编者按：“文化化学”教学主张以培养具有化学学科核心素养的文化人为目标，实施模式是“四层四环”育人模式。“文化化学”是深圳正高级教师、特级教师刘英琦经多年研究实践而成的教学成果，2021年获得广东省基础教育教学成果特等奖，该成果近年来在全国25个省市自治区推广应用并引起了巨大反响。本刊特以“学科与素养”专栏的方式刊登相关论文9篇，欢迎各位同行一起交流。

[摘要]素养为本的教学需要探索新思想、新模式。本文基于“文化化学”的教学主张、“四层四环”育人模式，分析了人教版《化学2（必修）》“有机化合物”单元的教学价值、知识结构和学习进阶，并以“乙烯与有机高分子材料”教学为例进行了“文化化学”的实践探索。

[关键词]文化化学;“四层四环”育人模式;学科核心素养;实践探索

一、“文化化学”与育人模式

为了落实立德树人根本任务、发展素质教育，《高中化学新课程标准》（2020修订版）提出“素养为本”的教学理念，并强调“教师要主动探索素养为本的有效课堂教学模式和策略”[1]。素养为本的教学需要探索新思想、新模式。笔者曾提出“文化化学”的教学主张[2]，构建了“四层四环”育人模式与教-学-评的策略体系。所谓“文化化学”，就是基于文化的视角研究化学教育以发挥化学学科独特教化作用、发展素质教育的一种教学主张;它强调让生命在场，从“物质世界-学科知识”的二维空间拓展到“物质世界-学科文化-人的发展”的三维场域，以化学学科为载体达成对人之思维方式、行为习惯、价值观念的养成和文化品格的塑造，实现化学课程对于科学文化的传承和高素质人才培养的独特作用。文化化学可以通过如下“四层四环”育人模式来实施[2]。

上述模式构建图中，中间部分表示了教的“四个环节”、学的“四个层次”的相互关系以及知识向素养转化的路径。“四个环节”中的“结构与价值开发”指有计划地确定学习单元（或项目），凝练大概念，挖掘教学价值，进行单元结构，“目标与评价设计”指基于课程标准、教材和学情，研制教学目标和达标评价，“能力与意义建构”指将目标任务化，在复杂问题解决的学科实践活动中发展能力、建构知识意义，“总结与反思交流”指单元学习成果检测、展评和总结，师生循证进行反思交流和教学改进，促进共同成长。教师通过“四个环节”在真实的问题解决情境中引导学生“做中学”“用中学”“创中学”，经过科学的高阶思维活动，深度理解学科基本观念，促进形成宏观与微观结合的化学思维方式和模型推理、证据推理等化学科学思维方法，培养学生的探究能力与创新意识、科学态度与社会责任，全面发挥化学学科文化的育人功能。“四个层次”中的“经验性理解”是对知识基于个人经验的起始性、模糊性认识，“本质性理解”指能从显性知识的学习中抽提凝练出化学认识视角、建构认识思路、形成认知模型和学科观念，能对知识理解以化学语言精确地表达。从“经验性理解”向“本质性理解”过度要转化“前结构”，以发展“宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知”的学科观念和特征思维，促进知识内化;“结构性理解”指在知识的关联比较中理解知识，它包括化学知识、认识视角与认识思路、核心思想观念三种形式的结构化。“结构性理解”凸显问题解决等知识功能价值，发展学生科学探究能力和创新意识。达到“结构性理解”的知识才能外化迁移与发展创新，同时外化迁移又能深化结构性理解。“文化性理解”指将知识还原为人与真实世界互动的经验，深入思考与理解化学知识及其背后的文化意义，以实现转识成智、化知为德、以文化人。文化性理解进一步强调知识意义和育人价值，不仅要具备化学观念、学科思维和探究创新能力，更要有科学态度与与社会责任。

“四个层次”不是截然分开，而是紧密联系、相互渗透、不断深入。学生经由深度理解的“四个层次”，通过开展分类与概括、实验与探究、证据与推理、模型与解释、符号与表征等具有学科特质的实践活动，在研究物质的组成与结构、性质与应用、转化与规律的过程中，切身体悟化学独特的思维方式、实践方法、思想观念和学科价值，强化学思结合、知行合一、学以致用和责任担当，以实现知识向素养的转化、“知识人”向“文化人”的提升。化学学科核心素养的培育彰显了学科育人的规格，“文化化学”的教学主张和“四层四环”育人模式为知识向素养的转化提供了清晰的理论指导与实践路径。

