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【内容摘要】义务教育阶段化学学科着力于基础知识的建构和基本观念的培养，为学生今后进一步提升综合素质和发展核心素养奠定基础。义务教育阶段，学生需要在有限的化学知识范围内形成正确的学科观念，自主调用学科观念解决真实情境问题。流程图呈现物质转化过程简洁且重点突出，初中学生只有建立了变化观念，才能顺利读懂流程图，找到核心元素以及相关物质的转化途径、转化过程中采用的操作。因此，无障碍分析流程图是初中学生基于变化观念分析问题的基本能力体现。变化观念建构有多种方式和策略，本文将探讨基于流程图的变化观念建构。
【关键词】变化观念 流程图
《普通高中化学课程标准（2017年版）》中指出，“我国普通高中教育是在义务教育基础上进一步提高国民素质、面向大众的基础教育”，“普通高中的培养目标是进一步提升学生综合素质，着力发展核心素养”。在明确我国普通高中教育定位和目标的同时，也清晰的指出普通高中教育是义务教育的发展与提升。为了能够实现进一步发展，在义务教育阶段，也需要以培养学生综合素质和发展核心素养为目标。
“义务教育阶段的化学课程是科学教育的重要组成部分，应体现基础性。要给学生提供未来发展所需要的最基础的化学知识和技能，使学生从化学的角度初步认识物质世界，提高学生运用化学知识和科学方法分析、解决简单实际问题的能力，为学生的发展奠定必要的基础。”[1]因此，义务教育阶段教学需找准知识与素养的接合点，帮助学生在学习知识的过程中逐步建构学科观念，初步形成学科素养，为后阶段进一步提升奠定了基础。
一、化学概念中的变化观念
初中的孩子接触化学教科书的一刻都很想知道，化学是什么，为什么要学习化学，用化学知识能够解决什么问题。回答这些问题有很多角度，若要给学生一个科学和全面的回答就需要依据课标中的化学概念。
随着科学技术发展，人类对物质世界认识水平不断提高，“化学是什么”的答案也在发生变化。“化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然学科，其特征是研究物质和创造物质。”[1]“化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科，其特征是从微观层次认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质。”[2]。两个学段课标的化学概念有差异，是受到教学目标和教学内容的影响吗？然而，选取发布时间接近的2003年制订的《普通高中化学课程标准（实验）》与2011年制订的《义务教育化学课程标准》中化学概念进行对比发现，两者的描述是一致的。因此，2017年制订的《普通高中化学课程标准》中化学概念是基于在现代科学技术的发展和人类对化学深入认识而形成的，也应适用于义务教育阶段使用。新化学概念在原基础上增加了三重表征思维方式和转化是物质研究角度两个表述，凸显了学科思维和变化观念在化学学习中的重要性。
二、基于流程图考查变化观念
变化观念是学科核心素养之一，考查学生的变化观念有多种形式。现阶段，基于真实工艺流程的设计问题能够全面考查学生变化观念解决问题的能力。流程图是“物质转化过程模型”[3]，“是用图形图像表示反应或生产过程中某个物理量的变化过程或者某元素的存在形式（状态）的转化过程”[3]。这种以流程图呈现物质转化流程的题型已然成为了广州市初中毕业生学业考试的常见题型。例如2019年富钇稀土获取氧化钇、2018年锌生产氧化锌、2017年硫酸铜制备氯化亚铜的工艺路线等。
原料转化成产品过程中涉及了大量的数学、物理、化学等学科知识和技术。阅读完整的工业生产流程对于初中学生来说是困难的。工业流程经过简化，使用方框、箭头、标注等元素，把反应物、生成物和操作等按照实际生产的顺序依次展示，得到的图示就是流程图。流程图展示物质转化的方式采用形式通常有两种类型。
第一种类型是以实验操作为主线。这一类型流程图中会在多处标注实施的实验操作，这些实验操作有学生熟悉的实验操作，也有学生陌生的实验操作。不在课程标准范围内的操作是直接标注，告知学生此处因需要进行了某一种操作。课程标准范围内的，则根据考查的需要进行有限度的呈现。例如，考查学生不溶于水的固体与水分离的方式，通常会使用“操作a”代替“过滤”，在“操作a”后面搭配一分为二的箭头。箭头的分离提示着经过此操作后会获得两类常温下状态不同的物质。这种呈现方式直接且清晰，学生能够较为轻松的读懂信息并完成相关的作答任务。
