化學學科理解研究綜述

吳俊杰 姜建文

摘要：化學學科理解是新一輪基礎教育課程改革背景下以核心素養培養為目的的中學化學教學轉變的關鍵。通過查閱文獻，以CiteSpace為分析工具，結合文獻計量分析法和文獻文本分析法，對“化學學科理解”研究相關文獻進行計量可視化分析和研究述評，并對研究中凸顯的問題進行討論。

關鍵詞：課程改革; 化學學科理解; 研究綜述

文章編號：1005-6629（2021）08-0015-06

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

《普通高中化學課程標準（2017年版）》要求教師進一步增進化學學科理解[1]。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]。教師對所教學科如何理解，如何將正式的課程轉化為實施的課程也就成了學科核心素養落地的核心問題[3]。故隨著核心素養導向的高中化學課程改革的深化，教師的化學學科理解問題是新的、內涵豐富且必要的研究領域[4]。近兩年已有部分學者對化學學科理解展開了相關研究，且從發文趨勢可知研究熱度迅增。那么該領域的研究現狀如何，回答了什么問題，還有什么問題是尚待解決和需要持續研究的，這是值得明確的。

在CNKI中國學術期刊全文數據庫以檢索條件“篇關摘=學科理解AND主題=化學”檢索文獻，年限不限，得中文文獻總計105篇。剔除無關及弱相關文獻，得樣本文獻40篇。

1 計量可視化分析

對文獻進行計量可視化分析，可以直觀地了解研究熱度及其變化，迅速挖掘研究熱點及其轉變。通過CNKI自帶的文獻計量分析功能，結合CiteSpace軟件，對所得樣本文獻進行計量可視化分析，結果如下。

1.1 發文趨勢分析

通過CNKI文獻計量分析功能統計“化學學科理解”年發文量，見圖1。“化學學科理解”研究始于2013年左右，與教育部啟動普通高中課程修訂工作幾乎同期[5]。在2013年至2017年間，隨著普通高中化學課程修訂工作的日漸深入，“化學學科理解”也逐步走進研究者的視野。及至2017年至今（2020年），“化學學科理解”問題迅速為眾多中學化學教育工作者所“捕捉”，開展了大量理論和實踐研究，使得該研究領域迅速升溫。此現象應較大程度歸因于2017年版高中化學課標正式將“化學學科理解”確立為課程詞匯。

1.2 關鍵詞共現分析

將樣本文獻以Refworks格式導出并利用CiteSpace對其進行格式轉換和關鍵詞共現分析。所得結果按頻次（Freq）顯示，顯示閾值（Threshold）設為1（因文獻量較少），分析結果如圖2所示。圖中節點大小代表關鍵詞出現的頻次多寡。可見圍繞化學學科領域的“學科理解”，研究者較多地探討了中學化學教師的教學能力及專業發展，也從學科育人及學科素養等角度討論了“學科理解”概念本體，同時也圍繞該理念進行了大量的教學設計及實踐探索。

2 研究述評

基于文獻文本分析，對樣本文獻進行研究主題分類及描述。經查閱、分類及異議商討，以研究對象及內容為分類維度的分析結果如表1所示。

2.1 學生學科理解研究

此類研究按研究內容可分為理論探討與教學實踐研究。在理論探討上，主要言及促進學生學科理解的重要性與相關策略。馮涌（2015）基于加德納（Howard Gardner）的“學科理解”教學主張及對庫恩（Thomas Sammual Kuhn）的“科學革命”史觀的分析，認為高中化學教育應積極促進學生的學科理解，并指出蘊含豐富化學發展歷程的化學史可以為學生提供理解學科內容的多種視角進而促進學生學科理解[6]。王偉等（2019）認為傳統化學課堂教學受考試評價機制挾制，其教學內容多為具體知識的教學，而對知識背后的化學研究方法、化學思想和化學價值等內容沒有進行很好的挖掘，故提出發展化學學科核心素養的教學應注重知識的多角度理解[7]。胡先錦（2020）認為在當前我國基礎教育改革背景下，高中化學課堂的應然追求是為“為理解而教”，應開展指向學科理解的課堂教學設計與實踐，并提出“為理解而教”的實施策略[8]。

