以大概念统领设计义务教育化学课程内容

吴星

摘要： 构建大概念统领的化学课程内容体系，基于大概念组织化学主题单元教学，是《义务教育化学课程标准（2022年版）》的重大创新。就构建大概念统领的化学课程内容提出的背景，化学学科大概念、化学主题大概念和化学单元大概念之间的关系，化学课堂教学中如何帮助学生学习并形成化学大概念等问题展开讨论。

关键词： 初中化学； 大概念； 课程内容； 课堂教学

文章编号： 1005-6629（2022）11-0003-06

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

《义务教育课程方案（2022年版）》提出优化课程内容结构的要求：以习近平新时代中国特色社会主义思想为统领，基于核心素养发展要求，遴选重要观念、主题内容和基础知识，设计课程内容，增强内容与育人目标的联系，优化内容组织形式［1］。《义务教育化学课程标准（2022年版）》针对课程内容的設计提出：通过注重学科内的融合及学科间联系，明确学习主题，凝练大概念，反映核心素养在各学习主题下的特质化内容要求［2］。以大概念为统领构建化学课程内容体系，基于大概念组织化学主题单元教学，成了义务教育化学课程改革的必然要求，也是值得广大化学教育工作者深入研究和实践的重要课题。

1 建构大概念统领化学课程内容的背景

随着以信息技术为代表的人类技术进步呈指数形式增长，科技创新推动着社会变迁。在信息雪崩的时代，知识不仅多而且增长快，知识总量激增，已有知识贬值速度加快，学校里的课程越来越难以承载不断增长的知识，初中生无法像学科专家那样掌握渊博的学科知识，学生无法也没有必要掌握无法穷尽的具体事实性知识。而全社会对义务教育阶段学生减负的呼声不断增大，中共中央办公厅、国务院办公厅也颁发了《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》。如何通过课程设计让学生学会学习，掌握认识和理解世界的方法，而不是一味强调学习知识的多少，这是基础教育课程改革迫切需要解决的问题。

当前我国的义务教育化学课堂教学，虽然进行着倡导以科学探究为主的多样化的学习方式的教学改革，但学生在化学学习中的“散、多、浅”的问题仍然非常突出。所谓“散”是在强烈的“知识情结”下，学生很少能在一个连续整体中去建构化学知识，所学化学知识庞杂而零散。所谓“多”是在化学事实性知识的学习中，一是“讲系统”，只要讨论到教材中所涉及的典型物质，都是将物理性质、化学性质、物质制备、物质应用等进行全面讲解并要求学生记忆；二是“做加法”，从不放过教材、教辅、作业和考题中出现过的“新”知识。所谓“浅”是由于无法建构系统知识，学生只能表面化理解化学，学生所学习的只是符号化、形式化的下位化学知识，很难理解化学知识背后所蕴含的逻辑根据、思想方法和价值意义。正是学生化学学习中的上述三个问题，共同导致了一个严重的结果：学生通过机械记识学到太多无意义的“死知识”，在解决情境问题时难以迁移运用自己所获得的知识。如何让学生在化学学习中学到“带得走、用得上、能迁移、有价值”的知识，是广大化学教育工作者一直努力解决的问题。

《义务教育化学课程标准（2022年版）》基于党的教育方针，落实立德树人的根本任务和发展学生核心素养的需求，凝练了由“化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度和责任”等方面组成的、相互联系的化学课程培养的核心素养体系，并基于化学课程所培养的核心素养体系制定了包括“形成化学观念，解决实际问题”“发展科学思维，强化创新意识”“经历科学探究，增强实践能力”“养成科学态度，具有责任担当”的课程目标。如何组织和设计初中化学课程内容，使学生能够通过初中化学课程的学习，在“观念、思维、实践、价值观”等方面达成课程标准所要求的学业成就？这是义务教育化学课程标准修订过程中，必须重点解决的问题。

