分析与把握中学化学学科的核心概念，本文主要内容关键词为：学科论文,概念论文,核心论文,中学化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
目前，国内外科学教育界都在倡导教学要聚焦核心概念。对于化学学科，核心概念是指那些居于学科中心、具有超越课堂持久价值和迁移价值的关键性概念、原理和方法。通过对核心概念的掌握，学生可以解释生活中相关的事件和现象，可以举一反三、融会贯通。更为重要的是，核心概念可以为新知识的获取提供组织结构，从而使学生于在校期间和毕业后能够运用这些核心概念迅速获取新知识”[1-2]。核心概念具有如此重要的教学价值，对于中学化学教师来说，正确把握学科核心概念并使学生真正领悟核心概念，便成为提高化学课堂教学效益的重要突破口。 一、中学化学中的重要核心概念 国内很多学者从不同层面总结了化学核心概念。如王磊教授提出“物质”“结构”“反应”是反映化学学科内容本体的三大核心概念[3]；胡久华教授提出“物质的量”“物质分类”“电解质与电离”“氧化还原反应”“化学键”“化学平衡”“盐类水解”“原电池”等是高中化学核心概念[4]。 化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学。学生通过对中学化学课程的学习，要对“物质是由什么构成的”“事物为什么会发生变化”等基本问题有所认识，要能够解释和预测日常生活中的现象，如燃料的燃烧、金属的腐蚀等。因此笔者认为，在中学阶段，物质的组成与性质、物质与能量、物质变化的方向、化学与社会是中学化学课程中较为重要的几个核心概念。这些核心概念可以转化为以下陈述句来表述。 概念1：所有的物质都是由原子、分子等微观粒子构成的；微粒的种类、排列、运动以及微粒间的相互作用决定了物质的宏观状态与特性。 概念1阐明了物质的宏观状态与特性的决定因素，从而解释了“为什么物质具有不同的状态”“为什么不同的物质具有不同的特性”这些处处存在的现实问题，使学生能够从微观角度来分析与认识宏观物质的状态与性质。概念1是高度概括的核心概念，该核心概念下统摄的重要概念有原子、分子、化学变化等。 概念2：自然界的一切物质都具有能量。当事物发生变化或被改变时会发生能量的转化。能量能够从一种形式转化为另一种形式，但在能量转换的过程中，总能量保持不变。 概念2阐明了自然界中的物质均具有能量，而当物质发生变化或被改变时会发生能量的转化。如物质发生相变时伴随着能量的变化，物质发生化学变化时也伴随着能量的变化。认识能量转化以及能量守恒定律，可以使学生更好地理解生活中与能量、能源相关的问题。 概念3：封闭体系中事物总是自发地趋向平衡态，这是由于物质系统倾向取得最低能量状态和最大混乱度。 概念3阐明了物质宏观过程的方向性，即物质系统倾向于向取得最低能量状态和最大混乱度的方向变化，使学生初步了解化学理论可以预测和解释化学反应的方向与限度。 概念4：化学是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一。 概念4指出了化学对于人类认识物质世界以及社会发展所起的作用，概括了化学学习的价值。 以上四个重要核心概念也是学习化学的四个重要视角：一是从微观角度分析与认识物质的宏观状态与性质；二是从能量角度认识物质的状态与变化；三是从热力学规律角度认识化学变化；四是从社会与生活角度认识化学。 二、基于核心概念确定课堂教学重点 既然核心概念是居于学科中心、具有超越课堂持久价值和迁移价值的关键性概念、原理和方法，那么它们必然是课堂教学的重点。教师应该基于核心概念整体分析教学内容，确保正确把握课堂教学的重点。 教学案例：《化学反应原理》第四章“电化学基础”第三节“电解池”（第一课时）。教师通过学生已知的电解水反应开始教学，让学生通过观看水电解的微观示意图，分析、归纳电解水装置中电子、离子的运动方向。接下来进行学生分组实验——用石墨棒作电极电解
