基于CPUP模型理论的课堂教学内容解析

曾晓军

[摘 要]

以高中《化学2》中《化学平衡状态》作为案例，利用CPUP模型对构成课堂教学内容的板块内容、构成板块内容的单元内容和构成单元内容的基元内容进行解析，找出板块内容之间、单元内容之间和基元内容之间的逻辑关系。走进化学课堂内部，剖析化学课堂教学内容，找出内在规律，为化学教师进行教学设计提供一种新的思路和理论依据，并对授课教师提出合理化的建议。

[关键词]

CPUP模型；单元内容；基元内容

一、问题的提出

在开设高级别公开课之前都有一个环节叫试讲，授课教师先进行教学设计、授课，其他教师进行评课，根据自己的教学经验提出建议和改进意见，往往比较盲目，比较浮在课堂表面。如何提出有针对性的建议，更快更有效地提高授课教师的教学有效性，就应该走进化学课堂内部，剖析化学课堂结构，解析教学内容，从而找出内在规律来构建起评价化学课堂有效性的方法是很有必要的，且是可行的。东北师范大学郑长龙教授课题组在对课堂教学有效性进行系统研究时，实现了对化学课堂教学精细化研究，从内容维度上构建起了化学课堂内容结构的CPUP模型，对化学教学理论有了新的研究思维拓展的同时，也对一线化学教师进行有效化学教学设计提供了参考途径和理论依据。

本文通过利用化学课堂内容结构的CPUP模型，对一位化学教师《化学平衡状态》一节常态课的课堂进行解析，分析课堂教学内容，评价化学课堂教学质量。为高中化学教师的备课、课堂教学、评课及反思等提供了新的视角和途径，为教师的专业化发展提供帮助。

二、化学课堂教学内容结构的CPUP模型

郑长龙教授及其课题组根据系统科学理论，提出一节化学课的课堂内容（ClassContent）是由一个或几个板块内容（PlateContent）构成；板块内容（PC）指化学课堂教学中一个教学板块所承载的教学内容，板块内容（PC）由一个或多个单元内容（UnitContent）构成；单元内容（UC）是由一个或多个教学行为链组合成的完整且相对独立的化学学习单元的教学内容，单元内容又由一个或多个基元内容（PrimitiveContent）构成，一个基元内容（PrC）是一个教学行为链承载的化学学习内容，也就是不能再分的最小教学内容的承载单位。这样，课堂内容（ClassContent）—板块内容（PlateContent）—单元内容（UnitContent）—基元内容（PrimitiveContent）就构成了化学课堂内容结构的CPUP模型。

三、《化学平衡状态》课堂教学内容的解析

（一）《化学平衡状态》课堂教学板块内容解析

（1）课堂教学的板块内容

《化学平衡状态》课堂教学内容分为四个板块：

板块1（PC1） 可逆反应的概念

板块2（PC2） 化学平衡状态建立过程

板块3（PC3） 化学平衡状态的概念

板块4（PC4） 化学平衡状态的特征

（2）课堂教学板块内容的逻辑关系

化学课堂教学板块内容之间的关系有三种类型：并列联结方式、递进联结方式和从属联结方式。

结合《化学平衡状态》的课堂教学实录和化学学科知识本身的逻辑关系，能够确定这四个板块之间为递进联结方式。授课教师分析可逆反应的概念，进而通过学生分析具体的反应NO2和N2O4相互转化时的具体数据和作图像理解化学平衡状态建立的过程，探究讨论可逆反应中各物质的变化得到化学平衡状态的概念，最后学生通过概念和平衡建立过程归纳出化学平衡状态的特征。

（二）《化学平衡状态》课堂教学单元内容解析

（1）课堂教学的单元内容

板块1（PC1） 可逆反应的概念

单元内容（UC1） 可逆反应的概念

板块1主要是理解可逆反应的概念，为完成这个板块主要设计了1个单元内容，教师通过讲授的方式解读可逆反应的定义，再对定义中的关键词进行剖析，学生主要是通过倾听来理解可逆反应的概念。

板块2（PC2） 化学平衡状态的建立过程

单元内容（UC2） 根据所给数据画反应物、生成物的浓度随时间变化曲线图

单元内容（UC3） 根据所做物浓度—时间图，画速率——时间图

单元内容（UC4） 分析化学平衡状态的建立过程

板块2主要是理解化学平衡状态的建立过程，是本节课的重点和难点，教师设计了3个单元内容。老师用“引导—探究”的教学方式，引导学生完成导学案中具体可逆反应的数据分析和完成反应物和生成物随时间变化曲线图和速——时间图，通过问题探究，学生进行讨论整个反应过程中正、逆反应速率，反应物、生成物浓度的变化情况，速率变化与反应物、生成物浓度变化的联系，两个图像中各关键点表示的意义。还有当正、逆反应速率相等时，反应物、生成物浓度和含量如何变化等使学生理解化学平衡状态的建立过程。

