中提取有價產品”化學項目教學為例，具體實施結構化教學。

【關鍵詞】結構化教學；大概念；項目教學；核心素養(yǎng)；化學教學

如何合理組織化學教學內容？《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課標（2017版）》）明確指出，化學教學內容的組織，應有利于促進學生從化學學科知識向化學學科核心素養(yǎng)的轉化，而內容的結構化則是實現(xiàn)這種轉化的關鍵。［1］70《義務教育化學課程標準（2022年版）》則倡導構建大概念統(tǒng)領的化學課程內容體系，充分發(fā)揮大概念對實現(xiàn)知識的結構化和素養(yǎng)化的功能價值。［2］可見，結構化教學成為課程標準修訂的亮點之一。那么，何為結構化教學？為何要將教學內容結構化？如何實現(xiàn)教學內容結構化？針對這些問題，筆者探討了教學內容結構化的內涵、意義和實施路徑，并以“從黃銅渣中提取有價產品”化學項目教學為例，具體實施結構化教學。

一、結構化教學的內涵

結構一詞在不同的學科領域具有不同的內涵，其共同特征在于注重事物之間、整體與部分之間的關聯(lián)，而結構化可以看成實現(xiàn)這一目的的過程。［3］教學是指教師的教和學生的學的一切活動。教師在理解教材內容和課程標準的基礎上，依據(jù)學生特點和實際資源，對內容進行選擇和組織，呈現(xiàn)給學生的各種與學習有關的經(jīng)驗就成為教學內容?！墩n標（2017版）》提出化學教學內容的結構化主要有三種形式，即基于知識關聯(lián)的結構化（知識結構化）、基于認識思路的結構化（認識結構化）、基于核心觀念的結構化（觀念結構化）［1］70-71。知識結構化是對具有邏輯關系的化學學科知識進行組織，呈現(xiàn)出具有層次性的知識結構。認識結構化包括認識視角、認識思路等基本要素。由于每種認識對象都具有獨特的認識視角（角度）和認識思路（路徑），因此，認識結構化解決了認識方式中“從哪里想”“怎么想”兩個核心問題。觀念結構化進一步抽象物質及其變化本質和認識過程，反映了核心素養(yǎng)的學科特質。在目前教學實踐中，教師比較習慣知識結構化，而忽視了認識結構化和觀念結構化。雖然知識結構化體現(xiàn)知識間的邏輯關系，但知識的素養(yǎng)功能難以發(fā)揮。而以大概念引領知識、認識和觀念，實現(xiàn)教學內容結構化，能有效促進知識向素養(yǎng)的轉變。因此，結構化教學是教師基于大概念統(tǒng)領的具有層級結構的有機整體的教學。

二、結構化教學的意義

結構化教學能夠促進學生學科能力素養(yǎng)的發(fā)展。王磊教授提出從知識到能力和素養(yǎng)的發(fā)展進階，即學習理解（辨識記憶、概括關聯(lián)、說明論證）→應用實踐（分析解釋、推論預測、簡單設計）→遷移創(chuàng)新（復雜推理、系統(tǒng)探究、創(chuàng)新思維）［4］。在結構化教學中，首先，教師可以通過知識結構圖或思維導圖等方式，基于一定的邏輯關系，將零散的、碎片化的化學知識關聯(lián)起來，幫助學生厘清基本概念之間的有機聯(lián)系，使學生順利進行知識和經(jīng)驗的加工和輸入活動，即增進學生的學習理解。其次，教師可以利用核心概念的素養(yǎng)發(fā)展功能，引導學生進行知識經(jīng)驗的簡單輸出活動，應用學科核心知識分析和解決實際問題，提煉認識角度和思路，實現(xiàn)知識結構化到認識結構化的轉變，促進學生應用實踐能力的發(fā)展。最后，教師可以基于大概念，引導學生調用學科核心知識及活動經(jīng)驗等，創(chuàng)新性解決新情境問題，實現(xiàn)大概念的遷移和應用，不斷建構化學學科觀念。因此，結構化教學對學生能力素養(yǎng)的發(fā)展具有重要意義，教師要有目的、有計劃地實施認識結構化和觀念結構化，逐步提升學生的化學知識結構化水平。