第二种类型是以物质转化为主线，这一类型的流程图较第一种类型更加常见。这类型的流程图包含了生产使用的主要物料以及应用的操作，物料辨识的信息常采用提供名称、颜色、状态等方式，主产品、副产品、添加物等信息则通过物料在流程图中的位置与箭头指向结合呈现。这种类型流程图的呈现形式贴近实际的生产过程中，不仅使信息呈现更加简练，还更加有利从多角度考查学生的基础知识和基本技能。例如，某流程图中的一环节：溶液A中加入化合物B，得到固体C和溶液D。要正确解读该环节的信息，学生需要由扎实的知识储备，例如，复分解反应是化合物之间的反应和复分解反应发生的条件是有气体、沉淀和水生成。还有知识迁移的技能，例如能够将过滤操作获得不溶于水的固体和水溶液的特征与箭头一分为二的获得固体和水溶液的图示特征进行比对，推断该环节中采用了过滤的操作。
两种方式的呈现形式虽有所区别，但都要求学生综合运用学科知识，依据箭头的提示，分析标注提供的信息，解读流程图中物质的转化，找到预设问题的答案。因此，工艺流程图不仅能够考查学生对化学学科常用的表征工具的理解能力，陌生信息的获取能力，知识迁移的能力。也能在学科素养角度考查学生的宏观辨识、变化观念、模型认知和社会责任等素养。
三、绘制流程图培养学生变化观念
教科书凝聚了众多学科专家和一线教师的集体智慧，它不仅是教师和学生交流的途径之一，更是学生自主学习的依据。入选教科书的实验在知识建构阶段能够为学生提供感性材料，幫助学生理解化学概念和原理，是激发学生兴趣的重要方法，是培养学生创新思维的重要环节。部分教师认为，教科书的实验在新授课过程中已被学生熟悉，重复使用教科书中的实验没有意义。事实上，相同的角度反复使用教科书中的实验，对学生能力的提升并无帮助，若是将入选教科书实验作为素材从新的角度深度利用，不仅可以发掘教科书在学习上的支持还可以培养学生多角度思考问题的习惯。 新知识学习阶段，实验探究侧重于探究活动与知识建构。据调查显示，大部分学生开展探究实验活动，习惯于依照教材的叙述一步一步地进行，探究过程结束后仍不能清晰的复述探究流程。深入分析后得出，这一类型的学生开展探究实验的过程仅仅是模仿，缺乏变化观念的支持，仅关注反应前后的物质和现象，没有关注核心元素构成物质转化的过程以及实施操作的作用，因此，变化观念建构是学生自主探究、分析问题、形成策略的基础。构建核心元素及其化合物的转化和分离分析模型（如图1所示），自主绘制流程图，是学生建构变化观念的有效途径。核心元素及其化合物的转化和分离分析模型是基于核心元素M的物质转化和分离，要求学生首先通过阅读进行信息提取，找到流程描述的是哪一种元素及其化合物的转化，进而确定主产品和副产品。然后将常用的物质分离方法的特征进行迁移对照，依据流程图提供的物质的物理性质，如常温下的状态、溶解性等，确认采用的分离方法。
例如，《义务教育教科书化学九年级下册》（人教版）实验活动8“粗盐中难溶性杂质的去除”，可绘制出粗盐中难溶性杂质去除的工艺流程图（如图2所示）。
流程图的绘制，是学生基于变化观念分析物质转化策略的外显。在绘制任务的驱动下，学生在绘图过程中逐渐理顺知识体系、找到自身知识的隐藏的漏洞，进而为解决问题产生了自我提升的需要。要准确绘制流程图学生必须具备学科核心素养，厚实的知识储备，熟练的信息提取技巧，有效的问题分析策略，精炼的图文呈现方式。流程图因其简洁且内涵丰富，为学生和教师的交流搭建了更为有效的交流平台。学生自主绘制流程图不仅能够为教师查找知识漏洞、制定跟进措施提供依据，还有助于学生建构变化观念和运用变化观念分析解决问题。
四、教学中的思考
有人说，化学就像魔术，化学家就像一个魔术师，他总能够无中生有。这样的看法虽然有不完善的地方，但是也说出了在人们心目中的化学是研究和创造变化的一门学问。化学研究是透过现象看本质的研究，缺少了对现象的敏锐观察就难以抓住问题产生的瞬间。变化观念不仅覆盖宏观层面，还涵盖了微观层面。初中学生对化学的兴趣是始于对陌生世界的认知需求，丰富的化学现象激发了他们的求知欲望，变化观念已在他们心中生根发芽。流程图的阅读与绘制只是促进初中生变化观念的形成的途径之一，在教学中还有更多的方法于策略需要不断的探索与实践。
【参考文献】
[1]中华人民共和国教育部制定，义务教育化学课程标准（2011版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012，1.