当前教育界和科学界的许多专家学者就明确提出，义务教育阶段要重视让学生学习科学观念、大概念、核心知识，让学生能迁移应用结构化知识解决实际问题。周光召在为《科学教育的原则和大概念》一书所作的序言中指出：科学教育不应该传授给孩子支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而是应当慎重选择一些重要的科学观念，用恰当生动的方法帮助孩子们建立一个完整的对世界的理解。韦钰也在“以大概念的理念进行科学教育”一文中指出：“科学教育不是给学生讲授一些零碎的、不连贯的知识片段和堆积在一起的科学定律，而是需要围绕涉及重要科学领域的有结构、有联系的科学核心概念和模型——大概念来进行学习。”［3］

《义务教育化学课程标准（2022年版）》提出的“构建大概念统领的化学课程内容体系”的课程理念，就是在这样的背景下产生的。

2 理解义务教育化学大概念

2.1 大概念的内涵和类型

大概念（Big Ideas）研究起源于美国教育研究领域［4，5］，布鲁纳在对教育过程讨论时指出，要使学生理解学科的基本结构，学习这种基本结构就是学习事物之间是怎样相互关联起来的。掌握事物的基本结构，有助于学生解决课堂内外所遇到的各类问题。在随后的大概念研究中，学者们从不同视角对大概念进行了界定性表述。如，克拉克认为观念是理解和联结小观念的大概念（大概念等同于观念）；奥尔森认为大概念是在忘记具体的经验和事实之后还能够长久保留的中心概念，是学生可带走的信息；埃里克森认为大概念是指向学科中的核心概念，是基于事实基础上抽象出来的深层次的、可迁移的概念；温·哈伦认为大概念是能用于解释和预测较大范围内物体与现象的概念；等等。这就导致在当今文献中，经常会见到大概念、核心概念、基本概念、中心概念、重要概念甚至学科观念并存和混用的现象。但学者们都认同，大概念具有中心性、概括性、统摄性、可持久性、可迁移性等特征。

由于大概念具有复杂内涵和多维结构，不少学者从不同视角提出教育中对大概念分类的方法［5］。克里斯提那·查莫斯在研究STEM的大概念时，将大概念分为内容大概念和过程大概念两种类别；2009年哈伦等科学家发表了《科学教育的原则和大概念》报告，提出了科学教育中的大概念体系，该报告明确提出了基础教育阶段应该学习的科学大概念，并将其分为科学内容大概念和科学本身大概念；李松林从大概念的层次性视角将大概念分为学科单元大概念、学科内大概念和学科间大概念，从认识论、方法论和价值论视角将大概念分为结论与结果类大概念、方法与思想类大概念和作用与价值类大概念。德荣以化学学科为例，从化学知识、化学史和化学社会学三个方面分析了化学大概念的内涵，从化学知识角度来看，化学是用于描述、解释和预测化学现象的学科，从化学史角度来看，化学学科是通过化学家的积极努力而不断发展起来的，要学习如何在社会历史环境中发展化学知识；从化学社会学角度来看，化学是在个人和社会层面起重要作用的科学，要学习和理解社会科学问题和相关问题。根据德荣的观念，化学大概念应包含知识、方法和价值等内涵。

2.2 化学学科大概念

化学学科大概念是大概念理念在化学学科体系结构中的特殊表达。化学学科大概念是以化学家为代表的学术共同体，在认识和研究物质世界过程中逐渐积淀和凝练形成的、反映化学科学本质的思想和观念（从学科视角出发，化学学科大概念与化学学科观念本质上是一致的）。化学学科大概念是对化学学科本源问题的基本认识，具有普遍基础性、高度概括性、广泛联系性和最强解释性；化学学科大概念处于化学学科结构的中心位置，有限的化学学科大概念集中体现了化学的结构特征，大概念之间通过相互交织联结，共同构成了化学学科的整体结构。由于化学科学是不断发展的，因而化学大概念也在不断发展中。