而在教學實踐研究上，主要是開展促進學生學科理解的課堂教學。周昌林（2015）指出化學教師與學習化學的高中生都應提升學科理解能力，教師的學科理解是化學課堂教學質量的基本保障，也是化學教學回歸本真的關鍵，并呈現提升高中生學科理解能力的教學實踐案例[9]。王新宇（2019）基于美國科學教育的三維框架[10]開展促進初中生化學學科理解的教學實踐研究，并通過前后測及教師訪談確證該實踐不僅促進了學生對化學學科的理解，也改善了以往教師教學只關注學科知識而不注重學科思想的形成及學科能力的培養等問題[11]。另羅月旺等（2020）認為初中化學復習課教學也應將重心轉向學生化學學科整體理解的提升，提出了基于學科整體理解視角的初中化學復習課教學設計流程并加以案例演繹[12]。

無論是理論探討類還是實踐類研究對化學教師教學目的觀的轉變及提升教師對學生學科理解重要性的認識都有較大推動作用。此類研究不僅從學理上闡釋了學生化學學科理解因何重要，而且給出了若干教學建議、實施策略及演繹案例。但需注意的是部分文獻提出學生“化學學科理解”其立論不盡相同，如馮涌（2015）是基于加德納（Howard Gardner）的“學科理解”教學主張[13]及對化學史本體的分析，而胡先錦（2020）則較大程度基于UbD教學理論[14]。然而加德納的“學科理解”教學主張及UbD教學理論其本質上都是以“為理解而教”為基本理念，側重于強調對所學知識達到理解水平和有相應遷移表現，與2017年版高中化學課標所強調的對化學學科的整體理解有異。

2.2 教師學科理解研究

2.2.1 教師學科理解的理論探討

在理論探討上，研究者們主要分析教師學科理解的重要性，闡述學科理解的內涵及給出提升教師學科理解的建議。楊梓生（2017）認為增進學科理解是化學教師認識化學學科育人價值、把握化學核心素養內涵的關鍵，并對學科理解的內涵、化學教師應有的學科基本理解進行了闡述，從理論和實踐層面給出了增進化學學科理解的建議[15]。賈夢英等（2019）認為化學學科理解類課程也應成為化學教育碩士課程的重要組成部分[16]。王云生（2019）指出明確“學科整體理解”的內涵是提高教師課程理解和實施能力的關鍵，應采取多樣靈活的培訓方式提高教師的學科理解能力[17]。鄭長龍（2019）則對化學學科理解的內涵、地位和價值進行了理論辨析，并提出基于化學學科理解的化學教學應具有重視化學知識的學科功能、重視認識視角的凝煉和認識思路的構建等特征[18]。王偉等（2019）認為教師的學科理解是未來研究的重要領域并指出相關研究向度[19]。繆徐（2020）在指出教師應加深學科理解的同時，認為教師學科理解的對象除化學學科知識及思維方式之外還應包括化學課程標準、教材及觀念等多方面內容[20]。

由上可知，研究者們都在強調教師學科理解的重要性并給出相應闡釋，但仔細對比各文獻所述教師化學學科理解概念本體可發現對化學學科理解對象的認識不盡相同，幾類相異觀點如表2所示。

為便于論述，此處對表2中的教師學科理解對象進行范疇歸類，可大致分為學科本質層面、課程層面以及教學層面。“學科的知識形態是學科的本質屬性”[27]，而帶有學科特質的思維方式與方法的凝煉是學科知識理解的工具與結果，故將對學科知識體系的多角度理解暫歸為學科本質層面的理解。而對“課程標準，課程知識的選擇、組織、編排等”的理解則隸屬于課程層面的理解。“情境創設、素材選擇、活動設計、結果評價等”理解對象則實為學科教學的設計與實施過程，故可以暫劃為教學層面的理解。故可知研究者對教師學科理解對象認識不一，但都持有一個共同觀點，即都強調對學科本質層面的理解，要求教師從學科特質上對學科知識體系有著系統且多元的理解。少數研究者認為教師學科理解的范疇還包括課程層面和教學層面。那么兩種相異觀點其內在生成邏輯分別如何？以表2中兩種代表性較強的觀點作簡要對比分析。