[2]中华人民共和国教育部制定，普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.1.
[3]單旭峰.对“模型认知”学科核心素养的认识与思考[J].化学教学，2019（3）：8-12.
（作者单位：广州市花都区教育局教学研究室）
【关键词】变化观念 流程图
《普通高中化学课程标准（2017年版）》中指出，“我国普通高中教育是在义务教育基础上进一步提高国民素质、面向大众的基础教育”，“普通高中的培养目标是进一步提升学生综合素质，着力发展核心素养”。在明确我国普通高中教育定位和目标的同时，也清晰的指出普通高中教育是义务教育的发展与提升。为了能够实现进一步发展，在义务教育阶段，也需要以培养学生综合素质和发展核心素养为目标。
“义务教育阶段的化学课程是科学教育的重要组成部分，应体现基础性。要给学生提供未来发展所需要的最基础的化学知识和技能，使学生从化学的角度初步认识物质世界，提高学生运用化学知识和科学方法分析、解决简单实际问题的能力，为学生的发展奠定必要的基础。”[1]因此，义务教育阶段教学需找准知识与素养的接合点，帮助学生在学习知识的过程中逐步建构学科观念，初步形成学科素养，为后阶段进一步提升奠定了基础。
一、化学概念中的变化观念
初中的孩子接触化学教科书的一刻都很想知道，化学是什么，为什么要学习化学，用化学知识能够解决什么问题。回答这些问题有很多角度，若要给学生一个科学和全面的回答就需要依据课标中的化学概念。
随着科学技术发展，人类对物质世界认识水平不断提高，“化学是什么”的答案也在发生变化。“化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然学科，其特征是研究物质和创造物质。”[1]“化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科，其特征是从微观层次认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质。”[2]。两个学段课标的化学概念有差异，是受到教学目标和教学内容的影响吗？然而，选取发布时间接近的2003年制订的《普通高中化学课程标准（实验）》与2011年制订的《义务教育化学课程标准》中化学概念进行对比发现，两者的描述是一致的。因此，2017年制订的《普通高中化学课程标准》中化学概念是基于在现代科学技术的发展和人类对化学深入认识而形成的，也应适用于义务教育阶段使用。新化学概念在原基础上增加了三重表征思维方式和转化是物质研究角度两个表述，凸显了学科思维和变化观念在化学学习中的重要性。
二、基于流程图考查变化观念
变化观念是学科核心素养之一，考查学生的变化观念有多种形式。现阶段，基于真实工艺流程的设计问题能够全面考查学生变化观念解决问题的能力。流程图是“物质转化过程模型”[3]，“是用图形图像表示反应或生产过程中某个物理量的变化过程或者某元素的存在形式（状态）的转化过程”[3]。这种以流程图呈现物质转化流程的题型已然成为了广州市初中毕业生学业考试的常见题型。例如2019年富钇稀土获取氧化钇、2018年锌生产氧化锌、2017年硫酸铜制备氯化亚铜的工艺路线等。
原料转化成产品过程中涉及了大量的数学、物理、化学等学科知识和技术。阅读完整的工业生产流程对于初中学生来说是困难的。工业流程经过简化，使用方框、箭头、标注等元素，把反应物、生成物和操作等按照实际生产的顺序依次展示，得到的图示就是流程图。流程图展示物质转化的方式采用形式通常有两种类型。
第一种类型是以实验操作为主线。这一类型流程图中会在多处标注实施的实验操作，这些实验操作有学生熟悉的实验操作，也有学生陌生的实验操作。不在课程标准范围内的操作是直接标注，告知学生此处因需要进行了某一种操作。课程标准范围内的，则根据考查的需要进行有限度的呈现。例如，考查学生不溶于水的固体与水分离的方式，通常会使用“操作a”代替“过滤”，在“操作a”后面搭配一分为二的箭头。箭头的分离提示着经过此操作后会获得两类常温下状态不同的物质。这种呈现方式直接且清晰，学生能够较为轻松的读懂信息并完成相关的作答任务。
