基于化学基本观念构建的教科书设计

摘要 化学基本观念的构建影响着学生理解和应用化学知识的水平，对提高学生的科学素养具有重要价值。化学教科书的设计，应突出基本观念的构建，精选典型事实和核心概念，引导学生通过深层次的思维活动，促进知识的理解和观念构建。

关键词 化学 基本观念 教科书设计

所谓化学基本观念，不是具体的化学知识，也不是化学知识的简单组合，它是学生通过化学学习在头脑中留存的，在考察它周围的化学问题时所具有的基本的观念性的东西，也可以认为是学生获得的对化学的总观性的认识［1］。化学基本观念决定着学生对化学知识的深入理解和灵活应用，对提高学生的科学素养具有重要价值。学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学观念，应当是中学化学教学的第一目标［2］。背诵或记忆某些具体的化学知识，当然是有价值的，但是更重要的价值在于它们是化学基本观念的载体。因此，化学教科书的设计，要重视精选教科书内容，突出化学基本观念的构建，从而促进学生科学素养的全面发展。

1 化学基本观念的形成和特点

化学基本观念的形成既不可能是空中楼阁，也不可能通过大量记忆化学知识自发形成，它需要学生在积极主动的探究活动中，深刻理解和掌握有关的化学知识和核心概念，在对知识的理解、应用中不断概括提炼而成。即学生化学基本观念的形成需要两方面的有机结合，一方面，从形成基本观念所需要的素材来看，必须有合适的、能有效形成化学基本观念的核心概念以及能形成这些核心概念的具体化学知识；另一方面，从基本观念形成的过程来看，必须充分调动学生思维的积极性，使学生在积极主动的探究活动中，深刻理解有关的化学知识和核心概念，并通过在新情境中的应用，不断提高头脑中知识的系统性和概括性水平，逐步形成对化学的总括性的认识。我们可以用图1表示化学基本观念、核心概念和化学知识间的关系。

由图示看出，化学基本观念的形成需要经过一次或多次双向认知过程：学习者首先通过对一系列的具体知识进行思维加工形成核心概念，学习者理解了这一核心概念就形成了对化学基本观念的一个“基本理解”（即化学基本观念的具体表述），这一基本理解虽然具有一定的概括性，但由于特定的事实所限仍带有一定的经验性。当学习者通过对不同系列的具体事实的思维加工后，就形成反映基本观念不同侧面的不同的核心概念，学习者通过对这些核心概念的进一步概括整合，从而升华为更上位的观念性认识。这种观念性认识是不稳定的，有些对学习者来说甚至是“可疑的”，当学习者利用所形成的观念性认识去解释具体的化学事实时，在应用过程中对其确认、修正和完善，最终形成稳定、可信的化学基本观念。

化学基本观念作为高度概括的、上位的认识观念，受到下位具体知识的制约，学生所要求掌握的具体知识不同，概括提炼出的基本观念就不同，因此，基本观念的形成具有阶段性、层次性和渐进性的特点［3］。所谓阶段性，就是指不同学段的学生所要形成的基本观念是不同的，在初中化学学习中学生要形成的基本观念主要包括：元素观、微粒观、化学反应与能量、物质分类等，而到了高中阶段，在初中化学课程的基础上，要进一步形成物质结构与物质性质的关系、化学反应的限度等基本观念。所谓层次性，就是指对于同一基本观念在不同的学段，由于学生所拥有的知识经验不同，其内涵的丰富程度也是不同的。例如，“微粒观”的主要内容包括“物质是由原子、分子、离子等基本微粒构成的，微粒很小，微粒是运动的，微粒间有间隙，微粒间存在着相互作用。”在初中阶段的学习学生主要形成前4点，而在高中阶段，第5点（即微粒作用观）成为学生重要的化学基本观念之一。所谓渐进性，是指更高层次的基本观念是以低层次的基本观念为基础发展起来的，高中阶段的化学基本观念是建立在初中化学基本观念基础上的，没有低一级的基本观念作基础，高一级的基本观念就无法形成。例如，学生要从本质上理解化学反应的快慢，必须首先理解物质的微粒作用观，等等。从这个意义上说，高中化学课程所注重的基本观念是义务教育阶段所形成的化学基本观念的深化、提升和拓展。

