【大概念解读！再深一度！】郑长龙：化学学科主题大概念及其功能！

化学主题具有稳定性。例如原子结构主题，无论是义务教育阶段的化学课程，还是高中必修阶段和选择性必修阶段的化学课程，都包括这一主题。化学主题还具有发展性，义务教育阶段、高中必修和选择性必修阶段对原子结构知识的素养发展要求是不一样的，因此，需要对学生原子结构知识的学习进行进阶设计。

2.2 化学主题大概念

学科大概念、主题大概念意味着大概念具有层次性，从科学教育的角度来看，大概念主要有科学大概念、化学学科大概念和化学主题大概念等3种形式。依据化学知识主题的一般框架，“物质的组成与结构”“物质的变化与转化”和“物质的性质与应用”是化学学科层次的大概念，“物质的组成”“物质的转化”是化学主题层次的大概念。

主题大概念并不是显性化呈现的，因而需要基于主题内容进行概括和抽提。例如，原子结构主题。该主题的内容主要涉及2个方面，一个方面是原子核和核外电子是如何结合在一起的，另一方面是原子核外电子是如何依据能量最低原理排布的。对卢瑟福（E. Rutherford）行星模型、玻尔（N. Bohr）原子模型和电子云模型的概括，可以抽提出“原子的结构模型”大概念；对能级、能层和占据轨道方式（全充满、半充满和空轨道）的凝练，可以抽提出“原子的构造模型”大概念。这个例子说明，主题大概念表征了主题的研究域，体现了化学主题的稳定性；同时也说明主题大概念并不唯一，同一学科主题，由于所要解决的本原性问题不止一个，因而可能有多个主题大概念。

3 学科主题大概念的idea功能

之所以将大概念作为核心素养发展的“抓手”或突破口，是因为大概念蕴含着idea，隐含着idea功能，正是这一功能决定了大概念对发展学生核心素养的独特价值。

3.1 大概念蕴含idea

什么是idea，如何认识idea呢？idea就是一种想法，主意，点子。一个idea主要包括2个方面，一是解决什么问题的，二是怎样解决问题的。例如，电解质概念，指的是在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物。这只是知识，针对这一知识刷多少题，也还是知识，不能形成解决真实问题的本事，也就是素养。那么，基于idea如何来认识电解质呢？

首先要知道这个知识是解决什么问题的？这个知识解决的是自由移动离子产生的途径或机制问题。其次，这个问题是如何解决的，一个是水溶液中，一个是熔融状态下。水是由水分子构成的，也就说，水分子能够克服晶体的晶格能，使晶体产生自由移动的离子。水分子是极性分子，其他极性分子能不能“拉动”晶体中的离子，使其成为自由离子呢。这已经不是知识了，是ides，是解决问题的想法。锂电池中，加入碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯使六氟磷酸锂溶解，并产生自由移动的锂离子，就体现了这一idea。极性是大概念，基于物质视角利用极性大概念去寻找极性分子，就是解决问题的idea。这个例子说明，要想发挥大概念的素养发展功能，必须认识大概念蕴含的idea，并基于idea去“激活”大概念。

3.2 基于学科理解理论认识大概念蕴含的idea

学科理解是指教师对化学学科知识及其思维方式方法的一种本原性、结构化的认识 [9]， 学科理解理论是关于教师如何基于idea将“死知识”变成“活知识”的一种理论，因此也可称为“知识活化”理论。“活知识”与“死知识”的区别在于是否有思想（idea），有思想的知识才是活知识。一个人只有具备活知识，才能称其为有素养，才能解决真实问题。这一理论的要点如下：