第二种类型是以物质转化为主线，这一类型的流程图较第一种类型更加常见。这类型的流程图包含了生产使用的主要物料以及应用的操作，物料辨识的信息常采用提供名称、颜色、状态等方式，主产品、副产品、添加物等信息则通过物料在流程图中的位置与箭头指向结合呈现。这种类型流程图的呈现形式贴近实际的生产过程中，不仅使信息呈现更加简练，还更加有利从多角度考查学生的基础知识和基本技能。例如，某流程图中的一环节：溶液A中加入化合物B，得到固体C和溶液D。要正确解读该环节的信息，学生需要由扎实的知识储备，例如，复分解反应是化合物之间的反应和复分解反应发生的条件是有气体、沉淀和水生成。还有知识迁移的技能，例如能够将过滤操作获得不溶于水的固体和水溶液的特征与箭头一分为二的获得固体和水溶液的图示特征进行比对，推断该环节中采用了过滤的操作。
两种方式的呈现形式虽有所区别，但都要求学生综合运用学科知识，依据箭头的提示，分析标注提供的信息，解读流程图中物质的转化，找到预设问题的答案。因此，工艺流程图不仅能够考查学生对化学学科常用的表征工具的理解能力，陌生信息的获取能力，知识迁移的能力。也能在学科素养角度考查学生的宏观辨识、变化观念、模型认知和社会责任等素养。
三、绘制流程图培养学生变化观念
教科书凝聚了众多学科专家和一线教师的集体智慧，它不仅是教师和学生交流的途径之一，更是学生自主学习的依据。入选教科书的实验在知识建构阶段能够为学生提供感性材料，幫助学生理解化学概念和原理，是激发学生兴趣的重要方法，是培养学生创新思维的重要环节。部分教师认为，教科书的实验在新授课过程中已被学生熟悉，重复使用教科书中的实验没有意义。事实上，相同的角度反复使用教科书中的实验，对学生能力的提升并无帮助，若是将入选教科书实验作为素材从新的角度深度利用，不仅可以发掘教科书在学习上的支持还可以培养学生多角度思考问题的习惯。 新知识学习阶段，实验探究侧重于探究活动与知识建构。据调查显示，大部分学生开展探究实验活动，习惯于依照教材的叙述一步一步地进行，探究过程结束后仍不能清晰的复述探究流程。深入分析后得出，这一类型的学生开展探究实验的过程仅仅是模仿，缺乏变化观念的支持，仅关注反应前后的物质和现象，没有关注核心元素构成物质转化的过程以及实施操作的作用，因此，变化观念建构是学生自主探究、分析问题、形成策略的基础。构建核心元素及其化合物的转化和分离分析模型（如图1所示），自主绘制流程图，是学生建构变化观念的有效途径。核心元素及其化合物的转化和分离分析模型是基于核心元素M的物质转化和分离，要求学生首先通过阅读进行信息提取，找到流程描述的是哪一种元素及其化合物的转化，进而确定主产品和副产品。然后将常用的物质分离方法的特征进行迁移对照，依据流程图提供的物质的物理性质，如常温下的状态、溶解性等，确认采用的分离方法。
例如，《义务教育教科书化学九年级下册》（人教版）实验活动8“粗盐中难溶性杂质的去除”，可绘制出粗盐中难溶性杂质去除的工艺流程图（如图2所示）。
流程图的绘制，是学生基于变化观念分析物质转化策略的外显。在绘制任务的驱动下，学生在绘图过程中逐渐理顺知识体系、找到自身知识的隐藏的漏洞，进而为解决问题产生了自我提升的需要。要准确绘制流程图学生必须具备学科核心素养，厚实的知识储备，熟练的信息提取技巧，有效的问题分析策略，精炼的图文呈现方式。流程图因其简洁且内涵丰富，为学生和教师的交流搭建了更为有效的交流平台。学生自主绘制流程图不仅能够为教师查找知识漏洞、制定跟进措施提供依据，还有助于学生建构变化观念和运用变化观念分析解决问题。
四、教学中的思考
有人说，化学就像魔术，化学家就像一个魔术师，他总能够无中生有。这样的看法虽然有不完善的地方，但是也说出了在人们心目中的化学是研究和创造变化的一门学问。化学研究是透过现象看本质的研究，缺少了对现象的敏锐观察就难以抓住问题产生的瞬间。变化观念不仅覆盖宏观层面，还涵盖了微观层面。初中学生对化学的兴趣是始于对陌生世界的认知需求，丰富的化学现象激发了他们的求知欲望，变化观念已在他们心中生根发芽。流程图的阅读与绘制只是促进初中生变化观念的形成的途径之一，在教学中还有更多的方法于策略需要不断的探索与实践。
【参考文献】
[1]中华人民共和国教育部制定，义务教育化学课程标准（2011版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012，1.
[2]中华人民共和国教育部制定，普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.1.
[3]單旭峰.对“模型认知”学科核心素养的认识与思考[J].化学教学，2019（3）：8-12.
（作者单位：广州市花都区教育局教学研究室）