符吉霞 占小紅

摘要： 化學概念教學內容整合是指教學過程中依據學科的認識發(fā)展的邏輯線索并結合教師和學生的教與學的方式整合化學概念的過程。概念是化學教學中發(fā)展學生核心素養(yǎng)的重要載體，而概念整合能夠促進概念的教與學，對化學概念教學內容進行整合具有重要意義?！皩W習進階”能夠促成概念教學內容的整合，以“元素周期律和周期表”為例，運用學習進階工具從四個方面對概念教學內容進行整合： 從宏觀層面規(guī)劃教學內容，確立學習進階點;從微觀層面組織具體教學，厘清概念理解發(fā)展要求;從因果層面分析“階”的產生，發(fā)現影響概念學習的因素;從應用層面診斷教學水平，反饋并調整課堂教學內容。

關鍵詞： 化學概念教學; 教學內容整合; 學習進階; 元素周期律和周期表

文章編號： 10056629（2020）06003806? 中圖分類號： G633.8? 文獻標識碼： B

1 引言

國外對科學教育實踐的調查發(fā)現化學學習存在廣而淺、知識點龐雜、零散且缺乏關聯(lián)性的現狀。為促進學生的深度學習，“少而精”的學科核心概念整合成為當前的教育研究熱點[1]。在全球呼吁培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的大背景下，化學作為科學教育中的重要學科之一，其學科概念知識在教學中應當進行系統(tǒng)整合，逐步實現學習的進階，以有效促進學生的深度學習，幫助學生認識學科本質，發(fā)展學科核心素養(yǎng)。

化學概念教學內容整合是指教學過程中按化學學科的認識發(fā)展的邏輯線索并結合教師和學生的教與學的方式整合化學概念的過程。張玉峰[2]指出，科學概念教學內容的整合是指從較長的時間范圍（一個學年或一個學期等）對核心概念所涉及的相關概念教學內容進行分析、從較短的時間范圍（某一節(jié)課）細致地對每一個具體的概念內容進行教學分析，分析可能阻礙和影響學生對核心概念學習的因素，并通過一定的課程評價手段反饋核心概念的掌握水平的過程。從教師教的角度而言，化學概念教學內容整合能夠幫助教師把握核心概念的教學體系，明確核心概念教學的定位，構建概念間的教學聯(lián)系;從學生學的角度而言，能夠幫助他們厘清概念之間的聯(lián)系與區(qū)別，使化學概念知識能夠得到一定的梳理，促進學生的認知發(fā)展，落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

學習進階（Learning Progression）是“對學生在一個時間跨度內學習和探究某一主題時，依次進階、逐級深化的思維方式的描述”[3]。利用學習進階可以對核心概念教學內容整合提供一定的思路和認知依據[4]。

元素周期律和周期表是元素及化合物知識的規(guī)律性總結，是學生系統(tǒng)學習無機化學知識體系的有力依托。而其現有的教學設計多為單課時設計，概念教學知識內容零散，教師與學生難以系統(tǒng)地對概念內容進行教與學。如何基于學習進階整合元素周期律和周期表的概念知識，幫助學生掌握化學概念就成為極具意義的研究課題。本文試圖以學習進階為工具，以化學核心概念中的“元素周期律和周期表”為例，剖析基于學習進階實現化學概念教學內容整合的思路。

2 學習進階的分析框架

利用學習進階對化學概念教學內容進行整合應從不同的分析層次進行剖析，形成對核心概念教學內容整合的可操作性分析框架。此外，在與概念理解相關的分析層次中可以依據一定的科學概念理解發(fā)展層級模型分析學生對概念的掌握情況。

2.1 科學概念理解發(fā)展層級

郭玉英等[5]基于學習進階的理論提出科學概念理解發(fā)展層級，指出學生對概念的理解存在“經驗、映射、關聯(lián)、系統(tǒng)、整合”五個發(fā)展水平，各概念發(fā)展水平具體描述見表1。

在對核心概念的教學內容整合過程中可以利用科學概念理解發(fā)展層級分析核心概念以及與核心概念相關的具體概念的掌握水平，并針對各個概念理解層級的發(fā)展水平逐步整合設計科學概念教學內容進階的路徑。

2.2 學習進階分析框架

利用學習進階整合核心概念教學內容，分析概念教學的發(fā)生路徑并建立以核心概念為中心的概念教學內容，可以改變化學課程學習內容的零散現狀。依據張玉峰對科學概念教學內容整合過程的分析，運用學習進階促進化學概念教學內容整合的分析框架主要包括四個層次，如圖1所示。其中，科學概念理解發(fā)展層級能夠在微觀層面和應用層面分析具體概念與核心概念的學習表現，幫助實現相應層面的學習進階的發(fā)展。