化学学科大概念是能反映化学本质的思想和观念，但由于建构和理解的视角存在差异，就必然存在对化学学科大概念的内涵和结构的不同表达。但绝大多数学者支持这样的观念，认为化学大概念既代表了化学学科知识体系中处于核心地位的概念和原理，又反映了人类在认识和改造物质世界时所运用的最基本的化学科学方法，还体现了化学科学服务于人类社会发展的价值追求——科学态度和社会责任。因而对化学学科大概念的内涵的系统阐述，应从基本知识、基本思想方法和作用与价值等方面进行。上述观念可以简单表达为：任何一个化学学科大概念，都有知识、方法和价值维度的内涵和功能。

参照美国加利福尼亚州出版的“科学框架”（Science Framework for California Public School）、哈伦的《科学教育的原则和大概念》中提炼的科学观念，本文认为，化学学科大概念可描述如下。

“物质组成与结构”大概念：多样化的物质都是由微粒构成、元素组成的，可从组成元素和构成微粒的视角对物质进行分类；原子是构成物质的基本微粒，微粒具有一定的结构、微粒间存在相互作用和一定的空间排列方式；物质的组成和结构与物质的性质存在着必然的联系，物质结构决定物质性质。基于实验的证据推理和模型建构是研究物质结构和组成的常用方法。对物质组成和结构的深入探索有助于人类发现物质的新性质和创造具有预期性质的新物质，以服务于人类生活和社会发展。

“物质变化与转化”大概念：在一定条件下物质能发生化学变化，化学变化有新物质生成；化学变化的本质是化学键的断裂和形成、原子的重新组合，可以从微观视角解释化学变化；化学变化经历变化过程并遵循一定的规律，化学变化的速率和限度是可调控的。实验探究与实践是认识和研究物质化学变化的最常用方法。利用化学变化转化和创造物质，以满足人类生产生活的需要，推动现代社会文明和科技的进步。

“物质性质与应用”大概念：物质具有独特的性质，同一类物质具有相似的性质，可以从构成物质的微粒、微粒间作用力和微粒在空间的排列等视角解释和预测物质的性质；物质具有广泛的用途，物质的应用都是物质性质的应用，物质的性质决定物质的用途。观察和实验是揭示物质性质的常用方法。物质的应用特别是具有独特性质的新物质的应用，使人类生活的各个方面发生显著的变化，促进了人类社会可持续发展，需要在人类安全、环境影响、道德、伦理等方面做出判断。

“物质变化与能量”大概念：物质都具有能量，物质及其变化都会朝着能量最低状态发展；化学变化所伴随的能量变化遵循能量守恒定律，通过化学变化可实现不同形式的能量转化。通过化学实验可定量测定化学变化中的能量变化，利用化学变化有效实现能量转化需要化学科学技术的支持。通过化学变化贮存或释放能量可帮助人类应对能源危机，促进新能源开发和应用的发展。

2.3 化学主题大概念

教育领域所说大概念是课程中最精华、最有价值的学科内容，是正确的自然观和世界观在教育中的具体展现。每一个“学科大概念”都能贯穿于学科课程的全部、能够被学生接受、理解和迁移应用，并在理解的基础上保持较长时间，为数不多的学科“大概念”就可以构成课程整体框架，用“大概念”来构建基础教育课程已经成为当代课程内容设计的重要特点和标志［6～8］。

《普通高中课程方案（2017年版2020年修订）》对课程内容的设计提出的要求是：进一步精选学科内容，重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实［9］。虽然构建化学学科大概念统领的化学课程内容体系，能使化学课程内容结构化，但学生的化学学习都是在一定的情境中发生的，学生学习和形成高度抽象的化学学科大概念，需要经过一定量的事实性知识、一般概念等的学习过程，作为学生学习化学的课程内容，就必须将化学学科大概念与学习主题引领的情境化课程内容融合。

