關于化學學科理解及其功能的思考

王東航 陳進前

【摘 要】化學學科理解是一種輸入性的學習活動，主體是高中化學教師，其功能是豐富化學學科教學知識，完善化學學科教學思維，提升化學教學能力，為落實素養為本的教學目標提供保證。

【關鍵詞】化學學科理解;功能;教學思維;教學知識

【作者簡介】王東航，杭州市余杭區教壇新秀;陳進前，杭州市教研室高中化學教研員，正高級教師，浙江省特級教師，全國優秀教師，2011年浙江省有突出貢獻中青年專家，浙江省首批高中化學奧林匹克特級教練。

《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《2017年版課程標準》）明確提出高中化學教師要增進化學學科理解，提升課堂教學能力[1]76，已有多位學者對此進行深入研究，提出了一些頗有價值的觀點。筆者認為對于一線高中化學教師來說，弄清化學學科理解的內涵、化學學科理解的功能等有著重要的現實意義，筆者就此談一點認識，供同行們參考。

一、化學學科理解的涵義

《2017年版課程標準》將化學學科理解定義為：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[1]76。人民教育出版社化學編輯室主任喬國才對化學學科理解又做了進一步闡釋：化學學科理解是對化學學科知識的本原性認識，可以理解為對學科知識的形成、內涵、功能和局限性等多方面的認識;對化學學科知識的結構化認識，可以理解為對化學學科知識之間相互關系的認識。對化學學科思維方式和方法認識的本原性、結構化認識，可以理解為具有學科特質的化學認識視角和化學認識思維的形成和建構。[2]這樣的闡釋對高中化學教師有很強的指導價值。

化學學科理解的內涵很豐富，對高中化學教師來說追究其功能比追究其準確定義更有意義。什么是理解？在心理學上，理解是指一種具體的認知過程。海德格爾認為理解是人類獨有的認知方式，是一切活動的基礎。在教育過程中，理解通常是指具有“學會”“弄懂”“掌握”等表示認知結果的含義，杜威認為理解是學習者探求事實意義的結果。在人際交往中，理解等同于人對人在情感上的溝通和認同。可見理解有多種涵義。筆者認為，化學學科理解是一種學習活動，目的是尋找學生化學學科學習與學生發展間的聯系。任何學習活動均包括學習主體、客體和活動結果三個要素，化學學科理解的主體是高中化學教師，期望的結果是提升高中化學教師的教學能力，最終目標是促進學生更好、更長遠的發展。不同教師群體可以根據各自的基礎和專業發展定位等，自主確定化學學科理解的內容范圍、選擇化學學科理解的途徑。也就是說，不同的教師可以根據各自的需求對化學學科理解做個性化的界定。增進化學學科理解，要求深入到化學學科知識的內核，充分揭示化學學科知識之間的內在聯系，揭示化學學科知識與化學學科思維和方法之間的本質聯系（揭示化學學科內部的聯系），重視從意義和價值（社會價值、育人價值、學科價值等）層面理解化學學科知識，充分揭示化學學科知識和學生的自主意識、個性品質、自我調控等個性化發展之間的聯系（揭示化學學科與學生發展之間的聯系）。

二、化學學科理解的功能

理解是在一定基礎上的認識過程，包括認識事物的內部聯系和外部聯系，有理解水平高低或理解程度深淺之分。對高中化學教師來說，化學學科理解是一種輸入性的學習活動，其認識方式是多樣的，需要在閱讀中理解，以豐富化學學科教學知識，也需要在實踐中體驗，以提升化學教學設計和實施能力，更需要在反思中總結，以完善化學學科教學思維。增進化學學科理解與提升課堂教學能力的關系如圖1所示。

（一） 落實素養為本的教學目標依賴于教師的化學學科理解

跟以往的普通高中化學教學大綱和課程標準相比，《2017年版課程標準》對教學目標的定位有了根本性變化，但其中有關化學學科知識的內容要求沒有大幅度變化。根據《2017年版課程標準》的要求，在高中化學教學中需要教師用變化不大的化學學科知識，達到素養為本的教學目標。也就是說，在新的化學教學實踐中化學學科知識載體沒有太大變化，但育人目標有了很大變化。比如一位高中化學教師憑借自身扎實的化學學科知識，也許能夠基本完成系統掌握化學基礎知識和基本技能的教學目標，但很難完成素養為本的教學目標。與2000年版教學大綱、2003年版課程標準相比較，要落實《2017年版課程標準》提出的教學目標對高中化學教師的化學學科理解的依賴程度增大（如圖2），所以在新課程教學實踐中，更加需要高中化學教師增進化學學科的理解。