在宏觀層面，分析核心概念教學的進階點。從宏觀層面整合較長時間跨度的教學內容，能夠將相關的概念進行關聯(lián)，整合核心概念教學內容。但核心概念的教學內容較為廣泛，直接應用科學概念發(fā)展層級對核心概念進行描述難以具體分析核心概念與相關的具體概念間的聯(lián)系。因此，對核心概念教學內容的整合首先應明確學生在核心概念學習中存在的“階”，這些“階”是學生對核心概念學習中存在的困難點，也是核心概念學習的“坎”[6]。明確核心概念的“階”需要結合學科課程標準（以下簡稱“課標”）中相應的要求以及教學實踐的分析，形成二者之間的內在邏輯聯(lián)系，從而形成對概念體系的宏觀學習進階假設，指導教師在整體的教學過程中把握對該概念教學的引導方向。

在微觀層面，分析具體概念的概念理解發(fā)展層級表現。核心概念并不是孤立的，而是與一個個具體概念連接在一起的[7]。從宏觀層面厘清核心概念的學習進階點之后，應從微觀層面對核心概念相關的具體概念進行分析，構建具體概念與核心概念之間的聯(lián)系。為判斷學生對具體概念的理解程度，可以運用基于學習進階理論的科學概念理解發(fā)展層級來剖析該概念學習過程中學生對具體概念的理解程度，以幫助教師把握具體概念與核心概念學習之間的聯(lián)系，形成相應的教學目標。在此過程中，教師首先需要厘清與核心概念相關的具體概念的聯(lián)系，然后結合課標要求以及科學概念理解發(fā)展層級表現分析具體概念與核心概念在教學目標之間的聯(lián)系，針對學生在概念學習中的表現，分析學生對具體概念的理解水平。

在因果層面，分析影響核心概念各“階”產生的原因。在厘清核心概念的進階點以及具體概念的概念發(fā)展層級表現后，教師應結合學生的認知發(fā)展規(guī)律弄清學習進階中“階”產生的原因，進而針對這些問題組織合適的教學內容，進行合理的教學設計，去克服在宏觀層面和微觀層面可能存在的教學問題。

在應用層面，分析不同“階”的核心概念理解發(fā)展層級表現。概念學習是一個由淺入深的過程，學生對概念的理解是內隱的，而其具體表現卻是外顯的[8]。在分析核心概念教學中的進階點、具體概念的理解發(fā)展層級表現以及“階”產生的原因等基礎上，細化學生在核心概念不同階層中的科學概念理解發(fā)展層級的具體表現，形成具有一定可操作性的核心概念理解發(fā)展層級表現的評估工具。首先，教師應在學習進階假設的基礎上，分析學生在不同的階層在不同的概念理解發(fā)展層級的表現，形成核心概念理解發(fā)展的進階表現評估框架;其次，針對學生學習情況的診斷分析學生的概念理解水平;最后，依據診斷結果的反饋及時調整教學。

基于學習進階對核心概念教學內容進行整合，能夠有效形成以核心概念為中心的相關概念內容的聯(lián)系，有效促成化學課程的教與學，落實學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標。

3 “元素周期律和周期表”的教學內容整合設計

以“元素周期律和周期表”為例，從學習進階的四個層次具體分析核心概念的教學內容整合思路。

3.1 從宏觀層面規(guī)劃教學內容，確立核心概念進階點

對課標中與“元素周期律與周期表”核心概念的相關內容進行分析，并結合相關的教學實踐，綜合形成相應的學習進階假設。

從課標的相關知識內容要求來看，原子結構與元素周期律和周期表一同出現，二者的結合體現了宏觀與微觀的交融。必修階段主要通過對比分析一定的實驗事實來認識元素周期律，了解原子結構與元素性質之間的關系，對原子結構的要求僅屬于描述性水平，學生僅需初步了解原子結構決定元素性質，認識同周期元素和主族元素性質的遞變規(guī)律;選擇性必修階段則對核外電子運動狀態(tài)的認識進一步深化，要求學生能夠對元素性質的認識，從電離能、電負性等角度理解原子得失電子能力與元素性質的本質聯(lián)系，對元素周期律和周期表的認識能夠從定性深化到定量。綜上，“原子結構決定元素性質”這一知識點確立為元素周期律和周期表概念學習的第1個進階點。

