化学理论性知识是一个复杂且庞大的系统。在这一知识系统中,高中必修课程的理论性知识具有承上(义务教育课程)启下(高中选择性必修课程)的作用。为便于认识化学理论性知识的价值,以下针对高中必修课程核心概念(包含氧化还原反应、电离与离子反应、原子、元素周期律、化学键、原电池等)来加以论述。
1.高中必修化学核心概念的认识要求
化学核心概念包含表观特征(外在、宏观与表象的)和本质特征(内隐、微观与本质的)[12],同时还包含相应的符号系统。表3-3-1为部分核心概念的内容系统:
表3-3-1 一些核心概念的内容系统
学习时,建立化学核心概念三个方面的系统认识并实现三者的自动化转化,才能完整把握化学核心概念。结合高中必修课程的目标定位、化学概念的学习要求与学习机理(经历获取感性认识、抽提概括本质、迁移应用完善)等,可知高中必修化学核心概念的认识要求如下:
(1)认识广度:强调从多领域、多角度学习化学核心概念。
核心概念的学习,不仅要认识概念的表观特征及本质特征,而且强调学习相关子概念、建立概念系统。因此,立足学科域,需要从定义、本质、条件、要素及符号等多角度认识核心概念。如氧化还原反应,需要明确其表观特征(化合价升价)及本质特征(电子转移),还需从物质类别(氧化剂与还原剂)、性质(氧化性与还原性)和反应(氧化反应与还原反应)等角度来认识。
化学核心概念的学习,除掌握概念外,还需达成“运用概念解释或解决相关化学现象、实际问题以促进对科学·技术·社会等相互关系的正确认识”的目标,这就要求在自然域或(和)社会领域中认识核心概念。如氧化还原反应,需要结合生产生活中常见的氧化还原反应说明人类是怎样利用氧化还原反应来指导工农业生产和化学研究的。(www.xing528.com)
(2)认识深度:强调从微观、符号层次理解化学核心概念。
化学学科特点决定了化学概念包含从宏观到微观、语义到符号表达的多重内涵。如氧化还原反应、离子反应、化学键、原电池等核心概念,强调从微观粒子水平认识物质构成和运动变化,帮助学生认识化学反应过程电子如何转移、微粒如何重组、离子与电子怎样相互作用等,认识原子怎样结合成分子以及离子怎样结合成物质、化学变化中物质变化的实质以及能量变化的原因。同时,对于电子的转移、离子的结合、电子与离子的相互作用以及原子如何形成分子和离子等,要求用氧化还原反应方程式、离子方程式、电极反应式、原子结构示意图或电子式等来表示。因此,化学核心概念的学习,强调从微观、符号层次认识物质及其变化,帮助学生从动态联系的视角看待化学反应,达成“初步认识物质的微观结构,知道化学反应的一般原理”的必修课程学习要求。
(3)认识思路:从“现象—本质”“理论—应用”的路径认识化学核心概念。
化学核心概念的建立,往往从化学实验、生产生活、自然现象以及社会问题等情境入手,在分析相关化学事实与现象基础上,引导学生经历对比归类、剖析抽象、推论演绎等活动,从而明确表观特征、抽提本质特征、建构相关概念,体现从宏观现象到微观本质的认识路径。概念建立后,回归相应情境与问题中,并在问题解决过程中深化与完善对化学概念的理解。这样的概念学习,要求学生建构“现象—本质”“理论—应用”的化学学习与研究一般思路。如“原电池”核心概念的学习,需要结合对反应装置及其现象的认识,进而关注到电流产生(表观特征),再经过分析推理等活动,建构起“负极失去电子而氧化、正极得到电子而还原”(本质特征)的认识;相关特征及其概念系统建立之后,开展“用生活中的材料制作简易电池”等实践活动,体现从“理论—应用”的认识路径。
(4)认识结果:建立概念系统,形成物质及其变化的研究思路,掌握物质运动变化规律。
化学核心概念不仅反映化学事实与现象的本质,而且具有促进化学事实与现象认识的功能。因此,核心概念的学习,将有利于学生建立相应的概念系统,把握物质及其变化的本质与规律,而且有助于学生建构学习与研究物质及其变化的思路。如“化学键”学习,要求理解化学键概念并建立图3-3-2所示的概念系统,认识物质结构及其变化的微观本质,建立从微粒及其相互作用视角研究物质及其分类、用化学键观点分析反应中物质与能量变化的方法。这一认识结果,还内隐着从宏观与微观、现象与本质、符号与模型等多角度认识与表征物质及其变化的要求。
图3-3-2 “化学键”概念系统
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