三、結構化教學的實施路徑

從“教什么”的層面看，結構化教學要求構建大概念統(tǒng)領的教學內容體系，即基于大概念建構概念的層級結構。鄭長龍教授提出，根據(jù)概念的概括程度可以把化學教學中的概念劃分為大概念、核心概念和基本概念，其中基本概念是核心概念形成的基礎，核心概念是大概念建構的基礎，大概念對核心概念和基本概念的認識具有引領作用。［5］大概念有高度的概括性。在教學設計時，教師可以把大概念解構成凸顯學科認識角度和認識思路的核心概念，再將核心概念拆解為基本概念，并與具體知識相匹配。在教學實踐中，教師可以通過創(chuàng)設真實且富有啟發(fā)性的學習情境，引導學生主動思考，幫助學生建構核心概念和大概念，形成化學學科的思維方式和方法。從“怎么教”的層面看，結構化教學要求重視創(chuàng)設真實情境解決問題，倡導開展“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”的實踐活動，不斷提升學生的知識結構化水平。從“教到什么程度”的層面看，結構化教學倡導實施發(fā)展性評價，加強過程性評價，通過設置不同能力水平（學習理解→應用實踐→遷移創(chuàng)新）的活動任務，根據(jù)學生在做任務中的表現(xiàn)，診斷其化學知識結構化水平。因此，筆者根據(jù)“教—學—評”一致性，構建了結構化教學的實施路徑（如圖1）。

四、結構化教學的具體實施

（一）課前結構化設計

1.分析學習主題

核心素養(yǎng)導向的結構化教學，注重基于主題整合教學內容。主題是指能集合一系列化學知識，并且蘊含著學科思想觀念的學習單元。在分析學習主題時，教師應明確學習主題要發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)、大概念、核心知識等，然后圍繞大概念建構知識結構。這樣，有利于學生獲得整體有序的學習內容，促進知識結構化。如“從黃銅渣中提取有價產品”項目是針對物質及其變化的復習設計的，屬于化學與資源環(huán)境領域的實踐活動，要求學生利用物質性質及其變化實現(xiàn)物質的轉化。學生在真實情境驅動性問題中開展實踐活動、檢驗想法并解決問題，通過項目作品展示交流和過程性評價，提高認識思路及化學學科觀念結構化水平。

本項目選擇“變化觀念”核心素養(yǎng)作為主要培育點，遴選“物質的變化與轉化”作為大概念進行統(tǒng)攝，根據(jù)物質、變化、轉化等視角將其解構為物質性質、化學變化、混合物分離、質量守恒定律等具有學科認識和思維方式的核心概念，再將核心概念進一步分解成基本概念，尋找相應的具體知識進行匹配。這樣，就形成了“從黃銅渣中提取有價產品”的大概念知識結構化（如圖2）。該項目主要承載了初中化學金屬和酸的相關內容，包括金屬、金屬氧化物的性質，以及金屬與酸和鹽的反應、混合物的分離、化學計算等核心知識，幫助學生初步建立認識物質性質的基本思路和方法，發(fā)展學生的變化觀、轉化觀、定量觀及實驗觀。另外，從黃銅渣中提取有價產品不僅可以減少廢物的排放，還實現(xiàn)了廢舊金屬的回收利用，符合綠色化學理念。

2.制訂教學目標

教學目標是學生通過學習所獲得的學科核心素養(yǎng)全面發(fā)展的具體表現(xiàn)。教師應依據(jù)學習主題的內容要求、學業(yè)要求和學業(yè)質量標準，結合學生實際情況，制訂化學知識結構化水平持續(xù)進階的教學目標?；诖耍皬狞S銅渣中提取有價產品”項目的教學目標如下。

（1）通過探究ZnO、CuO的性質，復習相關的核心知識和基本技能，建立知識之間的聯(lián)系，形成知識結構化。

（2）通過實驗探究活動，建立初中階段對物質及其變化的認識模型，提高學生對物質及其變化的認識結構化水平。

（3）通過完成從黃銅渣中獲得ZnSO4和金屬Cu活動任務，建立知識與問題的關聯(lián)，形成問題解決思路，提高學生的化學觀念結構化水平。

3.規(guī)劃學習流程

教師應整體規(guī)劃主題學習流程，在大概念的統(tǒng)領下，設計挑戰(zhàn)性的學習任務，將學習任務分解，并與驅動性問題建立關聯(lián)，展開相關的學習活動，統(tǒng)籌規(guī)劃學習時間，形成有序推進、能力素養(yǎng)水平持續(xù)進階的發(fā)展系統(tǒng)。如對于“從黃銅渣中提取有價產品”項目，教師可根據(jù)項目教學目標，遴選“從黃銅渣中獲得ZnSO4和金屬Cu”的真實情境，在“物質的變化與轉化”大概念統(tǒng)領下，設置“項目導引→探究ZnO、CuO的性質→從黃銅渣中提取ZnSO4和金屬Cu”等3個進階任務，依據(jù)核心知識和基本概念，設計9個驅動性問題，不斷建構核心概念和大概念?！皬狞S銅渣中提取有價產品”項目的教學流程設計見表1。

