議析化學學科理解與提升教學能力

摘要： 闡述了化學學科理解的含義，教師增進化學學科理解的基礎、關鍵以及歸宿。設計了以素養導向的化學學科理解的圈層結構模型;通過氧化還原反應概念、反應速率及其影響因素和阿司匹林的制備合成三個教學案例，分別介紹了教師可以從強化化學知識的本源理解、提升學科素養以及踐行學科育人三個方面提升教學能力。

關鍵詞： 學科理解; 教學能力; 學科知識; 學科素養; 學科育人

文章編號： 10056629（2020）01000804

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

素養為本的課堂教學是當下教師面臨的新挑戰，《普通高中化學課程課標（2017版）》明確提出要“增進化學學科理解，提升課堂教學能力”[1]。化學學科理解的內涵是什么？如何基于化學學科理解提升課堂教學能力？本文就此問題談談個人思考。

1 素養導向的化學學科理解

《普通高中化學課程課標（2017版）》指出，化學學科理解是指教師對化學學科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結構化的認識，它不僅僅只是對化學知識的理解，還包括對具有化學學科特質的思維方式和方法的理解[2]。梁永平認為化學教師理解化學科學的標志是對學科內容知識、認識論知識和學科核心觀念等方面建構整體性認識，從而形成良好的化學知識結構[3]。這些論述概括了化學學科理解的含義及其標準，本文認為教師基于素養導向的化學學科理解的具體內涵，可以從“基礎、關鍵和歸宿”三個角度解讀。

1.1 化學學科理解的基礎是掌握學科知識

知識是人類認識自然的物化結晶，知識結構由內向外分為意義系統、邏輯形式和符號表征。知識意義系統是指知識承載人類認識世界的思想方法、價值觀念和文化情趣等，知識的邏輯形式是指具體知識點在學科體系中的結構和功能，知識的符號表征是表征、傳播知識的方式。化學知識是理解化學學科的基礎，教師可從4個層面理解化學知識結構： 一是從本體層面理解化學學科知識，本體層面主要強調學科的知識體系，如化學學科特征和研究對象、化學概念和理論等。二是從工具層面理解化學學科知識，工具層面主要強調化學學科研究的方法和學科觀念，如分類觀、元素觀、結構觀、守恒思想、平衡思想等。三是從意義層面理解化學學科知識，意義層面主要指學生學習一門學科獲得不同于其他學科的經歷與體悟，學生必須經歷化學一般性學習方式（如聽課、作業等）和化學學科性學習方式（化學科學思維活動和化學科學實踐體驗活動），才能構建化學科學的知識體系和思維方法。四是從價值層面理解化學學科知識，價值層面主要強調化學學科的精神意蘊，如學科價值、學科精神、創新意識和社會責任等。教師對化學學科知識的內涵理解得越深刻，越容易從整體結構、系統方法、實踐過程和思想觀念等領悟學科特質。

1.2 化學學科理解的關鍵是培養學科素養

《普通高中化學課程課標（2017版）》指出，學科核心素養是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值理念、必備品格和關鍵能力[4]。化學本體知識是培育學生學科核心素養的基礎，是關于“用什么理解”的問題。“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”和“證據推理與模型認知”是對化學科學思維和觀點的描述;“科學探究與創新意識”是對化學科學實踐的表征，是關于“怎么理解”的問題。“科學態度與社會責任”是對化學科學價值的刻畫，是關于“理解了有什么用”的問題。化學學科核心素養凝練了學科本質，是對三維教學目標的繼承和發展，更是對三維目標的具體化、整合化和功能化[5]。教師要深刻理解化學教育目標從“雙基”到“核心素養”的范式轉變，這一轉變是“教育的革命”。

1.3 化學學科理解的歸宿是指向學科育人

學科劃分是知識積聚到一定程度后開始的人為活動，它是人類文明成果的結晶[6]，每門學科擁有獨特研究的對象和問題、方法和思想、價值和精神，它們對人的發展具有不可替代的教育價值。培根曾精辟論述了學科的教育價值：“讀史使人明智，讀詩使人靈秀，數學使人周密，科學使人深刻，倫理學使人莊重，邏輯修辭使人善變，凡有所學，皆成性格。”《普通高中化學課程課標（2017版）》也指出，高中化學學科核心素養是高中學生發展核心素養的重要組成部分，反映了社會主義核心價值觀下化學學科育人的基本要求，全面展現了化學課程學習對學生未來發展的重要價值。化學學科必須承擔對人的“社會性培育”職責，化學教學必須堅持黨的“立德樹人”的教育方針： 立德是通過化學教學引導人、感化人，培養對個人、他人和社會的正確價值觀;樹人是通過化學教學磨煉人、發展人，培養做人的必備品格和辦事的關鍵能力。