溶液。实验后请学生思考与交流以下问题：通电前，
溶液中含有哪些微粒？通电时，这些微粒各向什么区域移动？通电后，在阳极和阴极各发生了什么样的电极反应？然后教师给出归纳提升：放电能力大小比较，阳极为
＞
，阴极为
。并且用PPT给出“电解原理”：电解——电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程；电解的条件——电流、电解池溶液、两个电极形成闭合回路；电解池——把电能转变为化学能的装置。之后，教师以金属铁和铜作电极材料电解
溶液进行演示实验，并进行归纳提升：放电能力大小比较，阳极为活泼金属＞
＞
，阴极为
；阴极放电顺序与电极材料无关；阳极活泼金属作电极时，金属放电。最后，教师从电极名称、离子移动方向及电子的流向、电极反应和能量变化四方面进行总结。 案例分析：通过教师提出的问题和一系列的归纳提升可以看出，课堂教学的重点是让学生认识电解过程中离子迁移的方向并进行离子放电能力的比较。教师在教学设计文稿中也说明教学重点是电解池中粒子的运动方向、放电能力的比较。这样的教学定位合理吗？离子迁移过程强调的是电解的过程，而离子放电能力比较仅是基于具体实验事实的简单归纳，并不能形成理性认识。因此，该教学重点不能很好地帮助学生形成可迁移的概念性认识。 如果教师认识到了前述的学科核心概念是教学的重点，那么具体到中学电化学的基础内容，如“什么是化学能与电能的相互转化？”“化学能与电能为什么可以相互转化？”“如何实现化学能与电能的相互转化？”“化学能与电能相互转化的意义是什么？”等才应该是学生学习的重点。再具体到本节的电解池教学，其教学重点应该是引导学生认识到电流可以引发氧化还原反应，在此过程中电能转化为化学能，电解法是最强有力的氧化还原手段。该教学重点揭示了电解的本质，有利于学生理解更上位的关于能量转化的核心概念，从而能够进行知识的迁移与应用。 三、基于核心概念分析教学内容价值 教师在进行教学设计时常被要求进行教学内容的价值分析；但很多教师在进行此项工作时只是罗列知识点，或以“承前启后，为后续学习奠定基础”一言以蔽之。教学内容或教学素材是为理解核心概念而服务的，因此，基于核心概念的教学内容价值分析可以让我们既立足于当下，又着眼于长远。 例如，人教版初中化学第六单元“碳和碳的氧化物”涉及碳和碳的氧化物的物理性质、化学性质以及它们的重要用途。首先，教师要理清本单元中重要的事实性知识：金刚石、石墨等碳单质的结构、性质与用途；一氧化碳和二氧化碳的组成、性质与用途。通过这些事实性知识可以归纳出哪些概念性认识？这些概念性认识与核心概念有怎样的联系？这些问题是教师进行教学内容价值分析的方向。有了思维的方向，教学内容的价值就比较容易梳理。我们可以用图1呈现“碳和碳的氧化物”单元中重要事实、概念及核心概念的关系。
由图1可见，碳和碳的氧化物的物理性质、化学性质以及它们的重要用途均属于事实性知识，通过对它们的学习可以认识到有的物质是由原子直接构成，有的物质是由分子构成。不同的元素可以组成不同的物质，相同的元素也可以组成不同的物质，如金刚石和石墨、二氧化碳和一氧化碳，它们之所以是不同的物质，具有不同的性质，是因为这些物质的微观结构不同。另外，还要认识到依据物质的性质可以开发物质的用途，为人类服务。也就是说上位的两个核心概念是总的、长远的教学目标，它们需要以化学事实为基础来逐步认识和发展。这样，我们可以根据教学素材挖掘相关的教学价值，如二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，该反应可用来检验二氧化碳，这一知识不仅是让学生知道如何检验二氧化碳，如何书写检验二氧化碳的化学方程式，而且能使学生认识到“利用化学反应可以制备物质、鉴别物质”，从更高的层面上看待化学反应，为知识的迁移与认识的发展做准备。 