板块3（PC3） 化学平衡状态的概念

单元内容（UC5） 化学平衡状态的概念

板块3主要是归纳出化学平衡状态的概念。在化学平衡状态建立过程的问题探究后，通过类比和图像比较容易得出化学平衡状态的概念，且举例加深理解。

板块4（PC4） 化学平衡状态的特征

单元内容（UC6） 化学平衡状态的特征

板块4是学生已经对化学平衡状态的建立过程和概念比较熟悉之后，分析了具体可逆反应过程后可归纳出化学平衡状态的特征。本板块只设计了一个单元内容，讨论分析特征的同时间接得出判断化学平衡状态的标志，用习题加以巩固。

（2）课堂教学单元内容逻辑关系

同一板块内容中的单元内容结合在一起可称作单元内容链，课堂单元内容链类型有有四种：层进式、并列式、混合式和单独式。

在本节课各板块中，板块（PC1）、（PC3）、（PC4）各只有一个单元内容（UC），这三个单元内容的逻辑关系是单独式。而板块（PC2）有三个单元内容（UC2）、（UC3）、（UC4），单元内容（UC2）和单元内容与单元内容（UC3）是层进关系，而单元内容（UC2）、（UC3）、（UC4）是属于混合式。单元内容（UC4）与单元内容（UC5）、（UC6）之间是递进关系，因此，课堂单元内容之间的关系是混合式的。

（三）《化学平衡状态》课堂教学各单元内容下基元内容解析

（1）课堂教学各单元内容下的基元内容

分析本节课的课堂教学，对每个单元内容进行分解，确定了共30个基元内容如下：

单元内容（UC1） 可逆反应的概念

基元内容（PrC1） 可逆反应的定义

基元内容（PrC2） 对同一条件下的解析

基元内容（PrC3） 分析氯气和水反应中的分子和离子的种类

基元内容（PrC4） 分析二氧化硫与氧气反应中O-18原子的物质中的存在

单元内容（UC1）主要是为了理解可逆反应的定义，为完成这一单元的内容，主要用了4个基元内容。首先给出可逆反应的定义，特别强调同一条件下，用三个可逆反应为例分析可逆反应不能进行完全，以此解读概念。

单元内容（UC2） 根据所给数据画反应物、生成物的浓度随时间变化曲线图

基元内容（PrC5） 分析所给坐标图中横、纵坐标表示的意义

基元内容（PrC6） 分析表格中的数据的特点

基元内容（PrC7） 老师指导学生画图

基元内容（PrC8） 图中反应物和生成物浓度的变化趋势

单元内容（UC2）是要根据所给的具体实例的数值进行做图，从浓度变化的角度分析可逆反应中反应物和生成物浓度随时间变化的的规律，设计了4个基元内容，先让学生明确图中纵、横坐标的意义，进而分析所给数据，作图后可清晰明确反应物、生成物浓度的变化。

单元内容（UC3） 根据所做物质浓度—时间图，画速率—时间图

基元内容（PrC9） 分析所给坐标图中横、纵坐标表示的意义

基元内容（PrC10） 探究讨论1，速率变化与反应物、生成物浓度变化的关系

基元内容（PrC11） 老师指导学生画图

基元内容（PrC12） 分析图中重要点代表的意义

单元内容（UC3）是作速率—时间图，但所给的数据是在不同时间反应物、生成物浓度，在作图前应明确物质浓度与反应速率的关系，涉及到影响化学反应速率的因素。本单元设计了4个基元内容，强调图中重要点所代表的意义，初步形成化学平衡状态建立过程。

单元内容（UC4） 分析化学平衡状态的建立过程

基元内容（PrC13） 分析60秒后N2O4浓度不为零的原因

基元内容（PrC14） 分析60秒后N2O4浓度保持不变的原因

基元内容（PrC15） 指导学生阅读教材中对化学平衡建立过程的描述

基元内容（PrC16） 学生分析讨论两图

基元内容（PrC17） 总结化学平衡状态建立的过程

单元内容（UC4）是对上面2个单元内容的归纳和总结，设计了5个基元内容，重点分析PrC13和PrC14，以及两个图像。由于60s后N2O4浓度不为零，说明反应不能进行完全，从速率—时间图中，60s后速率不为零，且浓度又保持不变，说明反应达到平衡。用图像表示化学平衡建立的过程清晰明了。