二、“文化化学”的课堂教学案例

（一）以深度理解进行价值挖掘与单元结构

以人教版《化学2（必修）》“有机化合物”单元教学为例，传统教学以掌握双基为目的，看到的是事实层面的具体知识点，如典型有机物（甲烷、乙烯、乙醇、乙酸等）的结构、重要性质与应用，高分子、油脂、糖类、蛋白质等在生产、生活中的重要应用，这导致了教学的碎片化和浅层化，学生也因此感到化学知识零散、繁杂，如同“第二外语”，从而形成以记忆为主的学习方法，难以发展学科核心素养。但是基于“文化化学”的教学主张，要求深入挖掘知识的教学价值，进行单元知识结构。首先，从教的角度要明确教学的核心知识，提炼学科大概念，构建知识结构。大概念能提供深入理解知识、研究和解决问题的思想方法或关键工具，具有持久的可迁移应用价值。大概念的掌握是学科文化育人的一个重要方面。以大概念统领知识内容能帮助教师精简教学内容，组织核心知识、关键概念，深思学科本质，达到减负、提质、增效。通过对化学课程标准和教材的深度理解，明确该单元主题主要承载“结构决定性质、性质决定用途”的学科大概念，有机化学独特的研究对象及研究方法赋予了该大概念独特的内涵。由此我们可以形成如下（图1）从核心知识、基本概念到核心概念再到学科大概念的知识进阶或知识结构。此外，还要结合章节教学的具体知识与要求创设一定的文化场域，以深入促进学生核心素养的整体发展，充分发挥学科文化育人功能。

其次，从学的方面来讲要分析单元整体中学生深度理解的“四个层次”，帮助学生深度理解和转化知识。本单元内容隐含了碳骨架和官能团两个辨识有机物的重要视角，以及结合代表物的性质、基本有机反应类型和有机物的转化关系，形成基于碳骨架、官能团和化学键与反应类型认识有机化合物的一般思路。深入挖掘知识的文化内涵，可以进一步得到下列“四个层次”（图2），体现了知识经由深度理解的四个层次的进阶，对人的学科思想、思维方式、价值观念等方面的培养，以实现转识成智、化知为德、以文化人的单元教学价值，促进学生学科核心素养的发展。

教学目标是教学价值、学科育人的体现。以单元中“乙烯与有机高分子材料”的主题教学为例，从单元整体目标和评价出发，设计了如下教学与评价目标（表1），为实施“教、学、评”一体化提供了指导。

（二）以文化实践实现知识向素养的转变

文化实践即摒弃知识阐释加训练记忆式的教学，强调“重演”知识形成的活动历程，使知识教学回归真实世界、真实情境，回归人的德性与精神世界，聚焦人的发展。现以笔者所上的“乙烯与有机高分子材料”第一课时随堂公开课为例，在单元整体设计下本课时主要通过3个教学环节、3个驱动问题，采用“四化”教学策略等策略[2]，引导学生具身投入学科实践和建构学习。

1.环节一：感受乙烯的研究价值

【活动任务】展示生活中应用的乙烯化工产品或相关图片，引导学生了解乙烯化工产品的广泛应用，从生活走进化学，讨论乙烯产量为什么可以用来衡量一个国家石油化工的发展水平，之后分享下列短文，感受我国社会主义建设的伟大成就。

乙烯在能源、化工、高分子等领域的广泛应用推动了乙烯工业和研究的发展。我国乙烯工业起步阶段产能不足40万吨/年，1987年达到104万吨/年，首次突破百万吨大关。进入21世纪，尤其是近些年，乙烯工业取得了快速发展。中国石油经济技术研究院副院长姜学峰说，“十三五”期间，乙烯产能从2200万吨/年增至3518万吨/年，增加60%。“十四五”期间，我国油气行业将进入加速变革和全面推进高质量发展的新时期，中国有望超过美国成为世界第一大炼油大国。

【评价方式】课堂提问，学生行为观察。

【素养功能】体会化学创造物质、与人类生活、经济发展的密切关系，激发学生学习兴趣、文化自信和社会责任。

【设计意图】把学习对象置于与自身经验、生活应用、社会发展紧密联系的文化背景中，而不是单纯的书本知识学习。

2.环节二：体认乙烯的探究思路

【活动任务】如下表2。

问题1、甲烷、乙烷分子中存在什么化学键、有什么主要化学性质？与乙烷比较，可能有什么主要化学性质？

【设计意图】通过问题1链接已有知识经验，进行探究学习的先行组织，从学习心向、新旧知识的认知冲突等方面促进学生有意义学习，了解乙烯的物理性质和分子结构，引入乙烯性质的实验探究。