鄭長龍（2019）提出教師應增進化學學科理解的內在邏輯如圖3所示。其鑒于當下教學中教師往往將“教師化”階段操作為從教學視角對化學教學內容的簡單選擇、組織與呈現（即轉化與外化環節），而不注重從學科視角對課程化和教材化的化學科學經驗的深度理解（即內化環節）之現狀，提出教師應提升化學學科理解意識、轉變化學學科理解方式、增進自身化學學科理解水平，從而可以在化學學科本原上結構化地駕馭所教化學知識，落實對學生學科核心素養的培養。

而王偉等（2019）基于“素養為本”的教學訴求，認為教師學科理解的研究對象在廣度上比科學理解和課程理解還要大，教師學科理解研究的意義在于揭示學科內容到課程內容再到教學層面理解與轉換的全過程。故其對教師學科理解的范疇及理解邏輯順序歸納如圖4所示。

由上可知，鄭長龍與王偉等提出教師學科理解的邏輯起點相同，皆從“素養為本”的教學實際出發，提出教師應轉換學科理解方式，增進學科理解水平，但后續在教師學科理解的具體范疇上產生差異。私以為將教師在課程層面及教學層面的理解一一納入學科理解范疇有所不妥。一是模糊了“學科理解”概念的本體。教師的學科理解（學科本質層面）誠然是后續課程層面及教學層面理解的基礎，同時也會不同程度地體現于課程知識編排解讀、情境創設、素材選擇、活動設計及結果評價等教學設計與實施過程的始末。但此類隱性或顯性活動只是教師學科理解呈現的載體，而非其本身，只是恰可以通過此類活動去透視教師學科理解的實然。二是使“學科理解”概念失去了其在當前基礎教育改革背景下被強調的邏輯支撐。“學科理解”概念提出的主要出發點[28]是：基于核心素養的學科教學要求教師對學科內容有一個本質性的把握，以避免過多地、單一地從教學視角對教學內容進行設計而招致趨同性，即強調要加強對教學內容的學科性把握。在正式提出“學科理解”以前，教師在進行教學設計時都會基于自身這樣或那樣的理解方式對所教內容進行解讀，只不過以前更多的是從學科知識本體層面進行理解，而且是偏向單點的，而非如現在所強調的從學科知識本身及其背后的學科思想方法等多角度進行結構化的理解。故如若將教師的學科理解范疇延伸至學科教學設計與實施的各個方面（圖4），似乎使“學科理解”失去了它在當前基礎教育改革背景下被著重強調的特殊性、突出性與急迫性。

2.2.2 教師基于學科理解的教學實踐研究

此類研究中研究者們基于自身認知的學科理解應然方式在各類教學主題上進行了各自的教學實踐。李俊紅（2020）以“換個角度看世界”復習課教學為例，基于化學學科理解抽提相關內容的認識視角與認識思路，將具體的化學知識與化學學科核心素養相聯系，進而開展落實素養為本的課堂教學[29]。陳美釵（2016）基于化學教與學的現狀，提出基于學科理解構建化學思維課堂的必要性，闡述了自身對化學學科的理解，并就基于學科理解的化學思維課堂教學案例進行剖析[30]。類似研究還有邵涵（2020）[31]及楊素紅（2020）[32]等。此類研究較好地演繹了教師基于化學學科理解應然方式如何開展課堂教學，且大都給出了經驗性的反思與分析，給其他一線教師開展基于化學學科理解的教學提供了較好參考。但多為教師經驗性的個案研究，方法層面的可借鑒性和遷移性相對欠缺。

