中学化学核心概念学科理解

化学概念是化学学科知识体系的基础，概念教学一直受到化学教育工作者的重视。《普通高中课程方案》（2017年版2022年修订）中指出：“重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实。”与普通化学概念相比，化学学科大概念指具有化学学科特性同时具有中心性、统领性，指向学科基本结构的核心概念。由于大概念一般以隐性的方式蕴藏于具体化学知识或事实背后，因此需要化学教师对知识从学科本原上进行提炼，即需要提升化学学科理解，以更好地开展与落实素养为本的课堂教学。

《普通高中化学课程标准》（2017年版2020年修订）中将化学学科理解定义为“教师对化学知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化的认识”。一方面，该定义指明了化学学科理解的对象——不仅包括关于物质的组成、结构、性质与变（转）化规律等化学学科知识，还包括如何认识物质的化学学科思维方式和方法。另一方面，该定义也阐明了化学学科理解的方式——“本原性”，要求教师对化学知识及其思维方式和方法进行深层次与本原性的思考；“结构化”则要求教师从不同学科认识视角对化学知识进行关联与统整，形成化学概念架构或进阶性理解等系统性认识。

在当前中学化学教学中，教师对化学概念的认识容易停留在表层，较难以本原性和结构化的方式加以解读，如果在教学过程中因学科理解不足出现不科学、不规范的表述，会导致学生产生更多的化学概念迷思。因此，为了更有效地帮助教师提升化学学科理解，我们着眼于化学学科大概念，对中学化学教学中“物质”与“反应规律”主题下的核心概念进行梳理，并从内容主题和学科观念两个维度对跨学段核心概念进阶进行统整性介绍。

本书分为三个部分，与第二部分主要梳理中学化学教学中关于“物质”（组成、结构、性质与变化）与“反应规律”（热力学与动力学）主题下的核心（或重要）概念，从“本原内涵”和“功能价值”两个维度加以说明。其中，“本原内涵”维度梳理中学不同版本教材与大学教材中对该概念的表述，以帮助读者建构对概念的本原性认识；“功能价值”维度则关注该概念与其他概念的关联，尤其探讨概念所承载的学科思维方式和方法，或进一步讨论概念的学科功能与应用价值，帮助读者更好地认识核心概念对落实化学核心素养的重要意义。第三部分基于学习进阶理论，以更系统的方式对内容主题类与学科观念类核心概念进阶进行跨学段（如初中、高中必修与高中选择性必修三个阶段）分析，进一步增强读者对整个中学阶段化学核心概念的学科理解。

本书具有以下特色。

（1）布局清晰，内容逻辑性强。本书结构按照从“物质”主题到“反应规律”主题核心概念，再到跨学段核心概念进阶学科理解的顺序依次介绍。

（2）视角新颖，概念统整性强。本书将学科核心概念价值显化，为形成对化学本原性与结构化认识搭建基本理解框架，一改传统的以具体化学问题为编排体系的方式，改为以概念进行梳理，强调概念所承载的思维方式和功能价值。

（3）范例丰富，教学应用性强。本书注重结合具体中学化学教学实际问题进行分析，并给出相应的建议。

（4）理论先进，观点前沿性强。本书融合了国内外科学教育领域较前沿的概念学习理论，如化学学科理解、学习进阶、大概念等。

本书编写思路、框架结构和内容编排由华南师范大学邓峰与广东实验中学刘立雄老师共同设计，并由邓峰统稿与定稿。

本书从开篇到定稿得到许多良师益友的帮助与支持，尤其是Solomon研究团队2019级、2020级与2021级全体研究生。感谢广东省刘立雄名师工作室和华南师范大学化学学院领导对本书出版的鼎力支持。

当然，对于化学学科理解及其教学，编者仍需向国内外同行学习。由于编者水平和时间有限，书中难免存在疏漏或不足之处，敬请同行与广大读者多多指教。

编者

2022年6月于华南师范大学楠园

《中学化学核心概念学科理解》借鉴国内外关于化学概念理解的优秀成果，基于化学学科理解、化学概念架构与学习进阶等理论框架，系统梳理中学化学教学中“物质组成”“物质结构”“物质性质”“物质变化”与“反应规律”主题下的核心概念，同时还统整性地介绍了跨学段内容主题类与学科观念类核心概念的水平进阶。全书共七章，内容涵盖“物质”主题核心概念的学科理解、“反应规律”主题核心概念的学科理解、跨学段核心概念进阶的学科理解三个专题。每章末尾均设置学习任务栏目，以便读者在阅读、练习及反思的过程中更好地把握各核心概念之间的联系、认识功能及其教学实现。本书是广大中学化学教育工作者、化学教学研究人员的工具书，可作为高等学校化学专业教育方向的教材或教学参考用书，也可供对化学课程有较强兴趣的高中学生自学使用。