（二）課中結構化實施

1.創(chuàng)設真實情境，引發(fā)關聯(lián)問題

真實且富有啟迪性的學習情境能夠引發(fā)學生思考，激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望。在結構化教學實踐中，教師可以利用新聞報道、化學實驗等多種素材，以及圖片、實物等多種形式創(chuàng)設學習情境，引導學生從真實的情境中發(fā)現(xiàn)關聯(lián)問題，展開相應的學習活動。

任務1 項目導引

【資料】國際研究報告指出，未來全球金屬資源需求量大幅上升。一方面，金屬資源非常有限且不可再生。另一方面，金屬開采和冶煉消耗大量能源，還會給環(huán)境帶來影響。如果從金屬廢料中回收金屬，可以節(jié)約金屬資源和能源，還能減少對環(huán)境的污染。利用黃銅（銅鋅合金）制造錢幣等生活物品的過程中，會產生很多黃銅渣，黃銅渣會造成環(huán)境污染，其主要成分是Zn、ZnO、Cu、CuO，市場價格低。

問題1：可以將黃銅渣轉化為哪些有價產品？

問題2：若要將黃銅渣轉化為Cu和ZnSO4，需要解決哪些問題？

【學生活動】將Zn、ZnO變成ZnSO4，CuO變成Cu。學生需要考慮到物質的轉化需要利用物質的性質，還需要考慮轉化后如何分離、實驗如何實施等問題。

【設計說明】一是介紹項目背景，引發(fā)學生學習的欲望；二是診斷學生能否把黃銅渣轉化為有價產品以及轉化時需要解決的問題的系統(tǒng)思考水平，并為該項目的學習提供必要的知識支持；三是引導學生分析項目，并進行項目規(guī)劃。

2.開展探究活動，形成認識思路

科學探究是重要的科學實踐活動，是培養(yǎng)學生知識結構化水平不可或缺的組成部分。教師應積極引導學生親歷創(chuàng)意設計、動手操作等過程，使學生在解決問題的同時，形成和發(fā)展對化學知識的認識思路和方法。

任務2 探究ZnO、CuO的性質

問題3：ZnO、CuO有哪些化學性質？

【學生活動】填寫性質預測結果及預測依據(jù)。

【支持】儀器（酒精燈、試管、藥匙、膠頭滴管）和藥品（ZnO、CuO、稀硫酸、稀鹽酸、ZnSO4溶液、CuSO4溶液、NaOH溶液）。

【學生活動】小組合作，選擇相應藥品進行實驗，記錄實驗現(xiàn)象，得出結論。

【教師引導】ZnO、CuO作為金屬氧化物，它們還可以與CO等還原劑反應。

問題4：你還想了解ZnO、CuO的哪些性質？

【學生活動】繼續(xù)探究ZnO、CuO能否與NaOH溶液反應。

問題5：你認為研究物質性質的方法及具體思路是什么？

【認識結構化】教師引導學生總結研究物質性質的方法及具體思路（如圖3）。

【設計說明】在以上ZnO、CuO的性質探究活動中，教師引導學生體會研究物質性質，特別是化學性質需要通過化學變化來體現(xiàn)，實驗法是研究物質性質的重要方法。在實驗過程中，學生可以先預測物質性質，再進行實驗驗證自己的想法，認識研究物質性質的一般思路。學生基于物質組成、變化、存在、用途等視角認識物質的物理性質和化學性質，豐富了認識物質性質的角度。

3.解決實際問題，建構化學觀念

學生的結構化水平是一個自我建構、不斷提升的過程。教師可以通過設置不同復雜程度問題的解決活動，引導學生開展證據(jù)推理、分類概括、模型解釋等具有學科特質的高階思維活動，促進學生觀念結構化水平的發(fā)展。

任務3 從黃銅渣中提取ZnSO4和金屬Cu

【支持】藥品：黃銅樣品（含Cu 50%、Zn 6.5%、ZnO 32.4%、CuO 8%，其余為雜質）、Fe、Zn、硫酸、鹽酸、ZnSO4溶液、CuSO4溶液、NaOH溶液。相關儀器。