（1）学生围绕问题自学课本、搭建乙烯分子模型，提出假设、分享交流。

（2）基于实验情境开展小组合作探究，比较甲烷、乙烯的燃烧，甲烷、乙烯与高锰酸钾溶液的反应，甲烷、乙烯与溴的四氯化碳溶液的反应，探究乙烯的化学性质。

问题2、从组成、结构分析，乙烯为什么有上述反应或现象发生？体会实验的思想、方法以及认识的视角、思路。加成反应和加聚反应有何异同？

（1）学生依据实验，围绕问题进行合作探究、学科表达，了解乙烯加成反应、聚合反应的原理或模型（辅之计算机模拟演示），了解加聚反应、单体、链节、聚合度等概念，学会书写化学方程式。

（2）形成性评价：

练习1：制取一氯乙烷最好采用的方法是下列的（      ），其原因是                  。

A.乙烷和氯气反应;B.乙烯和氯气反应;C.乙烯和氯化氢反应;D.乙烷和氯化氢反应

练习2：乙烯生产的传统方法主要依赖原油。近年来我国南京大学攻坚克难，开发了高效光催化二氧化碳（CO2）转化乙烯（C2H4）的新技术，主要反应为：

将CO2光催化生成乙烯的技术还有望应用于地外，利用太空舱中废弃的CO2，或地外天体环境中丰富的CO2资源，将其转化为氧气和含碳燃料，以支撑可承受可持续的载人深空探索。下列关于该项技术的叙述错误的是（    ）

A、该反应属于取代反应

B、该技术能既节约能源又保护地球环境

C、该反应生成的C2H4可再生利用

D、溴水可以用于甲烷和乙烯的鉴别

通过视频了解我国早在宋代《格物粗谈》中就有“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味”的记载，同时完成下列练习：

练习3：长途运输水果时常常将浸泡有高锰酸钾溶液的硅土放置在盛放水果的容器中，其目的是（    ）

A.高锰酸钾溶液能杀死水果周围细菌，防止水果霉变

B.高锰酸钾溶液吸收水果周围的氧气，防止水果腐烂

C.高锰酸钾溶液吸收水果产生的乙烯，防止水果早熟

D.高锰酸钾溶液有氧化性，能催熟水果

【评价方式】观察学生的自主学习、小组交流，实验描述、分析推理、提问追问的表现、形成性练习的完成情况。

【素养功能】促进学生运用“宏观-微观-符号”三重表征的化学特征思维方式进行研究、交流，根据实验现象，基于证据运用模型解释或推测物质的性质与变化，同时通过习题渗透节约成本、循环利用、保护环境等观念。

【设计意图】围绕驱动性问题，在教师引领下，从宏微结合视角，开展假设与证实、实验与探究、证据与推理、模型与解释、符号与表征等具有学科特质的实践活动，体悟化学独特的思维方式、行为习惯和实践方法，促进经验性理解与转化、本质性理解与内化，培养学生化学学科核心素养，此外，通过《格物粗谈》（我国古代广为流传的一本生活百科全书）、我国南京大学乙烯生产新技术的引入，既使化学教学更贴近生活、贴近社会、贴近科技发展前沿，又了解了我国的科学成就和探究创新的科学思想，深刻认识化学对人类福祉的重大贡献。

3.环节三：增进学习的德性智慧

问题3、通过本节课学习对乙烯有哪些认识？反思本节课的学习你有何感悟或收获？请展示交流。

（1）总结反思

【活动任务】引导学生总结、梳理（图3，包括知识的结构化、认识视角和思路的结构化、核心观念和学科思想的结构化三个相联的方面），建构乙烯的认知模型，进一步形成“结构决定性质、性质决定用途”的学科大概念和STSE的思想，并对学习结果、学习过程深度反思、交流，以达成“自知之明”和全面提升。

【评价方式】成果展示、师生对话、讨论交流。

【素养功能】挖掘知识之间的相互联系以及知识与学习背后的学科思想、思维方式、学习策略、情感体验，增强化学学习的价值感、成就感以及探究创新意识、社会责任，提升结构性理解、文化性理解的水平。