從課標在元素周期律和周期表的應用方面的要求來看，必修階段對于元素周期律的應用是在知道元素的位置以及原子結構的基礎上去分析預測元素及其化合物的性質，此時學生對于元素周期律和周期表的應用是基于一定的事實基礎的，對元素位置、原子結構和元素性質不要求能夠系統(tǒng)進行整合應用;選擇性必修的學業(yè)要求則體現出元素周期律和周期表教學對“位構性”系統(tǒng)模型的要求，在認識原子結構決定元素性質等基礎上要求學生能系統(tǒng)形成對模型的認識，能論證證據和模型建立及其發(fā)展之間的關系[9]。學生要能夠運用模型去概括推理，而不是僅依賴于一定的事實經驗。此外，能夠從元素的“位構性”角度去認識物質的“構成性質用途”，厘清元素性質與物質性質的區(qū)別與聯(lián)系。因此，在原子結構決定元素性質的基礎上，構建“位構性”模型是元素周期律與周期表概念學習的第2個進階點。

從概念學習的學科核心價值來看，學生需要在構建“位構性”模型的基礎上，靈活調用所學的相關知識，發(fā)揮元素周期表和周期律的“位構性”模型的概括關聯(lián)、比較說明、推論預測等功能，從微觀走向宏觀，探測未知元素的性質。對元素周期律和周期表的應用不再局限于已知的信息，而是由知識的架構分析元素可能的性質，進而推測未知的物質及其性質。這不僅僅是簡單的推斷預測，而是基于模型工具的抽象思維認識做出的推理運用，更是該核心概念所蘊含的育人價值，有助于提升學生的學科核心素養(yǎng)。因此，預測未知元素的性質并作出解釋應作為元素周期律和周期表概念學習的第3個進階點。

基于以上分析，設計的從必修階段和選擇性必修階段關于元素周期律和周期表的概念學習進階假設如圖2所示。

值得注意的是，學習進階假設是從元素周期表與周期律概念教學總體發(fā)展情況的關鍵點進行劃分的，每一步的學習進階假設下還有不同水平的概念學習要求。每一“階”的具體內容都有不同的科學概念理解的發(fā)展水平，各階層下的水平表現也是相互交錯的。

3.2 從微觀層面組織具體教學內容，厘清概念理解發(fā)展要求

要從微觀層面組織具體教學內容，首先要厘清與“元素周期律和周期表”相關的具體概念的聯(lián)系，其所呈現的核心知識是原子內部結構與元素性質的關系[10]，如圖3所示。接著，結合課標要求并利用科學概念理解發(fā)展層級整合形成與核心概念相關的具體概念的學習要求。

以具體概念“電負性”的教學為例，選擇性必修階段“原子結構與元素性質”主題學業(yè)要求中提到，學生要能理解電離能、電負性的含義，能說明主族元素電負性變化的一般規(guī)律，以及電負性大小與原子在化合物中吸引電子能力的關系，并能利用電負性判斷元素的金屬性、非金屬性強弱等[11]。原子結構與元素周期律和周期表是緊密相連的，而電負性與元素周期律和周期表有何聯(lián)系、為何能用電負性表征原子得失電子能力的強弱、電子得失能力的強弱與元素周期律和周期表又有何關系？如果這些問題學生沒有真正弄懂，則對于電負性等概念的理解將較為模糊且無法從微觀層面深刻認識元素周期律的本質。

學生通過必修階段到選擇性必修階段的學習，對元素周期表的認識開始從定性研究進入定量研究階段。在電負性等概念的教學中，基于學生對原子結構與元素性質認識的基礎，在學習中逐步引導學生由定性的感性認識上升到運用具體的數據分析形成對電負性的定量認識。在教學中可以通過向學生提供原子半徑、第一電離能和電負性等數據，引導學生自主發(fā)現規(guī)律，構建元素周期律的認知模型。電負性的科學概念發(fā)展層級表現如表2所示。

教師可以運用“電負性”概念理解發(fā)展層級的表現，厘清該教學的主線，梳理具體概念與核心概念在教學內容中的聯(lián)系。此外，教師應繼續(xù)分析與核心概念相關的其他具體概念的概念理解發(fā)展層級表現，構建核心概念與具體概念學習的聯(lián)系。

3.3 從因果層面分析“階”的產生，了解影響概念學習的因素

結合相關文獻分析，發(fā)現學生在元素周期律和周期表的學習中通常存在3個問題： 一是對原子結構與元素性質的推理關系模糊不清;二是對“位構性”框架關系理解不透，難以利用元素周期律和周期表進行實際應用;三是對元素性質和物質性質兩個概念的長期混淆。具體來說，造成元素周期律與周期表概念學習各階產生的主要問題的原因包括以下幾點。

