议析化学学科理解与提升教学能力

摘要： 阐述了化学学科理解的含义，教师增进化学学科理解的基础、关键以及归宿。设计了以素养导向的化学学科理解的圈层结构模型;通过氧化还原反应概念、反应速率及其影响因素和阿司匹林的制备合成三个教学案例，分别介绍了教师可以从强化化学知识的本源理解、提升学科素养以及践行学科育人三个方面提升教学能力。

关键词： 学科理解; 教学能力; 学科知识; 学科素养; 学科育人

文章编号： 10056629（2020）01000804

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

素养为本的课堂教学是当下教师面临的新挑战，《普通高中化学课程课标（2017版）》明确提出要“增进化学学科理解，提升课堂教学能力”[1]。化学学科理解的内涵是什么？如何基于化学学科理解提升课堂教学能力？本文就此问题谈谈个人思考。

1 素养导向的化学学科理解

《普通高中化学课程课标（2017版）》指出，化学学科理解是指教师对化学学科知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化的认识，它不仅仅只是对化学知识的理解，还包括对具有化学学科特质的思维方式和方法的理解[2]。梁永平认为化学教师理解化学科学的标志是对学科内容知识、认识论知识和学科核心观念等方面建构整体性认识，从而形成良好的化学知识结构[3]。这些论述概括了化学学科理解的含义及其标准，本文认为教师基于素养导向的化学学科理解的具体内涵，可以从“基础、关键和归宿”三个角度解读。

1.1 化学学科理解的基础是掌握学科知识

知识是人类认识自然的物化结晶，知识结构由内向外分为意义系统、逻辑形式和符号表征。知识意义系统是指知识承载人类认识世界的思想方法、价值观念和文化情趣等，知识的逻辑形式是指具体知识点在学科体系中的结构和功能，知识的符号表征是表征、传播知识的方式。化学知识是理解化學学科的基础，教师可从4个层面理解化学知识结构： 一是从本体层面理解化学学科知识，本体层面主要强调学科的知识体系，如化学学科特征和研究对象、化学概念和理论等。二是从工具层面理解化学学科知识，工具层面主要强调化学学科研究的方法和学科观念，如分类观、元素观、结构观、守恒思想、平衡思想等。三是从意义层面理解化学学科知识，意义层面主要指学生学习一门学科获得不同于其他学科的经历与体悟，学生必须经历化学一般性学习方式（如听课、作业等）和化学学科性学习方式（化学科学思维活动和化学科学实践体验活动），才能构建化学科学的知识体系和思维方法。四是从价值层面理解化学学科知识，价值层面主要强调化学学科的精神意蕴，如学科价值、学科精神、创新意识和社会责任等。教师对化学学科知识的内涵理解得越深刻，越容易从整体结构、系统方法、实践过程和思想观念等领悟学科特质。

1.2 化学学科理解的关键是培养学科素养

《普通高中化学课程课标（2017版）》指出，学科核心素养是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值理念、必备品格和关键能力[4]。化学本体知识是培育学生学科核心素养的基础，是关于“用什么理解”的问题。“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”和“证据推理与模型认知”是对化学科学思维和观点的描述;“科学探究与创新意识”是对化学科学实践的表征，是关于“怎么理解”的问题。“科学态度与社会责任”是对化学科学价值的刻画，是关于“理解了有什么用”的问题。化学学科核心素养凝练了学科本质，是对三维教学目标的继承和发展，更是对三维目标的具体化、整合化和功能化[5]。教师要深刻理解化学教育目标从“双基”到“核心素养”的范式转变，这一转变是“教育的革命”。

1.3 化学学科理解的归宿是指向学科育人

学科划分是知识积聚到一定程度后开始的人为活动，它是人类文明成果的结晶[6]，每门学科拥有独特研究的对象和问题、方法和思想、价值和精神，它们对人的发展具有不可替代的教育价值。培根曾精辟论述了学科的教育价值：“读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，科学使人深刻，伦理学使人庄重，逻辑修辞使人善变，凡有所学，皆成性格。”《普通高中化学课程课标（2017版）》也指出，高中化学学科核心素养是高中学生发展核心素养的重要组成部分，反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值。化学学科必须承担对人的“社会性培育”职责，化学教学必须坚持党的“立德树人”的教育方针： 立德是通过化学教学引导人、感化人，培养对个人、他人和社会的正确价值观;树人是通过化学教学磨炼人、发展人，培养做人的必备品格和办事的关键能力。