四、围绕核心概念组织课堂教学 在日常的课堂教学中，有些教师的教学内容非常丰富，有图片、动画和视频，有教师演示实验、学生分组实验等。这些内容如果没有用一条线索连接起来，就会让学生因缺乏方向感而感到应接不暇，只是被一个又一个的活动牵着走。而如果基于核心概念来设计与组织教学活动，这些活动就具有了内在的逻辑，学生就有了思维的方向。下面以人教版初中化学第六单元“碳和碳的氧化物”课题1“金刚石、石墨和
”（第一课时）为例，阐述如何围绕核心概念组织教学活动。 1.环节1：金刚石与石墨的物理性质及用途 通过实物或图片对比金刚石与石墨的颜色、质地；演示用金刚石制成的玻璃刀切割玻璃，说明金刚石的硬度；让学生用2B铅笔在纸上涂画，感受石墨的质地，观察石墨的色泽。接着，教师列出金刚石与石墨各自的物理特性，并通过联系实际帮助学生了解它们相应的用途（如附表所示）。
设计意图：由学生生活中可能用过、见过的金刚石与石墨制品引入，对比它们之间的差异；在教师与教材的帮助下，进一步对比金刚石与石墨在物理性质方面的差异，并将其与它们的用途联系起来，使学生认识到物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。 2.环节2：金刚石与石墨的组成与结构 首先教师明确指出金刚石与石墨均是由碳元素组成的纯净物，它们都是碳的单质。然后设问：为什么金刚石与石墨的物理性质相差很大？ 师生共同分享金刚石与石墨结构的资料，教师对金刚石、石墨结构与性质的联系进行简单解释。 设计意图：在学生了解金刚石与石墨的物理性质有很大差异后，由教师告诉学生金刚石与石墨是由相同元素组成的纯净物，它们都是碳单质。对于学生来说，晶莹璀璨的钻石居然也和石墨一样是由碳元素组成，他们会感到很吃惊。接下来的问题“金刚石与石墨的物理性质为什么差别很大”，引发学生思考为什么金刚石与石墨都是碳元素组成的，但性质差异那么大。 因为物质组成因素已排除，学生的关注点便会聚焦在结构上。在此基础上教师展示金刚石与石墨的结构，并对金刚石、石墨结构与性质的联系进行简单解释，使学生认识到物质性质与其结构密切相关。 3.环节3：木炭及活性炭吸附实验 展示木炭和活性炭，说明它们的主要成分也是碳单质。展示木炭多孔结构示意图，说明这种多孔物质具有很强的吸附性，教师演示木炭使红墨水褪色的实验。 设计意图：木炭和活性炭也是学生生活中可能用到的物质。首先，学生通过图片了解它们多孔的结构特点，通过教师介绍知道多孔物质具有很强的吸附性；然后通过实验加以验证，让学生再次认识物质性质与其结构密切相关。 4.环节4：
结构简介 介绍科学家新发现的碳单质——
，展示
的结构，说明它的独特结构使其具有很多独特的性质，在材料、医学等很多领域有广泛应用；通过对碳纳米管、单层石墨片等新碳单质的研究介绍，使学生认识到具有独特结构的碳单质还有很多，并且具有广泛的研究前景。 设计意图：通过介绍
碳纳米管和单层石墨片等新的碳单质以及它们可能因此而具有的独特性质，让学生进一步认识到物质性质与其结构密切相关，并激发学生创造的愿景：用普通的碳原子“构造出”不普通的新材料。 5.环节5：总结 对本节主要内容的总结如图2所示。
设计意图：总结本节课的主要内容，通过简单框图表达本节需要学生了解的几种比较典型的碳单质，强调它们因各自的独特结构而具有的不同物理性质，具有的不同用途。 教师对核心概念的分析与把握决定了课堂教学的方向、深度及广度。教师应基于化学学科的性质与中学化学课程的目标任务确定需要学生重点理解的核心概念，进而确定恰当的教学目标，进行超越事实的化学教学，促进学生的认识发展。
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