綜上所述，素養導向的化學學科理解的圈層模型見圖1： 學科知識是基礎，學科素養是關鍵，學科育人是目標，三個角度既互相關聯、又層層遞進。

基于素養導向的化學學科理解，教師應該樹立全面的教育目的： 教育目的在于支援面向未來發展兒童自我形成的活動，這種自我形成過程對每一個學生是形形色色、豐富多彩的，因而化學教學不僅要幫助學生認識客觀世界，獲得化學知識，還要提高學生的思維能力和智力水平、培養學生健全的人格和正確的價值觀、促進學生個性化的生命成長。

2 基于化學學科理解提升教學能力

素養導向的教學行為要超越“符號、邏輯”的知識教學層次，達到“能力、意義”的教學境界，化學學科理解的圈層模型指出了素養為本的教學設計思路，教師可以從以下三個方面細化學科理解、提升教學能力。

2.1 基于知識本源提升教學能力

本源一般指事物的根源和起源，教師對學科知識追本溯源能促進對學科本質的理解。“化學給人以知識，化學史給人以智慧”，教師追溯化學學科知識本源可以從化學史、科學哲學史的角度思考： 化學知識最初產生的客觀需求是什么？化學知識產生時具備哪些科學理論？化學知識產生的技術條件有哪些？化學知識產生后如何被科學社群評價？這些本源性的問題呈現了知識孕育、產生的軌跡，教師基于知識本源的教學能使課堂充滿濃濃的化學味。

氧化還原反應是高中重要的概念，學生初學時普遍感到概念繁雜、抽象難懂，很難形成“得氧（失氧）反應→化合價升高（降低）→失去（得到）電子→氧化（還原）反應”的邏輯關系。“概念記憶+練習辨析”的常規教學效果枯燥低效，教師可以從氧化反應、還原反應概念的本源角度設計教學。氧化反應的英文是“oxidation reaction”，直譯為與氧化合的反應，早期化學家將反應物中有氧氣的反應稱為氧化反應，后來化學家發現物質和氧化合多是失去電子、化合價升高的過程，因而確定氧化反應是失去電子的反應。還原反應的英文是“reduction reaction”， “reduction”有“減輕、減少、還原”之意，人們第一次使用“還原”是描述將金屬從礦石中分離的過程，金屬礦石在冶煉過程中氧元素被移出、金屬被還原成單質，礦石質量減輕，體積明顯減小，金屬礦石被還原為金屬單質的實質是化合態金屬得到電子，化合價降低，發生還原反應[7]。氧化還原反應概念的形成是基于人們對自然現象、生產實踐和科學實驗的感知、抽象、概括的的思維過程，其內涵和外延隨著人們的認知發展而變化。學生理解了氧化還原反應概念的本源，感受到概念背后躍動的化學思想，加快了同化、順應概念的心理過程，提高了學習效率。

教育重構模型認為，兒童對概念的認識，與科學家認識理論的心理歷程有相似之處，即學生的認知是一種考古和復原過程，因此要根據“兒童科學概念發展與科學理論發展相平行的特質”進行教學，使我們的教學過程和人類的認知旅程相伴而行。教師提升教學能力要重視對化學知識的本源理解，從歷史的、生活的、技術的背景下思考化學知識的產生和發展趨勢，這是培養學生學科思維的有效策略。

2.2 基于學科素養提升教學能力

《普通高中化學課程課標（2017版）》指出，素養取向下的教學活動要更加注重情境、活動和問題解決的整體設計;注重自主建構、實驗探究和問題解決等活動的設計，促進學習方式的轉變[8]。化學教師對學科的本質特征、學科的核心任務和學科的教學方式理解層次制約著課堂教學的效率。本文以為，素養導向的課堂教學新樣態要突出以下關鍵詞： 真實情境、具身學習、高階思維。教師要創設真實情境，為學生創設體驗性學習、遷移性學習、反思性學習等全身心參與的學習過程[9]，通過設計社會性科學議題培養學生的價值取向，通過設計復雜問題培養學生的高階思維，通過課堂活動表現評價學生的人格品性。