单元内容（UC5） 化学平衡状态的概念

基元内容（PrC18） 化学平衡状态的定义

基元内容（PrC19） 化学平衡状态研究对象

基元内容（PrC20） 化学平衡状态研究的条件

基元内容（PrC21） 探究讨论2

基元内容（PrC22） 举例

基元内容（PrC23） 化学平衡状态的本质

单元内容（UC5）是通过化学平衡状态的建立过程得到了化学平衡状态的定义，为深刻理解化学平衡状态的概念，本单元内容设计了6个基元内容，首先给出化学平衡状态的定义，分析化学平衡状态研究的对象是可逆反应，研究的条件是必须在一定条件下即影响化学反应速率因素如浓度、温度、压强等条件一定时，从问题探究2的讨论可得出化学平衡的本质是正反应速率等于逆反应速率。

单元内容（UC6） 化学平衡状态的特征

基元内容（PrC24） 分析化学平衡研究的对象

基元内容（PrC25） 化学平衡状态的反应速率关系

基元内容（PrC26） 分析化学平衡状态时反应物、生成物和含量

基元内容（PrC27） 探究化学平衡状态研究条件的原因

基元内容（PrC28） 化学平衡状态的特征

基元内容（PrC29） 判断化学平衡的状态的标志

基元内容（PrC30） 练习

单元内容（UC6）是通过化学平衡状态的建立过程和概念得到化学平衡状态的特征，初步学会如何判断一个反应达到化学平衡状态。本单元内容设计了7个基元内容，从化学平衡研究的对象可知，第一个特征是“逆”；从化学平衡状态本质分析，达到化学平衡时反应没有停止，而是正反应速率和逆反应速率相等，得到特征“动”“等”；从平衡状态时反应物和生成物的浓度、含量的不再发生改变，得到特征“定”；在化学平衡的概念中强调在同一条件下，是因为条件改变，平衡就要被破坏，直到达到新条件下的平衡，这就是特征“变”，也就是将要学习的化学平衡的移动。因此从化学平衡状态的特征“逆、动、等、定、变”，可判断一个反应是否达到平衡，达到应用的目的。

（2）课堂教学各单元内容下基元内容的逻辑关系

同一课堂单元内容中的各基元内容课堂基元内容结合在一起成为基元内容链，也有四种类型：层进式、并列式、混合式和单独式。

单元内容1（UC1）中有PrC1、PrC2、PrC3、PrC4共4个基元内容，基元内容PrC2、PrC3和PrC4都是为了说明什么样的反应是可逆反应，是并列关系，而PrC1与它们是递进关系，所以这4个基元内容形成的链的类型是混合式的。

单元内容2（UC2）中有PrC5、PrC6、PrC7、PrC8共4个基元内容，PrC5、PrC6中的分析坐标和分析数据都是为了更好的画图，它们是并列关系，它们与PrC7为递进关系，作图的目的也是为了分析变化趋势，PrC7和PrC8又是递进关系，4个基元内容形成的链的类型是混合式的。

单元内容3（UC3）中有PrC9、PrC10、PrC11、PrC12共4个基元内容，PrC9、PrC10是并列关系，它们与PrC11、PrC12为递进关系，4个基元内容形成的链的类型是混合式的。

单元内容4（UC4）中有PrC13、PrC14、PrC15、PrC16、PrC17共5个基元内容，基元内容PrC13、PrC14、PrC15、PrC16都是为了更好理解化学平衡建立的过程，是属于并列关系，它们与PrC17是递进关系，5个基元内容形成的链的类型是混合式的。

单元内容5（UC5）中有PrC18、PrC19、PrC20、PrC21、PrC22、PrC23共6个基元内容，PrC19和PrC20是为了更明确化学平衡的状态的研究范围，是并列关系，与PrC18是递进关系。PrC21和PrC22是为了说明平衡的本质，是并列关系，它们与PrC23是递进关系。6个基元内容形成的链的类型是混合式的。

单元内容6（UC6）中有PrC24、PrC25、PrC26、PrC27、PrC28、PrC29、PrC30共7个基元内容，PrC24、PrC25、PrC26、PrC27是并列关系，是为了说明化学平衡状态的特征是逆、动、等、定、变，它们是并列关系，与PrC28是递进关系。从特征可能归纳出化学平衡的标志，习题是化学平衡标志的应用，也是为了更好理解化学平衡状态的特征，因此PrC28、PrC29、PrC30是递进关系。因此，本单元内容中的7个基元内容形成的链是混合式的。