《2017年版課程標準》提出的課程理念中有立足于學生適應現代生活和未來發展的需要，充分發揮化學課程的整體育人功能;結合學生已有經驗和將要經歷的社會生活實際;倡導真實問題情境的創設，重視教學內容的結構化設計，準確把握學業質量要求進行評價等[1]2，都迫切需要高中化學教師更新知識觀和學習觀以增進化學學科理解，為新課程教學實踐打好基礎。新課程教學中，化學學科知識只是教學的起點，是教學過程中發展學生化學學科核心素養的載體，高中化學教師不僅要理解符號表征式的化學學科知識，還要理解符號表征背后的化學學科思維方式和方法，更需要深刻理解內蘊在化學學科知識內核的智慧成分、思想要素、德育養分。

對于高中化學教師來說，只有化學學科理解的程度越深，其教學設計和實施時發揮的空間才越大，才越有利于學生的深度學習和長遠發展。與其他學科學習者的學習活動不一樣，化學學科理解的直接目的是要求高中化學教師通過理解等學習活動提升化學學科教學水平，但最終目的是為學生提供更多、更好的發展機會，促進學生更長遠的發展。化學學科理解的深度與學生學習和發展的深度之間有著緊密聯系（如圖3）。

（二）化學教師增進化學學科理解是為了豐富化學學科教學知識

學科知識是某一門學科中的概念、原理、思維方式及方法的總和。學科教學知識是指教師所具有的可教給學生、適合學生學習的知識[3]26-31。學科知識與學科教學知識不相同，但兩者之間有著緊密聯系，學科教學知識是教師個人的教學經驗、學科知識和教育學的特殊整合[4]，學科教學知識中的符號化內容、符號內容間的邏輯關系乃至其中所蘊含的方法論和世界觀，都來自對應的學科知識。當然，教師的專業學習并非僅在深度上了解學科知識，也不僅是在廣度上拓展學科知識，而是對特定范圍內的學科知識要有更加深刻的理解[5]。西南大學李偉勝教授提出如圖4所示的學科教學知識基礎的“金字塔層級模型”，形象地說明了學科教學知識的形成基礎包括學科知識、對學生的認知、課程知識、學業評價知識和教學知識等。也就是說，一位化學教師所擁有的化學教學知識是由化學學科知識、關于學生的認知、教育知識三部分融合形成的，其中化學學科知識是基礎，起著直接的支撐作用，關于學生的認知是核心，教育知識是重要組成部分，可以讓化學教學變得更有效，讓化學教育功能發揮得更充分。

化學學科知識的內容組織和表征的立足點是與其相關的知識和化學學科內容的邏輯，化學學科教學知識要服務于化學學科經驗的傳承和學生的發展需要，所以化學學科教學知識內容的組織和表征必須基于學生的化學學習過程的普遍規律與個性化特征。化學學科知識與化學學科教學知識的關系，就像是米與米粥之間的關系，雖然做成米粥需要米，但我們并不能直接吃米，而是必須按照一定的烹飪方法，加多種不同的配料才能做成米粥。

值得注意的是，化學教師所掌握的化學學科知識并不一定能夠全部教授給學生，化學教師已經理解得很深刻的化學原理也不一定能夠在課堂讓學生理解得很深刻，并且教師的化學學科知識功底深厚并不能說明他也具有豐富的化學學科教學知識。化學學科教學知識，不是化學學科知識和教育知識的簡單疊加，而是教師個體以發揮化學學科育人功能為導向，在充分理解學生個性發展需求的條件下依照教育教學規律，在教學實踐過程中對化學學科知識進行轉化（有學者稱為“教育學轉化”）與表達（有學者稱為“生本化表達”）之后形成的相對獨立且自成體系的、為教師個體所擁有的知識內容。當然，化學學科知識是形成化學學科教學知識的重要基礎，沒有扎實的化學學科知識功底當然不會有豐富的化學學科教學知識，圖4中將學科知識放在“金字塔層級模型”中的底層也清楚地表達了這一含義。

化學教師僅僅擁有扎實的化學學科知識是做不好化學教學工作的，他還必須將教育理念、教學經驗等學科理解結果融入化學學科知識中，形成豐富的可以幫助教師更好地教、學生更好地學的化學教學知識。化學學科理解貫穿于化學教師的進修學習、教學實踐、教學反思的各個環節當中，使化學學科知識與教育學知識相關聯、與教學實踐相融合。教師自己掌握的化學學科知識變成可教的（教師能夠在課堂教出來的）、可學的（能夠在課堂上被學生學進去的）內容和形式，教師的化學學科教學知識也隨之變得更豐富。