教師在蘇教版必修2“化學反應速率”可以設置如下情境： 現代城市生活節奏加快，快餐食品熱銷，外賣包裝袋多為聚乙烯產品。如果沒有回收聚乙烯制品，隨意丟棄的大量聚乙烯制品會污染土壤、污染水體，污染環境。教學在“WHR”環節中展開： What如何表示聚乙烯的降解速率？How影響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？如何評價聚乙烯大量用于包裝袋的生活現象？學生在描述聚乙烯降解的真實情境下學習速率的定義及影響因素，學生在如何消除白色污染的任務驅動下運用所學知識。“R”環節是教學的高潮部分，學生提出很多方法： 分類回收、粉碎掩埋聚乙烯、尋找高效降解催化劑、分類回收聚乙烯制品后用超臨界態下的水溶解燃燒、發電[10]、用碳酸聚酯材料代替聚乙烯等。很多學生從經濟發展、生活便利、環境保護多角度評述聚乙烯應于外賣包裝的利弊得失，展現了學生關心社會生活的積極態度。課堂上學生不是單純學習反應速率知識，他們需要調用速率知識思考聚乙烯產品的使用、回收和降解問題，從而思考化學科學發展引起經濟、環境、消費觀念等社會問題，提升了科學態度和社會責任意識。

素養是學生“面對解決復雜的、不確定的現實問題，即在進行遷移創新類能力活動過程中表現出來的綜合品質和能力[11]，教師提升教學能力要以素養為導向，分析化學知識蘊含的認識功能和素養發展功能，打通知識轉化為素養的途徑： 多設置社會性科學議題，引導學生運用知識或尋求相關證據積極參與遷移性學習、建構性學習和實踐性學習[12]。在活動中培養學生批判質疑的學科品質和解決問題的學科能力，這是提升學生學科素養的有效方式。

2.3 基于學科育人提升教學能力

學科育人是指學科教學依據學科特有的認識視角、學科思維和學科文化，對學生進行德智體美勞多方面感化、熏陶和教育的過程[13]。學科育人是化學課堂教學的根和魂，教師要善于在知識教學中挖掘育人因子、在素養培育的過程中滲透育人素材，對學生進行精神熏陶、價值觀感化和人格滋潤，教師基于學科育人的教學能使課堂充滿濃濃的化學情。

蘇教版《實驗化學》介紹阿司匹林的制備原理和實驗操作，教師可以“提高藥物產率、降低藥物副作用”的線索設計教學，展示化學家尋找治病良藥、探索制備阿司匹林的漫長過程，如圖2所示。

這樣的教學跳出了“原理講解、操作演示”的學科小系統，從“科學探索、造福生命”的社會大系統著力，凸顯物質制備和合成在化學中的獨特學科價值和巨大社會價值，凸顯化學家克難攻關的科學精神和人格魅力。這樣的教學感染學生以嚴謹求實的作風、一絲不茍的態度、規范有序的操作制備阿司匹林，把提高產率的要求落實到操作細節，把誤差分析的要求落實到操作步驟，實現了實驗本體知識及實驗學科價值的同步教學。

化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、轉化及其應用的一門基礎學科，特征是從微觀層次認識物質，以符號形式描述物質，在不同層面創造物質[14]。當下很多教學立意還只停留在“純知識講授”的層面，教師提升教學能力要以化學學科的本質特征為基點，從學科育人的高度統領教學目標、重組教學內容，在知識教學和素養培養中鑲嵌育人思想，培養學生正確的人生觀、價值觀和世界觀，這是踐行學科育人的有效途徑。

3 結束語

教育的價值在于喚醒每一個孩子的潛能，幫助孩子找到特殊使命和注定要做的事情;學習的實踐是學生“同客觀世界的相遇和對話、同他者的相遇和對話、同自我的相遇和對話”[15];教師的使命要為實現教育的價值提供支撐，為每一個學生的發展提供希望。基于化學學科理解、提升教學能力要求教師追蹤知識本源、培養學科素養、踐行學科育人，教師要不斷革新教學理念，完善教學行為，鋪陳教學風景，讓學生在學習實踐中充分和“世界、他者、自我”美麗地相遇、激情地對話、健康地成長！

參考文獻：

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