（ 1） 任何学科知识都是有学科功能的，学科知识的学科功能是通过其对解决学科本原性问题的独特价值体现出来的。

（ 2） 对学科本原性问题的认识是不断发展的，每一发展阶段都有解决学科本原性问题独特的认识视角。

（ 3） 围绕解决学科本原性问题所产生的一系列知识，具有相同的学科属性，可以形成稳定的学科主题。

（ 4） 每一学科主题都有标识其独特学科功能的大概念，大概念能够将主题中的学科知识结构化为具有一定层级结构的有机整体。

学科理解理论为教师提供了如何将“死知识”（静态知识）变成“活知识”（活化知识）的一般路径，如图2所示，即通过这个知识是“解决什么问题的”和“如何解决问题的”追问去凝练idea，进而明确这个知识的学科功能。解决什么问题的，指的是导致知识产生的学科本原性问题；如何解决的，也就是解决问题的突破口，即认识视角，主要包括物质与能量、宏观与微观、定性与定量、状态与过程等；学科功能主要包括表征与描述、解释与预测。

例如，溶解度概念的活化，如图3所示。

“知识活化”是学科理解理论的用途之一，反映和体现了学科理解理论的最基本和最重要的功能和价值。知识活化模型一方面揭示了知识活化的本质在于凝练学科思想（idea）；另一方面又揭示了知识所蕴含的学科思想的基本内涵，即学科本原性问题和认识视角；同时还提供了知识活化的基本方法论，即“问题激活”。

学科理解是基于学科主题的，主题大概念是学科主题的标识，学科理解理论还为教师提供了基于idea抽提主题大概念的一般模型。如图4所示。

例如，“溶液”主题。义务教育阶段主要是基于溶解现象认识溶液，高中主要是基于电离现象和可逆反应认识溶液。这说明溶液作为主题具有稳定性和发展性。可逆过程，是溶解过程、弱电解质电离过程和可逆反应过程共同的学科属性，在一定条件下都存在极限程度问题，因此，限度是该主题的一个大概念，是“平衡观”的具体体现。这一大概念的抽提过程如图5所示。

3.3 大概念的idea功能

“素养”是“本事”，发展学生的核心素养就是教学生“本事”。这里的“本事”主要包括3个方面，即认识化学物质世界的本事，问题解决的本事和创新的本事。所谓大概念的idea功能，是指大概念蕴含的idea在引导学生学本事、用本事教学中所发挥的独特作用，也就是素养发展价值，主要表现在以下方面。

（1）基于大概念蕴含的idea引导学生建构化学观念、认识化学科学本质。例如，比例关系是大概念，教师在教学中可以基于物质的质量视角，通过探究引导学生认识物质组成元素之间的定比关系和化学反应中的数量关系，使学生初步建立化学定量思想，初步形成基于物质视角定量揭示化学物质及其变化本质的意识。

（2）基于大概念蕴含的idea引导学生结构化化学知识。例如，有关物质组成的教学，可以引导学生基于宏观物质视角和元素视角，微观原子和分子视角，定性视角与定量视角，将有关知识结构化，达到认识结构化水平。

（3）基于大概念蕴含的idea引导学生解决真实问题。例如，为什么现在的很多门窗都是用铝合金做的？铝合金是材料，门窗是用途，因此，从化学角度来看，这一问题的学科归属属于材料性能与应用主题，性能与用途是大概念，基于元素组成改变材料性能是重要的认识视角。有了这样的思维框架，就可以解决这个问题。

（4）基于大概念蕴含的idea引导学生学习创新的本事。学科本原性问题确定后，最能体现大概念idea精髓的是认识视角，因此，认识视角的迁移，就可以产生创新的想法。例如，基于物质视角可以表征可逆过程的限度，能量也是认识物质及其变化的重要视角，溶解过程、电离过程和可逆反应过程，都有能量变化，那么，基于能量视角能不能表征可逆过程的限度呢？这个idea就具有创新性。

引导学生结构化化学知识，建构化学观念，认识化学科学本质，实质上就是教会学生认识化学物质世界的本事。因此，大概念的idea功能，彰显了大概念对发展学生核心素养、教会学生“三本事”的独特价值。而学科理解理论对于教师认识和凝练大概念所蕴含的idea至关重要，这也就是课标重视学科理解，重视提升教师学科理解能力的原因所在。

【未完待续......】

引用本文：

郑长龙.大概念的内涵解析及大概念教学设计与实施策略[J].化学教育（中英文），2022，43（13）：6-12

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