（四）《化学平衡状态》课堂教学中单元内容下基元内容分类及特征分析

（1）课堂教学中单元内容下基元内容分类

《化学平衡状态》课堂教学中共有30个基元内容PrC，从化学教学内容本身及功能的角度分析，不同的基元内容有相似之处，也各自有其自身的特点。基于CPUP模型上对《化学平衡状态》这一节课进行分析，找出其内在的教学规律，进行评价，因此对本节课课堂教学的基元内容进行分类。

根据化学教学内容本身的特点及功能，《化学平衡状态》课堂教学中基元内容的类别有：

概念类、解析类、探究类、总结类、作图类、应用类和理解类。

据统计课堂教学的基元内容PrC中：

概念类有2个，占7%，分别是基元内容PrC1和PrC18；

解析类有13个，占43%，分别是基元内容PrC3、PrC4、PrC5、PrC6、PrC8、PrC9、PrC12、PrC13、PrC14、PrC16、PrC24、PrC25、PrC26；

探究类有3个，占10%，分别是基元内容PrC10、PrC21、PrC27；

总结类有5个，占17%，分别是基元内容PrC15、PrC17、PrC23、PrC28、PrC29；

作图类有2个，占7%，分别是基元内容PrC7、PrC11；

应用类有1个，占3%；分别是基元内容PrC30；

理解类有4个，占13%，分别是基元内容PrC2、PrC19、PrC20、PrC22。

本节课是关于《化学平衡状态》的概念原理类教学在本节课中有2个概念类单元内容，用探究类PrC来辅助理解这些概念，再通过大量的对概念的解析和理解类PrC来强化概念的教学，及时得对所学的内容进行总结并用练习进行巩固和帮助理解。分析该课堂教学，整体各类型比例较为合适，课堂效果较理想。

（2）课堂教学中单元内容下基元内容结构特征

对基元内容进行分类就是要为了更好地深入课堂教学内部，寻找内在的可遵循的规律，从一个新的视角构建课堂教学。

根据上述基元内容的类别统计，课堂教学各单元内容下的基元内容链的连接方式如下：

单元内容1（UC1）中整个的连接是“概念—理解—解析—解析”型，连接的主干是“概念—理解—解析”；

单元内容2（UC2）中整个的连接是“解析—解析—作图—解析”，连接的主干是“解析—作图—解析”；

单元内容3（UC3）中整个的连接是“解析—探究—作图—解析”，连接的主干是“解析—探究—作图—解析”；

单元内容4（UC4）中整个的连接是“解析—解析—总结—解析—总结”，连接的主干是“解析—总结”；

单元内容5（UC5）中整个的连接是“概念—理解—理解—探究—理解—总结”，连接的主干是“概念—理解—探究—理解—总结；

单元内容6（UC6）中整个的连接是“解析—解析—解析—探究—总结—总结—应用”，连接的主干是“解析—探究—总结—应用。

四、结论与启示

（1）本文在基于CPUP模型对《化学平衡状态》一节的课堂教学进行了解析，从课堂宏观的板块内容到单元内容（UC）再到具有化学课堂教学活性的最小基元的基元内容（PrC）对其进行逐层解析，教学内容共有4个板块（PC），6个单元内容和30个基元内容。板块之间的逻辑关系主要是通过递进方式连接，课堂教学单元内容是混合型的，各单元内容下的基元内容链全部是混合型的，30个基元内容分成了7种不同的类型，且基元内容间有不同的结构特征。

（2）本课堂采用“引导——探究的教学模式组织教学，由于理论部分学习内容比较抽象，引导学生从已知的知识出发，通过用导学案对问题进行探究和讨论获取新知识，充分体现了学生的主体作用，提高学生探究问题、分析、归纳和解决问题的能力，教学效果较好。

（3）基于CPUP模型对《化学平衡状态》一节的课堂教学进行了解析，不仅仅是对中学化学《化学平衡状态》这一教学内容的教学本身有一定的价值，而且对研究化学课堂教学及其有效性的方法上起到一定的借鉴作用。

[参 考 文 献]

[1]郑长龙.化学课程与教学论新论[M].长春：东北师范大学出版社，2006.

[2]娄延果.化学课堂“教学行为对”及其组合的研究[D].长春：东北师范大学，2010.

[3]梁紫茼.化学课堂教学中的基元内容组合特征研究[D].长春：东北师范大学，2012（5）.

[4]郑长龙等.课堂教学行为研究新视野[M].长春：东北师范大学出版社，2012.

[5]何鹏.《离子反应》个案中课堂教学内容结构基于CPUP模型分析[D].长春：东北师范大学，2012（5）.

[6]何鹏，郑长龙，尹学慧.化学课堂教学行为特征解析—基于课堂教学系统CPUP模型理论案例分析[J].化学教育，2014（5）.

（责任编辑：张华伟）