从本体论、认识论和价值论视角分析化学本源，化学主题包括化学知识主题、化学方法主题和化学价值主题。主题引领的情境化化学课程内容设计，就是在化学学科大概念统摄的结构化化学课程内容的基础上，结合化学学科主题、学生的认知发展规律和学生核心素养发展的需求，设计化学课程学习主题（见表1）。

《义务教育化学课程标准（2022年版）》在“课程理念”“课程内容”“教学建议”等部分给出了建构大概念统领的化学课程内容体系的说明（见表2）。

分析表2对大概念的相关表述发现，课程标准将大概念分成了不同层次。“大概念反映学科本质，具有高度概括性、统摄性和迁移应用价值”“构建大概念统领的化学课程内容体系”“围绕大概念构建学习主题的内容结构”讲的是第一层次——化学学科大概念；“明确学习主题，凝练大概念”“结合学习主题特点，明确大概念及其具体内涵要求”讲的是第二层次——化学主题大概念；“注重基于大概念来组织单元教学内容，发挥大概念的统摄作用”讲的是第三层次——化学单元大概念。因此，《义务教育化学课程标准（2022年版）》中的“化学科学本质”“物质的多样性”“物质的组成”“物质的变化与转化”“化学与可持续发展”等大概念，可以理解为初中化学主题大概念。

由于不同学段化学课程学习主题内容的不同，导致不同学段学生所学习的化学主题大概念的内涵和要求存在差异。例如，“物质结构与性质之间存在着必然的联系，物质结构决定物质性质”是化学学科大概念，在义务教育化学课程中，要求学生学习基于元素、分子、原子认识物质及其变化的视角，建立认识物质的宏观和微观视角之间的关联，知道物质的性質与组成、结构有关，在学业质量标准中要求学生“能举例说明物质组成、性质和用途的关系”；在普通高中化学课程中，要求学生通过学习，初步认识物质结构与性质之间的关系，知道物质结构的研究有助于发现具有预期性质的新物质，在学业质量标准中要求学生“能说明构成物质的微粒、官能团、微粒间作用力的差异对物质性质的影响，能根据物质的类别、组成、微粒的结构、微粒间作用力等说明或预测物质的性质，评估所做说明或预测的合理性”。

综上所述，化学主题大概念是化学学科大概念与课程学习主题内容结合的产物，是化学学科大概念在不同学段化学课程学习主题内容维度的特殊表达，是从属于化学学科大概念的次级大概念。化学主题大概念是学生化学学习的重要内容，也是发展学生核心素养的重要基础。

2.4 化学单元大概念

学生化学大概念的学习和形成离不开化学课程教学，化学教学要改变学生组装式化学知识学习，就必须基于大概念组织单元教学内容，发挥大概念的统摄作用，促进学生进行整体建构式学习。由于无论是基于课程标准所编写的化学教材，还是实际教学中的单元整体教学，都不是以课程标准中的学习主题内容为架构和顺序进行的。从大概念视角分析，教学实践中的“化学科学—化学课程主题内容—化学单元教学内容”的转变，一定会产生“化學学科大概念—化学主题大概念—化学单元大概念”的演化。

化学单元教学内容通常具有综合性和结构化的特点，任何一个单元整体教学内容，都会聚焦多于一个的化学基本问题，学生通过单元整体内容的学习，都会在化学知识、方法和价值等方面得到发展。因而化学单元大概念在主要围绕某一化学主题大概念的基础上，会涉及多个化学主题大概念，化学单元大概念需要经过化学学科大概念、化学主题大概念和化学单元整体教学内容相融合的凝练过程。

化学单元教学内容包括一定量的化学事实性知识，学生在进行单元整体学习时，在教师的引导下通过观察和实验探究等手段，获取化学事实性知识，通过分析、推理等方法形成一般概念，再通过理性分析建立一般概念之间的联系，通过抽象、概括形成化学单元大概念，并运用所理解的化学单元大概念，通过演绎、迁移应用等方法，解释生活中的现象和解决与化学相关的实际问题。因而化学单元大概念的学习和形成离不开化学事实性知识、一般概念等化学基础知识的学习，离不开通过观察和实验探究化学现象和事实，离不开分析、推理、抽象、概括、演绎、迁移等思维方法运用。