（1） 知識本身的復雜程度。從必修到選擇性必修，元素周期律和周期表的學習要求進一步提高，許多抽象概念如電離能、電負性等出現。此外，學生要綜合運用“位構性”模型，從定性認識轉化為定量認識，了解單元素性質上升為了解多元素的性質等，使元素周期律與周期表概念的學習本身存在一定的難度。

（2） 原有知識經驗匱乏?；瘜W概念的學習是一個不斷發(fā)展的過程，很多新的概念知識都是在已學過的具體概念的基礎上形成的。學生對概念的學習是從具體的事實經驗開始的，日常生活中與學習相關的現象、基于現象獲得的體驗以及化學實驗等都屬于學生的事實經驗基礎。元素周期律和周期表是中學生對元素及物質的發(fā)展認識的一個總結，其概念學習是一個不斷遞進的過程。學生如果對元素相關知識掌握不足，則容易在“元素周期律和周期表”的核心概念學習中產生許多迷思概念，從而產生學習的困惑。

（3） 學科思想方法和思維工具的不足?；瘜W與方法論具有天然的聯(lián)系，蘊含著豐富的學科思想與研究方法等方法類的思維工具。類比、推理、比較和分類等思維方法在元素周期律和周期表的學習中具有重要的作用。例如以上所述的“電負性”概念教學，實際上由電負性去認識元素周期性變化的教學折射出了化學學科的本質思想。人們借由原子結構去認識元素性質再去解釋物質性質，其實是為了回答宏觀層面上化學所關注的物質結構與性質，因此需要篩選參數進行解釋，而“電負性”恰好就是能夠進行解釋的參數。這樣一個思路折射出的是一種“學科思想”，即人們總是在不斷尋求可解釋的緣由去解釋一定的客觀事實，這也是科學發(fā)展思想脈絡所在。

3.4 從應用層面診斷教學水平，反饋并調整課堂教學內容

為對“元素周期律和周期表”核心概念的教學效果進行一定的評估反饋，結合元素周期律和周期表的學習進階假設以及具體概念與核心概念學習的聯(lián)系，分析每一步進階過程中相應的科學概念理解發(fā)展層級表現，形成不同“階”層的核心概念理解發(fā)展層級表現評估工具（見表3）。將核心概念理解發(fā)展層級表現進一步細化，讓核心概念進階表現的評估框架更加具有可操作性，教師便能夠分析學生在不同“階”層對核心概念的掌握程度。

值得注意的是，學生在不同的學習階層對概念理解層級可能并不一定按照階層的既有順序。如學生可能在L2階層中達到“映射”的概念發(fā)展層級，能夠對元素位置、結構和性質產生一定的映射，但此時學生并不一定能夠達成L1階層中的“系統(tǒng)”層級表現。

不同的階層在不同的概念理解層級中具有不同的表現，教師可以根據學生的具體表現，判斷學生在不同階層中的掌握水平，把握學生對元素周期表和周期律概念理解的程度，對學生的學習進行一定的診斷。另外，在教學實踐過程中，教師可以依據學生在各“階”的概念學習表現中可能存在的不平衡現象及時地調整課堂教學內容，對教學內容做出補充或是刪減。

4 小結

對元素周期律和周期表化學概念知識進行不同層面的整合，可以幫助分析概念體系在教學中的發(fā)展和學習表現。具體來說，對化學概念知識內容的整合可以厘清化學概念教學內容進階，把握教學的深廣度。現行的化學課程內容和教學時段的安排大多依據經驗和觀察積累而成。利用學習進階，對必修和選擇性必修教學內容的相關整合，可以銜接形成連貫一致的化學教學體系。教師常常會感到課標要求過于寬泛，難以對某個具體概念或內容的深廣度進行把控，而對教學內容的進階整合能夠讓教師知道教學現處于哪個水平，即將往什么水平發(fā)展，即教師知道“現在在何處，應去往何方”，

幫助教師把握教學的深廣度，增強課堂教學效益。

此外，化學概念知識內容的整合還可以明確化學概念知識發(fā)展水平，反饋教學信息。隨著課程改革的不斷推進，教育評價問題突顯，成為備受關注和爭議的熱點。發(fā)展構建與新課程改革目標相匹配的課程標準評價體系至關重要，如何依據學生的認知規(guī)律合理設定不同階段的評價標準是關鍵。運用學習進階整合教學內容能夠清晰地看出學生的發(fā)展水平，針對各個發(fā)展水平也有相應的要求，依據學生的外顯表現能夠合理進行及時性的教學反饋，較強的可操作性也為教育評價標準的制定提供了一定的參考思路。

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