2 基于化学基本观念构建的教科书设计思路

基于化学基本观念构建的教科书设计必须遵循基本观念形成的认知过程，即以化学事实为基础，通过积极的思维活动，逐步形成对化学知识的概括性认识。在教科书的设计过程中，可以采用图2所示的设计思路，按照以下步骤进行：

（1）审视教科书单元内容，确定能统领整个课程内容的化学基本观念，为思维过程指明方向；

（2）围绕化学基本观念的形成，选择有关的核心概念；

（3）围绕核心概念的理解选择典型性的化学事实，并设置具有较高思维容量的问题，引导学生对化学事实进行深入思考；

（4）根据核心概念、典型事实和基本问题设计学习情景和探究活动，引导学生形成对化学问题的基本理解，最终使学生形成化学基本观念。

总之，在设计教科书时，教科书设计者应始终思考：通过这个单元要让学生真正知道什么（典型事实），理解什么（核心概念），能够做什么（基本观念）。

例如，“微粒观”是一种重要的化学基本观念，这种观念的形成对于学生理解和解释宏观的化学事实和现象，理解化学反应的实质，了解化学符号的意义等方面具有重要的价值。特别是对于初中学生来说，物质微粒观的建立，是他们开启化学之门的基础。山东教育出版社出版的《义务教育课程标准实验教科书·化学》（以下简称“鲁教版”化学教科书）的设计非常重视学生“微粒观”的构建，例如，在第二单元“水和溶液”中，就以水及其变化为原型，通过“一、水分子的运动；二、水的分解与化合；三、原子的构成；四、物质在水中的溶解”等内容的学习，帮助学生逐步形成有关物质微粒观的认识。图3显示了其内容设计的基本思路。

3 基于化学基本观念构建的教科书设计策略

3．1 精选典型“范例”促进学生深层次理解

具体的事实性知识是化学基本观念形成的前提，一般来说，具体事实越多，越容易形成对化学核心概念和基本观念的全面理解，但是具体事实太多，会给学习者的思维活动带来负担，甚至会影响学生思维的积极性，减少学生进行高水平思维的机会；但具体事实太少又不能有效地形成对核心概念和基本观念的全面理解。所以，在设计教科书时，要避免事实性知识的堆积，要重视精选典型的事实性知识作为“范例”，使学生通过对“范例”的深入思考，能从多方面增进对基本观念的理解。

例如，“鲁教版”化学教科书在引导学生构建微粒观时，就以日常生活中最常见的水为原型，选择了水的三态变化、水的天然循环、水的电解、氯化钠在水中的溶解等典型的事实性知识，引导学生通过高水平的思维活动，帮助学生形成物质微粒观的认识。特别是通过对“水的三态变化”这一具体事实的抽象概括，可以帮助学生比较全面地理解物质微粒观的内涵（见表1）。

3．2 重视核心概念对基本观念形成的重要作用

化学核心概念是以化学基本观念为导向，为促进学生形成化学基本观念而选择的那些居于学科中心、具有广泛迁移价值的关键性概念，它们又是建立在具体的化学事实性知识基础之上的。因此，核心概念在基本观念的形成中起着承上启下的作用，不同的核心概念必然会影响学生对基本观念的理解，而相同核心概念的不同编排方式也会对基本观念的形成有很大的影响。