為了提升教學能力，化學教師首先要不斷豐富自己的化學學科知識、背景知識、教育知識、學生知識等，并將以上知識融合生成化學學科教學知識。也許有人會問：化學史中有豐富的背景知識，是不是只要熟悉化學史就行了？筆者認為，雖然熟悉化學史很重要，但僅僅是熟悉還是不夠的，在高中化學教學中如果只是“照抄照搬”化學史料更是不可取，教師必須對化學史料做深刻分析才能用于教學。因此，教師不僅要將化學史料中所蘊含的理想信念、家國情懷、品德修養、奮斗精神、創新攻難等養分提煉出來，還要善于學習化學史料之外的知識，拓寬自身知識面，以支撐運用化學史料進行教育教學的能力。

（三）化學教師增進化學學科理解是為了完善化學學科教學思維

教學思維就是教學設計和實施過程中處理知識的一種思維方式[6]。化學教學思維是化學教師在化學教學設計和實施過程中處理化學學科知識的內涵與外延、化學學科知識的符號表征與意義系統、化學學科知識的科學性與價值性，以及化學學科知識與能力培養、品德養育等基本關系時的思想方式和方法論。教學中，若教師對知識的處理缺乏必要的深度，就會制約教學目標的完整和深度達成。當然，對知識的深度處理，不是指無限增加知識的難度和知識量，而是要基于知識內在結構，引導學生從符號學習走向學科思想和意義系統的理解和掌握。這是建立在教師充分挖掘知識所凝結的思想要素、智慧成分和品格養育內涵的前提。

知識觀、學習觀是左右教師學科教學思維的本原性因素，高中化學教師增進化學學科理解應該重視更新知識觀和學習觀。從認識論角度看，知識是人類認識的成果，它是在實踐的基礎上產生又經過實踐檢驗的對客觀實際的反映[7]。但教學中不能把知識視為一種定論、一種工具、一種產品、一種絕對的真理，對學生成長而言知識都是可征詢、可批判、可分析、可研討的對象。教學中不能把知識看作是一種可以搬運的“物件”，不能把學習看作是對知識的簡單加工，不能把學習當作是單一的知識訓練活動，學習是復雜的、深層次、多向度的意義建構活動[8]。化學學習是學生成長過程中不可或缺的一種實踐活動，對于促進學生的精神發育有著獨特的意義。化學學習是一種從符號性化學學科知識到化學學科思想，再到與化學相關的實際問題情境和問題探究的過程。化學學科教學中，需要引導學生理解社會并進入社會，建立自我與社會的關系，實現學生的社會化成長。高中化學教師不僅要通過化學學科理解，增進對化學學科知識與化學學科思維和方法之間關系的理解，還要增進化學學科知識與社會背景、文化背景的依存關系的理解。以“電解質的電離”為例，若教師在課堂上向學生提供下列問題讓學生討論，可以反映出教師自身的化學學科理解程度。

（1）電解質的概念是什么？常見有哪幾類電解質？

（2）電離的概念是什么？電離發生的條件有哪些？電離過程如何表達？常見酸、堿、鹽可以電離出什么樣的離子？

（3）從電解質電離成離子的事實，你認為可以建立認識物質的哪種角度？

（4）請總結從離子角度研究電解質的基本思路。

（5）電解質概念中為什么規定“水溶液中”“熔融條件下”？其他條件下能電離嗎？電解質的電離與水分子或加熱熔融條件有關，與“電”無關，為什么叫“電解質”，而不叫“水解質”“熱解質”？為什么叫“電離”，而不叫“水離”或“熱離”？

（6）阿倫尼烏斯“電離學說”是化學史上一個具有里程碑意義的重大突破，從“電離學說”的提出，到遭到當時大批化學家反對，再到“電離學說”的確立并獲得1903年諾貝爾化學獎，這對你有什么啟示？

問題（1）（2）指向知識的符號表征層，問題（3）（4）指向知識的邏輯方式層，問題（5）（6）指向電離知識的意義系統層。若在“電解質電離”相關內容的教學中，教師設計并提供給學生討論的全是類似問題（1）（2）的問題，說明他只是將知識看作是一種結論、一種產品、一種絕對的真理，把學習看作是一種簡單的知識加工;若還能給學生提供類似問題（3）～（6）的問題，說明他已將教學中的知識看作是可批判、可分析、可研討的對象，將學習看作是復雜的、深層次、多向度的意義建構活動。