《中学化学核心概念学科理解》借鉴国内外关于化学概念理解的优秀成果，基于化学学科理解、化学概念架构与学习进阶等理论框架，系统梳理中学化学教学中“物质组成”“物质结构”“物质性质”“物质变化”与“反应规律”主题下的核心概念，同时还统整性地介绍了跨学段内容主题类与学科观念类核心概念的水平进阶。全书共七章，内容涵盖“物质”主题核心概念的学科理解、“反应规律”主题核心概念的学科理解、跨学段核心概念进阶的学科理解三个专题。每章末尾均设置学习任务栏目，以便读者在阅读、练习及反思的过程中更好地把握各核心概念之间的联系、认识功能及其教学实现。本书是广大中学化学教育工作者、化学教学研究人员的工具书，可作为高等学校化学专业教育方向的教材或教学参考用书，也可供对化学课程有较强兴趣的高中学生自学使用。

第1章“物质组成”类核心概念  001

1.1原子、离子、分子  002

1.2基、基团、官能团  006

1.3物质的量、摩尔  010

1.4元素、核素、同位素  013

1.5化合价  017

1.6原子半径  020

1.7电离能  024

1.8电负性  026

1.9纯净物、混合物  030

1.10合金  034

1.11分散系  037

第2章“物质结构”类核心概念  040

2.1原子轨道、杂化轨道  041

2.2化学键  047

2.3范德华力、氢键  051

2.4键参数  057

2.5晶体  062

2.6聚集状态  069

2.7同分异构  073

第3章“物质性质”类核心概念  076

3.1颜色  077

3.2导热性、导电性、延展性  080

3.3溶解性、溶解度  083

3.4熔点、沸点  086

3.5热稳定性  089

第4章“物质变化”类核心概念  092

4.1物理变化、化学变化  093

4.2电离  095

4.3离子反应  097

4.4氧化还原反应  100

4.5有机反应  104

第5章“反应规律”类核心概念  109

5.1体系、环境  110

5.2内能、化学能  112

5.3焓变、反应热  115

5.4原电池、电解池  120

5.5自发性、可逆性  125

5.6化学平衡  129

5.7平衡常数  132

5.8化学反应速率  137

5.9基元反应、反应历程  141

第6章内容主题类核心概念进阶  144

6.1“无机物及其性质”核心概念进阶  145

6.2“元素周期律和周期表”核心概念进阶  147

6.3“水溶液化学”核心概念进阶  149

6.4“化学反应与能量”核心概念进阶  152

6.5“电化学”核心概念进阶  155

6.6“原子结构”核心概念进阶  159

6.7“有机物及其性质”核心概念进阶  162

6.8“化学变化”核心概念进阶  166

第7章学科观念类核心概念进阶  168

7.1“元素观”核心概念进阶  169

7.2“微粒观”核心概念进阶  172

7.3“分类观”核心概念进阶  174

7.4“模型观”核心概念进阶  178

参考文献  181

《中学化学核心概念学科理解》借鉴国内外关于化学概念理解的优秀成果，基于化学学科理解、化学概念架构与学习进阶等理论框架，系统梳理中学化学教学中“物质组成”“物质结构”“物质性质”“物质变化”与“反应规律”主题下的核心概念，同时还统整性地介绍了跨学段内容主题类与学科观念类核心概念的水平进阶。全书共七章，内容涵盖“物质”主题核心概念的学科理解、“反应规律”主题核心概念的学科理解、跨学段核心概念进阶的学科理解三个专题。每章末尾均设置学习任务栏目，以便读者在阅读、练习及反思的过程中更好地把握各核心概念之间的联系、认识功能及其教学实现。本书是广大中学化学教育工作者、化学教学研究人员的工具书，可作为高等学校化学专业教育方向的教材或教学参考用书，也可供对化学课程有较强兴趣的高中学生自学使用。