综上所述，素养导向的化学学科理解的圈层模型见图1： 学科知识是基础，学科素养是关键，学科育人是目标，三个角度既互相关联、又层层递进。

基于素养导向的化学学科理解，教师应该树立全面的教育目的： 教育目的在于支援面向未来发展儿童自我形成的活动，这种自我形成过程对每一个学生是形形色色、丰富多彩的，因而化学教学不仅要帮助学生认识客观世界，获得化学知识，还要提高学生的思维能力和智力水平、培养学生健全的人格和正确的价值观、促进学生个性化的生命成长。

2 基于化学学科理解提升教学能力

素养导向的教学行为要超越“符号、逻辑”的知识教学层次，达到“能力、意义”的教学境界，化学学科理解的圈层模型指出了素养为本的教学设计思路，教师可以从以下三个方面细化学科理解、提升教学能力。

2.1 基于知识本源提升教学能力

本源一般指事物的根源和起源，教师对学科知识追本溯源能促进对学科本质的理解。“化学给人以知识，化学史给人以智慧”，教师追溯化学学科知识本源可以从化学史、科学哲学史的角度思考： 化学知识最初产生的客观需求是什么？化学知识产生时具备哪些科学理论？化学知识产生的技术条件有哪些？化学知识产生后如何被科学社群评价？这些本源性的问题呈现了知识孕育、产生的轨迹，教师基于知识本源的教学能使课堂充满浓浓的化学味。

氧化还原反应是高中重要的概念，学生初学时普遍感到概念繁杂、抽象难懂，很难形成“得氧（失氧）反应→化合价升高（降低）→失去（得到）电子→氧化（还原）反应”的逻辑关系。“概念记忆+练习辨析”的常规教学效果枯燥低效，教师可以从氧化反应、还原反应概念的本源角度设计教学。氧化反应的英文是“oxidation reaction”，直译为与氧化合的反应，早期化学家将反应物中有氧气的反应称为氧化反应，后来化学家发现物质和氧化合多是失去电子、化合价升高的过程，因而确定氧化反应是失去电子的反应。还原反应的英文是“reduction reaction”， “reduction”有“减轻、减少、还原”之意，人们第一次使用“还原”是描述将金属从矿石中分离的过程，金属矿石在冶炼过程中氧元素被移出、金属被还原成单质，矿石质量减轻，体积明显减小，金属矿石被还原为金属单质的实质是化合态金属得到电子，化合价降低，发生还原反应[7]。氧化还原反应概念的形成是基于人们对自然现象、生产实践和科学实验的感知、抽象、概括的的思维过程，其内涵和外延随着人们的认知发展而变化。学生理解了氧化还原反应概念的本源，感受到概念背后跃动的化学思想，加快了同化、顺应概念的心理过程，提高了学习效率。

教育重构模型认为，儿童对概念的认识，与科学家认识理论的心理历程有相似之处，即学生的认知是一种考古和复原过程，因此要根据“儿童科学概念发展与科学理论发展相平行的特质”进行教学，使我们的教学过程和人类的认知旅程相伴而行。教师提升教学能力要重视对化学知识的本源理解，从历史的、生活的、技术的背景下思考化学知识的产生和发展趋势，这是培养学生学科思维的有效策略。

2.2 基于学科素养提升教学能力

《普通高中化学课程课标（2017版）》指出，素养取向下的教学活动要更加注重情境、活动和问题解决的整体设计;注重自主建构、实验探究和问题解决等活动的设计，促进学习方式的转变[8]。化学教师对学科的本质特征、学科的核心任务和学科的教学方式理解层次制约着课堂教学的效率。本文以为，素养导向的课堂教学新样态要突出以下关键词： 真实情境、具身学习、高阶思维。教师要创设真实情境，为学生创设体验性学习、迁移性学习、反思性学习等全身心参与的学习过程[9]，通过设计社会性科学议题培养学生的价值取向，通过设计复杂问题培养学生的高阶思维，通过课堂活动表现评价学生的人格品性。

教师在苏教版必修2“化学反应速率”可以设置如下情境： 现代城市生活节奏加快，快餐食品热销，外卖包装袋多为聚乙烯产品。如果没有回收聚乙烯制品，隨意丢弃的大量聚乙烯制品会污染土壤、污染水体，污染环境。教学在“WHR”环节中展开： What如何表示聚乙烯的降解速率？How影响聚乙烯的降解速率有哪些？Regulation如何加快聚乙烯的降解速率、消除污染？如何评价聚乙烯大量用于包装袋的生活现象？学生在描述聚乙烯降解的真实情境下学习速率的定义及影响因素，学生在如何消除白色污染的任务驱动下运用所学知识。“R”环节是教学的高潮部分，学生提出很多方法： 分类回收、粉碎掩埋聚乙烯、寻找高效降解催化剂、分类回收聚乙烯制品后用超临界态下的水溶解燃烧、发电[10]、用碳酸聚酯材料代替聚乙烯等。很多学生从经济发展、生活便利、环境保护多角度评述聚乙烯应于外卖包装的利弊得失，展现了学生关心社会生活的积极态度。课堂上学生不是单纯学习反应速率知识，他们需要调用速率知识思考聚乙烯产品的使用、回收和降解问题，从而思考化学科学发展引起经济、环境、消费观念等社会问题，提升了科学态度和社会责任意识。