（2）作业设计

许多教学案例都忽视作业设计。作业不仅是巩固、反馈的重要环节，也是育人的重要一环。区别作业与考题的不同功能，以化学学科核心素养的发展为导向，衔接课堂内外的学习，笔者的作业设计一是注重基础型、拓展型或研究型、选择型作业的设计，突出作业的“六性”：层次性、情境性、建构性、实践性、开放性、综合性，二是从计划、准备、意识、方法、执行、反馈、补救和总结“八个要素”促进学生作业的内反馈和元认知能力发展[3]。以本节课为例，基础性作业是“课本76页第3、7题以及增编的一个题目”，此外还创编了课外小组作业（向课外、前沿和未来拓展）：

通过分工合作、查阅资料、成果展示等方式完成下列题目：

请从某一个方面简述乙烯工业的发展现状或未来趋势。

中国女专家姜妍工程师打破了国外长期技术垄断，于2011年成功研制出中国第一台乙烯压缩机，使我国成为继美国、日本、德国之后世界上第四个掌握乙烯压缩技术的国家。请简要交流从姜妍的技术发明中受到的启发。

个性化作业为学生复习-反思笔记。

【设计思路】内容的结构化是实现知识向素养转化的关键，通过知识的结构性理解与外化可促进能力发展与意义建构。反思是一种高层次认知活动，也是深入的情感体验和感悟过程。传统教学忽视人的内心世界和精神培育。“文化化学”教学主张强调将知识学习回归到人的德性与精神世界建构上，通过知识的深度理解启迪学习智慧，觉悟人生价值，升华理想信念，陶冶人格情操，达到文化性理解与人化。

4.成效与反思

整节课的教学设计与实施，在“感受乙烯的研究价值-体认乙烯的探究思路-增强学习的德性智慧”三个环节构成的文化场域中，贯穿着三条主要线索：一是知识线，由3个驱动性问题组成的对乙烯结构-性质-用途的探究学习;二是方法线，包括化学知识的求知逻辑、学科思维方法、实验设计与操作、合作与交流等的认知方法或实践方法;三是价值线，包括化学的研究价值、理想信念培育、反思重构的生命成长。通过三条相互交织的主线，把乙烯的结构和性质的学习放在社会与生活、科技与生产、历史与未来以及学习与自我、学习与社会等交织的背景中，采用以实验探究为主的自主、合作学习，经由课时内的“四个层次”进行能力与意义建构，凸显了文化化学对人之思维方式、行为习惯、价值观念的养成和文化品格的塑造。深圳市三位正高级教师吴运来（市化学教研员）、俞远光、周红杰听课后评价本节课能围绕核心素养、学科文化的培育，创设真实情境、创新教学资源，挖掘知识文化价值，把知识内容通过问题转变为学生探究的对象，教学过程注重学生的形成性评价和表现性评价，促进学生深度理解、建构观念、发展能力、熏陶精神，体现了“文化化学”的教学主张和“四层四环”育人模式的独特价值，取得了很好的教学实效。

三、几点思考

实施“文化化学”的教学主张，既要改变局限于“双基”的知识浅层教学，又要避免脱离化学学科本质和课程标准的要求进行“文化”的粉饰或蹈虚;要因课制宜地深入挖掘化学知识的文化内涵和素养价值，寻找化学知识与生活、社会、科技、环境的联系，发掘知识与化学史实、历史文化、民族文化、革命文化、地方文化的契合点，在一定的文化场域中“培根铸魂、启智润心”，呈现文化化学对学生理想人格塑造、价值观念形成、思维方式与行为习惯养成等方面的独特作用，使化学教学成为师生的智慧之旅、文化之旅。

实施“文化化学”的教学主张，要改变知识解析加习题训练的教学方式，充分发挥化学的实验功能，以深度理解和文化实践为路径，以化学的方式学化学，用教育人的方式教化学，把理解为基础的探究、体验、反思作为学生内化知识价值的根本学习方式，使学生在探索问题、发现知识、经历知识形成的过程中提升科学精神与人文底蕴。在教学评价上要突出素养导向，注意考察学生在化学的思维方式和理性精神、创新意识和实践能力、科学态度与社会责任等方面的情况，充分发挥评价的发展性功能。

基金项目：广东省教育科学“十三五”规划课题“‘四层四环’育人模式提升学生化学学科核心素养的实践研究”（课题编号：2020YQJK117）阶段成果。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中课程标准（2017年版2020年修订）[M].北京：人民教育出版社，2020：76.

[2]刘英琦.文化化学的教学主张与实践探索[J].中学化学教学参考，2022（1）：1-5.

[3]刘英琦.元作业监控训练促进学生学业成绩提高的实验研究[J].现代教育科学，2006（2）：56.