問題6：從黃銅渣中提取ZnSO4和金屬Cu的實驗方案是怎樣的？

【學生活動】依據(jù)所提供的藥品，設計實驗方案，用流程圖表示實驗方案（如圖4）。

追問：如何得到ZnSO4晶體和金屬Cu？

【學生活動】小組合作，班級交流，完善實驗方案，進行實驗，記錄實驗現(xiàn)象。

問題7：分離提純物質的基本思路是什么？

【教師點評】過濾和蒸發(fā)都是物理方法。而混合物的分離和提純還包括化學方法，即需要利用化學反應去除某些物質，或者通過物質的轉化，實現(xiàn)物質的分離和提純。用化學方法除雜時，為了將物質完全去除，通常需要加入過量的除雜試劑。不管采用什么方法，分離提純物質的基本思路都是利用性質的差異（如圖5）。

問題8：若稱取100g黃銅樣品進行實驗，至少需要50%硫酸的質量是多少？最多可以得到金屬Cu的質量是多少？

【教師點評】至少需要硫酸的質量就是實驗方案中第一步與Zn、ZnO、CuO反應的硫酸質量相加。另外，可以利用質量守恒定律中的元素守恒來計算金屬Cu的質量。

問題9：如何構建化學變化的認識模型？

【觀念結構化】教師引導學生構建化學變化的認識模型（如圖6）。

【設計說明】利用流程圖設計從黃銅渣中提取ZnSO4和金屬Cu的實驗方案，引導學生形成相關知識結構化。學生利用物質性質及發(fā)生反應完成物質制取、物質分離等核心活動，從反應物、生成物、條件、反應類型、現(xiàn)象等多角度認識化學反應，建立對化學反應從定性到定量、從宏觀到微觀的認識方式。

（三）課后結構化反思

教學反思是指教師對自身教學實踐的再認識，并以“教—學—評”一致性的落實進行結構化反思。從“教什么”來看，本項目在大概念統(tǒng)攝下設計了項目式復習教學，從學生實際水平出發(fā)，解決“從黃銅渣中提取有價產品”的真實問題，提升知識結構化水平，發(fā)展學生變化觀念等學科核心素養(yǎng)。從“怎么學”來看，教師設計了3個環(huán)環(huán)相扣的學習任務。任務3具有挑戰(zhàn)性，融合了方案設計與實施、物質的分離與提純、物質轉化等多種思維活動，層層遞進，最終實現(xiàn)問題的解決。學生在解決問題的過程中，體會到實驗探究和結構化思維是學習化學的重要方法，感悟嚴謹求學的科學態(tài)度及勇于質疑和創(chuàng)新的精神，激發(fā)了主動探究的興趣。從“學會了沒有”來看，教師設計了9個不同能力水平的問題，診斷學生在解決不同類型問題過程中的表現(xiàn)，發(fā)展學生的知識結構化水平。學生通過小組合作，不斷完善從黃銅渣中提取ZnSO4和金屬Cu的實驗方案，實現(xiàn)了從Zn、CuO等物質最終轉化為ZnSO4和金屬Cu的知識結構化。學生通過過濾和結晶等方法得到產物，提煉出分離提純物質的基本思路，形成了混合物分離問題的結構化思維；通過一定量黃銅樣品消耗硫酸的質量及得到金屬Cu的質量的計算，從定量角度認識化學反應；通過構建化學變化的認識模型，形成了對化學反應的多角度認識及系統(tǒng)思維，不斷豐富“物質的變化與轉化”的內涵；通過應用物質的變化與轉化觀念解決問題，不斷提高學科觀念結構化水平。

五、結語

運用結構化教學，有利于提高整體站位。結構化教學的出發(fā)點不是某個具體知識點，而是指向學科核心素養(yǎng)的大概念。大概念是化學觀念在主題中的具體化，具有功能價值。學生在實驗與實踐活動中運用大概念解決實際問題，掌握核心知識，提煉解決實際問題的思維路徑和方法，形成對學科價值正確的理解，實現(xiàn)從掌握知識到能力素養(yǎng)發(fā)展的轉變。實施結構化教學，有利于學生形成對學科知識及其思維方式方法的認識，從而促進學生遷移應用，解決真實問題，不斷提升建構大概念的結構化水平。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部. 普通高中化學課程標準（2017年版）［M］. 北京：人民教育出版社，2018.

［2］中華人民共和國教育部. 義務教育化學課程標準（2022年版）［M］. 北京：北京師范大學出版社，2022.

［3］張紫紅，崔允漷. 論課程內容結構化：內涵、功能與路徑［J］. 課程·教材·教法，2023（6）：4-10.

［4］王磊. 學科能力構成及其表現(xiàn)研究：基于學習理解、應用實踐與遷移創(chuàng)新導向的多維整合模型［J］. 教育研究，2016（9）：83-92，125.

［5］鄭長龍. 核心素養(yǎng)導向的化學教學設計［M］. 北京：人民教育出版社，2021.

（責任編輯：羅小熒）