厘清核心概念及其学习进程：分析教材的新视角——以中学化学“电化学基础”教学内容为例，本文主要内容关键词为：厘清论文,电化学论文,教学内容论文,为例论文,进程论文，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。
一、问题的提出 在我国，教材是教师进行教学设计的主要依据，因此整体把握教材、把握课程的整体目标与阶段目标成为教师的重要工作要求。有学者从课程基本理念、学习内容、学习栏目设置、实验、习题等方面对初中或高中化学教材进行分析[1-3]。这种教材分析有利于一线教师了解教材的基本结构与编写特点。有学者从单元教学的角度分析了如何整体把握单元教学内容从而更好地促进学生的认识发展[4-6]。但由于新课程教材采取的是分模块、知识螺旋递进的编排，很多一线教师面对不同模块的相似教学内容，不知如何确定教学内容的要求层级，不知如何把教材的编排体系、学科知识体系及学生的认识发展有机地统整在一起。 例如，“化学电源”是人教版高中化学选修4《化学反应原理》模块第四章电化学基础第二节内容。笔者观摩2位老师的“化学电源”课堂教学，发现选修4中“化学电源”的主要教学活动如下： 环节1：生活中的化学电源 通过图片、实物以及学生汇报方式，了解生活中有很多地方会用到电池，而且电池有不同的种类，如手电筒用的普通干电池，电子表用的纽扣电池、电动车用的铅蓄电池、手机用的锂电池等。其中一位老师还介绍了第一个化学电池诞生的历史。教师介绍生活中常见化学电源的分类及判断电池的优劣标准。 环节2：几种化学电池的构造与原理 通过图片，简介碱性锌锰电池、银锌电池、铅蓄电池的正、负极反应与电池总反应，以及它们的优缺点。教师带领学生对燃料电池反应进行重点分析，并介绍其优点。 环节3：总结 通过“1粒纽扣电池可污染60万升水，等于1个人一生的饮水量；1节电池烂在地里，能够使1平方米的土地失去利用价值。”等资料，让学生认识“科学是把双刃剑”，电池在给我们带来便利的同时，也对人体及生态环境产生危害，倡导学生养成良好习惯，注意电池的回收。 上面的教学会使我们想到高中化学必修2第二章第二节化学能与电能的“发展中的化学电源”的教学。学生通过必修2“发展中的化学电源”的学习，应已了解几种常见的化学电源（干电池、充电电池和燃料电池）在社会生产中的应用，初步认识化学电源的工作原理与分类，以及认识化学电源可能引起的环境问题。显然，以上选修4“化学电源”的很多教学任务在重复必修2“发展中的化学电源”的教学，如了解第一个化学电池诞生的历史、常见化学电源的种类及应用、化学电源可能引起的环境问题。 2位上课老师对此也很困惑：选修4“化学电源”增加的内容主要是判断电池的优劣标准及部分化学电源的电池反应，但由于碱性锌锰电池和铅蓄电池等的电池反应比较复杂，只要求学生了解即可。而对于化学电源教学来说，除了认识它们的用途和可能引起的环境问题外，还可以发展什么认识？必修与选修中有关化学电源教学的关键差别在哪里？ 二、基于核心概念的教材内容分析 如果仅着眼于教材中化学电源内容本身，则很难解答上面2位老师的困惑，这时需要从整体角度对教材相关内容进行分析。由于化学学科的关键性概念、原理或方法（即核心概念）是化学学习的核心，因此厘清核心概念及其学习进程在教材中的设计，则有利于教师深层次理解教材，明确不同学段同一主题的认知发展目标。 对于中学电化学基础内容来说，其核心概念是：化学能与电能可以相互转化，但在能量转换的过程中，总能量保持不变。该核心概念的理解会涉及以下问题的学习： （1）什么是化学能与电能的相互转化 认识化学能与电能相互转化的含义，了解化学能直接转化为电能的装置——原电池，以及电能转化为化学能的装置——电解池。 （2）化学能与电能为什么可以相互转化 理解氧化还原反应的本质是电子的转移。