例如，分子和原子是化学学科中的两个核心概念，初中阶段物质微粒观的构建就是建立在分子和原子认识基础上的。传统的化学教科书一般是从抽象的学科体系入手，通过典型的实验事实来引导学生形成相关概念，虽然这些实验现象也很生动、直观，但往往远离学生的生活经验，难以使学生将它们与已有的知识经验联系起来，这就必然会影响学生对分子、原子概念的深入理解，也就难以促进学生微粒观的形成。“鲁教版”化学教科书在分子和原子概念的引入上，重视从学生的生活经验出发，通过学生熟悉的水的组成和变化，使学生在已有知识经验的基础上，形成对分子、原子概念的理解性认识，从而有力地促进了学生物质微粒观的构建。因此，在设计教科书内容时，一定要重视核心概念的选择和深层次理解，使其真正成为联结基本观念和具体事实的中介和桥梁。

3．3 从问题出发精心设计形式多样的探究活动

基本观念是在学生对核心概念和典型事实深刻理解的基础上，通过不断地抽象概括而形成的。因此，基本观念的形成过程就是一个学习者主动参与、积极思维的过程，没有学习者的深层次的思维活动，是不可能形成基本观念的。问题是思维的源泉，更是思维的动力，保证学生深层次认知参与的核心是问题。因此，促进学生基本观念构建的教科书设计必须将对具体事实和核心概念的理解转化为高水平问题，以问题为主线来创设真实、生动的学习情景和多种形式的探究活动，引领学生主动地去探究，积极地去建构。

例如，“鲁教版”化学教科书为加深学生对“分子是不断运动的”这一基本观念的认识，选择了“水的天然循环”这一具体事实，教科书首先提出“下雨了，掬一把雨水，想一想，这些水分子是从哪里来的？”通过生动的语言描述，在引发学生丰富联想的基础上，教科书进一步提出问题“大自然中的水究竟是怎样循环的？”然后，教科书设计了一个“活动天地”，为学生提供了一幅描述水的天然循环的示意图，并提出问题引导学生观察思考：“在水循环的每个环节上水分子是怎样运动的？水分子的能量如何变化？是什么原因导致了水分子的能量变化？”这样的设计就使学生始终在问题的引导下，积极参与探究活动，从而增进对化学知识的理解和基本观念的形成。

3．4 重视整体设计引导学生循序渐进地学习

基本观念的构建不是一蹴而就的，不能寄希望于通过一两次活动或讲授就能够形成，它是一个由简单到复杂，由具体到抽象，由低层次到高层次，不断深化提升的过程。因此，教科书的设计应从整体出发，依据学生的知识经验和认知发展水平，合理组织教科书内容，引导学生通过循序渐进地学习，不断丰富和深化对核心概念和基本观念的认识。

例如，“鲁教版”化学教科书中物质微粒观的构建，重视从教科书的宏观结构出发进行整体设计。教科书将微粒观的形成与事实性知识并行排列，构成了教科书体系的两条主线，其中事实性知识是一条明线，构成了教科书的内容体系，而微粒观的形成则是一条时明时暗的线，有时直接作为教科书的显性内容出现，有时则渗透在事实性知识的呈现中，需要学生在学习中不断地去体验和感悟。不仅如此，教科书在构建微粒观时还采取了“前铺垫，后强化”的思路，在呈现某一核心概念之前都有大量的事实性知识作铺垫，丰富整理学生的已有知识经验，当这一核心概念出现之后，教科书有意识地安排学生去运用所学的概念，在应用过程中进一步深化理解，符合学生的认知规律和基本观念的形成特点。

如果将教科书视为一个系统，则基本观念的构建就是这个系统中的一个子系统，它必须从教科书设计的整体出发，把基本观念的构建作为一个系统工程融入教科书系统的设计中，只有这样才能有效地促进学生基本观念的形成。

参考文献

［1］ 吴国庆.化学科学与初中化学课程内容改革.//王磊，毕华林主编.基础教育新课程师资培训指导·初中化学.北京：北京师范大学出版社，2003：45

［2］ 宋心琦，胡美玲.化学教育，2001，22（9）：13

［3］ 毕华林，亓英丽.高中化学新课程教学论.北京：高等教育出版社，2005：48

［4］ 毕华林，卢巍主编.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级）.济南：山东教育出版社，2004

［5］ 刘知新.刘知新化学教育文选.北京：高等教育出版社，2003

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