例如，《义务教育化学课程标准（2022年版）》中将“物质的性质与应用”设计为一个学习主题，该化学主题大概念标识为“物质多样性”，可概括为：物质具有多样性，物质既有天然存在的也有人工创造的；物质具有独特的物理性质和化学性质，依据物质的组成和性质可对物质进行分类，同类物质在性质上具有一定的相似性；物质具有广泛的应用价值，物质的性质决定物质的用途。“水和溶液”属于“物质的性质与应用”学习主题，由于初中化学课程中主要讨论水溶液，水之所以具有广泛的应用是由于水具有很强的溶解物质的能力，水容易被污染也是由于其很强的溶解物质的能力。因而“水和溶液”可作为整体内容进行单元教学。在“水和溶液”单元教学中，需要回答下列问题：“人类是如何认识水的组成的，水的广泛应用与水的哪些性质有关？”“物质溶解的本质是什么？如何从溶液的组成分析溶液性质？”“如何通过实验探究物质溶解的影响因素和定量测定物质的溶解能力？”“如何从溶解和溶液视角认识水的净化和水资源保护？”等等。在探究解决上述问题过程中，可以形成“水和溶液”单元大概念：物质的溶解是构成物质的分子或离子在溶剂中均匀分散的过程，物质在一定量溶剂中的溶解是有限度的；溶液的组成决定溶液的性质，实验是探究影响物质溶解的因素、溶液组成和性质的常用方法；水和溶液在生活和生产中有着广泛应用，需要增强节约用水和保护水资源的意识。

因而，化学单元大概念是化学学科大概念、主题大概念与单元教学内容结合的产物，是化学学科大概念的次级大概念。化学单元大概念是学生进行单元整体学习的重要内容，也是学生形成和运用化学学科大概念的最基础内容。

3 基于大概念组织初中化学单元教学

《义务教育化学课程标准（2022年版）》在教学建议中指出：大概念能够帮助学生建构化学观念，形成化学学科思维方式和方法，树立正确的价值观。应注重基于大概念组织单元教学内容，发挥大概念的统摄作用。

基于大概念组织初中化学单元教学，首先需要凝练化学单元大概念。由碎片化的课时教学走向单元整体教学的目的之一就是让学生学习结构化的知识，初中化学单元教学就是将具有结构系统的化学知识、具有整体情境的化学事实，建构成一个模块，让学生从整体视角进行探究，在化学知识、思想方法和价值观等多方面获得发展。初中化学课程标准中的5个学习主题，根据教学需要可以划分成若干化学单元，每一个单元都可以结合单元教学内容、化学观念（化学学科大概念）、化学学习主题大概念和化学学业质量标准要求，从知识、方法和价值维度，凝练该单元大概念。

化学大概念的学习是有进阶的。课程标准中的一个化学学习主题可以划分成多个化学单元教学内容，单元与单元之间既相对独立又相互联系，具有一定的逻辑结构和学习顺序［10］。随着单元教学的进行，学生所学化学事实性知识和一般化学概念不断增加，所凝练的化学单元大概念内容的丰富性、综合性和概括性不断增加。如课程标准中的学习主题3“物质的组成和结构”可以划分成“探究物质成分、物质组成的表示”两个单元，也可以划分成“构成物质的微粒、物质组成探究、物质组成的表示”3个单元，通过该主题内容的学习，学生应形成这样的化学大概念：物质是由微粒构成的、元素组成的，可以从元素和微粒的视角认识物质的组成；通过实验探究和模型建构等方法探索物质的结构和组成，用化学符号表示物质的组成；物质的性质与物质的结构、组成有关，可以从微粒（微观）与元素（宏观）融合的视角探析物质的性质；物质成分的认识对创造和利用物质为生产和生活服务具有重要作用。上述化学大概念并非通过“物质的组成和结构”学习主题的某一单元学习就能形成的，也并非是本主题内容学完后就能达到较高水平的，这需要以前置单元学习为基础，以后置单元学习为实践应用，在初中化学整体课程学习中不断加深理解。