认识通过设计，可使自发氧化还原反应中的电子定向移动，获得电流，在此过程中化学能转化为电能；反之，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。 （3）如何实现化学能与电能的相互转化 认识化学能转化为电能需要通过一定的工艺设计，使氧化反应和还原反应分别在不同的区域进行，并使电子有闭合的移动路径。类似地，通过外加电源，可以把电能转变为化学能。认识通过改进设计，可以提高化学能与电能相互转换的效率。 （4）化学能与电能相互转化的意义是什么 了解利用原电池原理制成的化学电源在生活中的应用，了解用电解方法所实现的物质的氧化或还原在工业上的应用，认识化学能与电能之间转化的价值与意义。 由于化学能与热能之间的转化问题是学生更好地认识化学能与电能转化的价值与意义的必要知识基础，因此需要将电化学知识作为化学反应与能量知识的一个子集，统摄于更上位的核心概念：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。由此，可以从教材中抽提出与该核心概念相关联的重要概念，并分析学习进程（见下页表1）。 由表1可以看出，教材的设计思路是在化学能与热能相互转化及化学能与电能相互转化的联系中理解不同形式能量之间的相互转化。学生首先建立化学能与其他形式能量之间相互转化的感性认识，初步认识人类生产、生活以及生命活动需要的大部分能量是由化学反应产生的。进而在高中必修学段，认识氧化还原反应的本质，为认识化学能与电能的相互转化原理奠定知识基础；建立化学能可以转化为热能，热能也能转化为化学能，但在能量转换的过程中，总能量保持不变的认识；了解化学能转化为电能的方法与意义。在高中选修学段，认识发生不同形式之间能量转化的原因；从原理、技术与应用层面深入认识化学能与电能的相互转化。在该学段，有关化学能及其转化的认知学习目标更多地定位于解释、区分或简单计算等高级认知水平。 通过以上任务的学习，学生不仅认识化学能与热能及电能的相互转化，而且会把这些知识组织在能量转化与守恒的概念框架下，提升知识的迁移能力。例如，2012年北京高考理综试卷就考查了学生是否能够把电能转化为化学能的知识迁移到太阳能转化为化学能。尽管学生没有深入学习太阳能转化为化学能的知识，但通过化学能与电能相互转化内容的学习而建立的更上位的关于能量转化的核心概念是可以迁移应用的，即电能可以转化为化学能，太阳能也能够转化为化学能。对于氧化还原反应来说，转化为化学能意味着引起了氧化还原反应的发生，因此利用电流与利用太阳能所促使发生的化学反应基本原理是相同的。 三、聚焦核心概念，促进学生认识发展 通过基于核心概念的教学内容分析，能够确定必修2学段的电化学学习主要知道“是什么”及“会怎么样”，到了选修4电化学的学习，则更多的是让学生明白“为什么”，并了解“如何做”。因此，选修4电化学基础的第一节原电池的教学中，由单液电池到双液电池，就要引导学生关注如何改进设计，提高电池效率。在化学电源一节，继续电池设计的主线，引导学生从化学能转换为电能的原理角度分析化学电源，知道通过一定的工艺设计实现化学能与电能的转化，以及如何利用这种转化实现科技的发展与进步，激发他们学习化学原理、应用知识解决问题的热情。 下面是选修4“化学电源”的主要教学活动的再设计： 环节1：评价生活中的常见化学电源 学生汇报自己常用的化学电源，根据使用电池的经验，提出从哪些指标判断一种电池的优劣。通过讨论总结出通常情况下，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储能时间长是大家期待的好性能电池。 设计意图：由于学生已经学习了化学电源在生活中的应用，因此可以根据已有知识与生活经验明确判断一种电池优劣的标准，并由此建立本节课的学习心向：关注化学电源的性能与设计，以及如何改进化学电源以优化其性能，从而更好地满足生产、生活的需要。