2.2.3 教師學科理解的現狀測查

此類研究多以問卷法為主、訪談法為輔了解教師基于某個教學主題或整體的學科理解現狀。張利琦（2013）通過文獻文本分析法與訪談法了解高中化學教師對化學平衡移動的學科理解，但只是針對教師對化學反應平衡移動的判斷來分析教師的學科理解，即僅討論對知識點的理解[33]。王琪琪（2019）基于三角論證歸納出化學教師學科理解的具體維度并設計問卷對高中化學教師的學科理解現狀進行探查[34]。楊彩云（2020）則直接借鑒王琪琪的教師學科理解維度，圍繞“元素化合物”主題對化學教師進行學科理解現狀測查[35]。王偉（2020）認為化學學科理解的對象應包括學科價值、學科方法、知識結構、知識獲取及知識本質，并先通過調查法了解高中化學教師的學科理解整體水平，而后再通過課堂觀察和訪談等量化和質性結合的混合式方法了解10位教師在“原電池”教學主題上的學科理解具體狀況[36]。而張笑言等（2020）采用純質性研究，基于扎根理論分析了專家團隊對某“乙醛”授課課例的研討過程，揭示了該授課教師在該主題上是如何進行學科理解的[37]。故可見此類研究在研究內容上有基于整體水平的宏觀研究，也有基于具體主題的微觀研究;在研究方法上多以量化方法為主，質性方法為輔;在研究范式上盡為橫斷研究，缺乏動態的、跟蹤性研究。另對于化學學科理解的對象不同研究者仍認知不一，該概念仍存在本體性問題。

3 問題與討論

（1） 化學學科理解存在本體性問題。如上可見，“化學學科理解”目前還存在一定程度的概念及范疇異化或泛化，故未來研究可能還需對該概念的本體性問題進行持續探討。私以為可以借鑒哲學視角，從化學哲學層面，如本體論、認識論、方法論及社會論等對其進行系統梳理，如化學學科的定義、性質及研究的基本問題等屬于本體論范疇，化學觀念、規律及理論的分析屬于認識論范疇，而對學科中各類方法的討論則屬于方法論范疇[38]。另也有必要在理論研究與實踐操作間尋找一個恰當的平衡，這既需要學界充分的理論推演和學理分析，也需要一線課堂扎實的經驗摸索和實踐總結，以集體智慧和實踐邏輯去發現、凝煉和檢驗。

（2） 教師化學學科理解現狀的測查中研究范式不夠立體，研究方法可進一步豐富化。在研究范式上皆采用橫斷研究以了解一定時期內教師學科理解的現狀，但教師的學科理解是不斷發展的。相比之下，縱向研究中對同一研究對象的持續觀察可以更深入地揭示教師學科理解發展軌跡，更有助于揭示其內在形成機制以獲得教師學科理解發展圖式，以為教師的職前培養及職后發展提供更多決策信息。故動態的、縱向性研究或許是該領域待開展的方向之一。在研究方法上目前研究者著重采用問卷法，根據自上而下的理論演繹和學理分析提出學科理解應然范疇進而設計具體問卷，依據問卷調查結果分析和說明問題，較缺乏自下而上的扎根實際情況的現實歸納。且教師的化學學科理解存在較大程度的緘默性、情境性及主題差異性，如何讓教師更完整地表露出自身的學科理解，如何更全面有效地捕捉到相關信息以及更深入地了解教師在不同教學主題上存在的差異及影響因素等諸如此類的問題是日后研究中可能需要思考的方向。

（3） 教師基于學科理解的教學實踐研究缺乏方法論探討。該類研究中多為基于個案的經驗性研究，未曾對化學學科理解與一般教學設計過程及其基本要素的融合路徑進行探討，現有研究成果對一線教學的遷移性可能相對較低。故未來研究有必要從教學視角探索基于化學學科理解的教學設計方法論，從而實現“學科理解”概念的進一步理論體系化及實踐的可操作化，為“素養為本”的課堂教學提供確切借助。

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