基于大概念组织初中化学单元教学，需要实施情境问题解决教学。情境问题解决在发展学生核心素养中具有重要作用，这是因为化学课程所培养的核心素养需要在与化学相关的情境问题解决中培养，学生的化学课程所培养的核心素养情况需要在与化学相关的情境问题解决中测量和评价，化学科学的实践和应用价值需要在与化学相关的情境中体现，学生的核心价值观也根植于情境。学生在探索解决与化学单元教学内容相关的生产生活或学习探索情境问题中，学习、理解并应用化学单元大概念，是基于大概念的初中化学单元教学的重要途径。例如“铁和金属材料”单元教学中，我国古代和建国后冶金工业的成就，铁的锈蚀、防腐和废旧铁制品的回收，我国在金属材料领域的成就，铁粉、钢铁材料在生产和生活中的应用等，都是很好的情境，都能引导学生在情境中发现和提出问题，通过实验和探究解决问题，在解决问题中形成正确的价值观和对化学应用价值的认识。

基于大概念组织初中化学单元教学，还需要落实“教、学、评”一体化的教学理念。“教、学、评”一体化就是要以学生的学为中心，将教师的教、学生的学和对教与学的评价有机融合于单元教学的始终，以教导学、以评促学，合力发展学生的核心素养。基于大概念的初中化学单元教学要在教学目标上体现对大概念的学习要求，将化学大概念作为本单元的重要学习内容，在教学活动中引导学生探究大概念、凝练大概念、理解应用大概念，在教学评价中要观测和评价学生化学大概念的学习掌握程度和应用化学大概念指导化学探究实践和解决实际化学问题的情况。

4 结语

以大概念为统领构建化学课程内容体系，基于大概念组织初中化学单元教学，是《义务教育化学课程标准（2022年版）》提出的初中化学教育教学新理念、新要求，形成化学大概念并运用化学大概念指导探究实践和解决实际问题，是学生具有化学课程所培养的核心素养的重要表现。这就要求我们在化学教学实践中，认真研读课程标准，加深化学学科理解，理解化学大概念对发展核心素养的功能，积极探索基于大概念的初中化学单元教学的思路和策略，真正使立德树人、发展核心素养在初中化学课堂落地。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部. 义务教育课程方案（2022年版）［M］. 北京： 北京师范大学出版集团， 2022.

［2］ 中華人民共和国教育部制定. 义务教育化学课程标准（2022年版）［S］. 北京： 北京师范大学出版集团， 2022.

［3］ 韦钰. 以大概念的理念进行科学教育［J］. 人民教育， 2016，（1）： 41～45.

［4］ 温·哈伦. 韦钰译. 科学教育的原则和大概念［M］. 北京： 科学普及出版社， 2011.

［5］ 李刚， 吕立杰. 国外围绕大概念进行课程设计模式探析及其启示［J］. 比较教育研究， 2018， 40（9）： 35～43.

［6］ 阎元红， 郭文华. 科学教育中的大概念： 内涵、价值及实现［J］. 教育理论与实践， 2019， 39（29）： 22～25.

［7］ 吕立杰. 大概念课程设计的内涵与实施［J］. 教育研究， 2020， 41（10）： 53～61.

［8］ 李松林. 以大概念为核心的整合性教学［J］. 课程·教材·教法， 2020， 40（10）： 56～61.

［9］ 中华人民共和国教育部. 普通高中课程方案（2017年版2020年修订）［M］. 北京： 人民教育出版社， 2020.

［10］ Bruner， J. S. The Process of Education ［M］. Cambridge， MA： Harvard University Press， 1960： 11～21.