高中化學教師要增進化學學科理解，就必須深入到知識的“內核”。如圖5所示，從內在結構來看，包括化學知識在內的任何知識都是由符號表征、邏輯形式和意義系統三個不可分割的要素組成的，要基于知識內在結構進行完整性理解，符號表征處在表層最容易被教師關注，意義系統處在內核層且育人價值更高，但最難被教師理解和把握。符號表征是知識的形式或外殼，思想、思維方式和情感才是知識內核。基于知識內在結構，超越單一的符號理解，走向對符號所存在的邏輯和意義的理解，通過符號知識的學習理解并建立人與客觀世界之間的內在關系;理解符號知識所承載的思想和情感并體驗這種思想和情感。從化學學科知識內容上看，化學教學是有基本范圍和界限的，但化學學科知識的意義達成是無界限的。

又如，從知識內在結構看“物質的量”，有以下三個方面構成：①包括摩爾、物質的量、阿伏加德羅常數的文字概念和字母計算公式等，這是人類經過長期實踐獲得的表征和傳播的符號化知識，也是得以認知、掌握、理解、運用與再創造的基礎;②包括化學視角的宏微轉換思想、微觀粒子計量的分解與集合思想、定性定量思想（早期的“當量”定義到現在的“物質的量”）等在內的邏輯形式，這是教學中“轉識成智”的高價值內容;③從早期運用“克當量”，到1971年CGPM（國際計量大會）采納以“0.012kg碳-12作為標準”，再到2018年CGPM全票通過“以常數作為摩爾計算標準、確定1mol精確包含6.02214076×1023個基本粒子”。物質的量帶來化學科學計量方法的變革，定量研究促進化學科學的發展價值。在物質的量知識創生中，眾多科學家的探索、質疑和爭論過程中體現出來的人類求真、趨美、臻善的奮斗歷程，體現了知識與人類發展之間的價值依存關系，這是物質的量相關知識中的意義系統。高中化學學科知識中，絕大部分內容需要教師基于知識內在結構進行完整性理解，才能進入知識的內核——意義系統。因此，高中化學教師不能只盯著高考試題，也不能局限于高中化學教科書，而是要有化學專家的視野，學習教育學和心理學等知識，研究學生的特點。總之，化學學科理解的內容范圍應該是跨領域的，也應該是超越高中化學教科書的，我們可通過查閱化學科學專著、化學科學前沿研究和化工生產工藝相關文獻等，以求得更具體、更深刻的理解。

學習過程不僅僅是符號理解的過程，符號理解只是科學認知的第一步。學習的根本出發點不是學習符號知識，而是通過知識來認識和理解事物的本質，理解事物的內在關系及其規律，理解并建立關于事物的基本思想，形成正確的認識和理解物質的思維方式[9]。針對某一節課來說，可用圖6的關系來理解教學目標、學習任務和評價問題之間的關系，以完善化學學科教學思維。教學目標是課堂教學過程的靈魂，如果把教學目標當作課堂教學結果的話，那么它既是教學的起點，又是教學的歸宿;既是教學過程的方向，又是教學有效的證據[10]。教師要根據教學目標設計學習任務，圍繞學習任務設計一系統教學活動。

三、結語

高中化學教師要清楚化學學科理解的內涵，明確化學學科理解的功能，這是增進化學學科理解、提升課堂教學能力的前提。化學學科理解程度主要表現為教師化學學科教學知識的豐富程度，增進化學學科理解可以豐富教師自身的化學學科教學知識，對化學學科的某方面知識的背景了解得越多，對知識本質理解就越深入，教學中將學科知識的教育教學轉化、學生為本的表達就會越有效。高中化學教師不僅要有針對性地對核心概念、知識結構和思維方法作本原性和結構化的理解，還要針對意義系統進行深刻理解，才能拓展教育轉化和教學表達的空間。

參考文獻：

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[7]中國大百科全書·哲學II[M].北京：中國大百科全書出版社，1987.

[8]郭元祥.論學習觀的變革：學習的邊界、境界與層次[J].教育研究與實驗，2018（1）：1-11.

[9]陳進前.知識內在結構與學科核心素養發展層級[J].中學化學教學參考，2020（10）：1-6.

[10]陳進前.關于高化學課時教學目標素養化設計的研究[J].中學化學教學參考，2018（12）：1 -5.

[11]陳進前.化學必修課程與化學學科核心素養的匹配性研究[J].化學教學，2018（5）：1-6.

（責任編輯：陸順演）