素养是学生“面对解决复杂的、不确定的现实问题，即在进行迁移创新类能力活动过程中表现出来的综合品质和能力[11]，教师提升教学能力要以素养为导向，分析化学知识蕴含的认识功能和素养发展功能，打通知识转化为素养的途径： 多设置社会性科学议题，引导学生运用知识或寻求相关证据积极参与迁移性学习、建构性学习和实践性学习[12]。在活动中培养学生批判质疑的学科品质和解决问题的学科能力，这是提升学生学科素养的有效方式。

2.3 基于学科育人提升教学能力

学科育人是指学科教学依据学科特有的认识视角、学科思维和学科文化，对学生进行德智体美劳多方面感化、熏陶和教育的过程[13]。学科育人是化学课堂教学的根和魂，教师要善于在知识教学中挖掘育人因子、在素养培育的过程中渗透育人素材，对学生进行精神熏陶、价值观感化和人格滋润，教师基于学科育人的教学能使课堂充满浓浓的化学情。

苏教版《实验化学》介绍阿司匹林的制备原理和实验操作，教师可以“提高药物产率、降低药物副作用”的线索设计教学，展示化学家寻找治病良药、探索制备阿司匹林的漫长过程，如图2所示。

这样的教学跳出了“原理讲解、操作演示”的学科小系统，从“科学探索、造福生命”的社会大系统着力，凸显物质制备和合成在化学中的独特学科价值和巨大社会价值，凸显化学家克难攻关的科学精神和人格魅力。这样的教学感染学生以严谨求实的作风、一丝不苟的态度、规范有序的操作制备阿司匹林，把提高产率的要求落实到操作细节，把误差分析的要求落实到操作步骤，实现了实验本体知识及实验学科价值的同步教学。

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，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[14]。当下很多教学立意还只停留在“纯知识讲授”的层面，教师提升教学能力要以化学学科的本质特征为基点，从学科育人的高度统领教学目标、重组教学内容，在知识教学和素养培养中镶嵌育人思想，培养学生正确的人生观、价值观和世界观，这是践行学科育人的有效途径。

3 结束语

教育的价值在于唤醒每一个孩子的潜能，帮助孩子找到特殊使命和注定要做的事情;学习的实践是学生“同客观世界的相遇和对话、同他者的相遇和对话、同自我的相遇和对话”[15];教师的使命要为实现教育的价值提供支撑，为每一个学生的发展提供希望。基于化学学科理解、提升教学能力要求教师追踪知识本源、培养学科素养、践行学科育人，教师要不断革新教学理念，完善教学行为，铺陈教学风景，让学生在学习实践中充分和“世界、他者、自我”美丽地相遇、激情地对话、健康地成长！

参考文献：

[1][2][4][8][14]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： 76， 76， 3， 84， 1.

[3]梁永平. 论化学教师的课程知识及其发展[J]. 化学教育， 2012， （17）： 3～4.

[5]王磊等. 核心素养导向的化学教学实践与探索[M]. 北京： 北京师范大学出版社， 2018： 6～7.

[6]龚怡祖. 学科的内在建构路径与知识运行机制[J]. 教育研究， 2013， （9）： 12～24.

[7]菲利普等. 化学概念与应用[M]. 杭州： 浙江教育出版社， 2016： 576～578.

[9]李昱蓉. 具身学习： 立足学科核心素养的学习方式[J]. 当代教育科学， 2017， （9）： 7～10.

[10]龙中柱等. 超临界反应技术在废旧塑料回收再生方面的应用[J]. 化工进展， 2001， （5）： 15～19.

[11]王磊. 基于学生核心素养的化学学科能力研究[M]. 北京： 北京师范大学出版社， 2017： 2.

[12]肖中荣. 基于素养培育的三类教学活动形式[J]. 教学月刊， 2019， （5）： 26～27.

[13]肖中荣. 基于学科育人的化学教学要注意“三要三忌”[J]. 中学化学教学参考， 2019， （6）： 10.

[15]钟启泉. 基于核心素养的课程发展： 挑战和课题[J]. 全球教育展望， 2016， （1）： 18～20.