化學新教材的學習理解與實踐理性

摘要：義務教育化學新教材立足培根鑄魂、啟智增慧的要求，具有基本的政治屬性和戰略屬性，應基于科學教育的基本理念和基本方法，建立化學核心知識體系，堅持五大編寫基本原則，遵循課標和重視學習進階，建構學業質量評價刻畫體系，注重傳承與創新。化學教學具有實踐理性，應重視合理教學邏輯和抓實課堂關鍵要素。實施學業評價和理解化學學科本質，應遵循學習者中心。

關鍵詞：義務教育化學新教材；學科理解；學科本質；實踐理性

中圖分類號：G423 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2024）11-0057-05

義務教育化學新教材立足培根鑄魂、啟智增慧的要求，承載培養擔當民族復興大任的時代新人的責任。因此，學習理解新教材是每位化學教師的應有擔當，理性實踐是每個化學教師的時代責任。當前，根據《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）編制的國家審定教材共有7種，簡稱為：?人教版?、魯教版、科粵版、?滬教版、北京版、滬科版、科普版，江蘇省主要選用人教版、滬教版等作為9年級學生的化學教材。學習和使用新教材，須深入理解編寫、學科和教學，具體實施時還要遵循教學規律、凸顯學科本質和優化學習方式，開展符合新時代學生學習需求的、理性的化學教育實踐。

一、理解新教材的編寫理路

（一）教材編寫的基本站位

1.化學新教材的政治屬性和戰略屬性

義務教育化學課程是一門自然科學課程，是人類探索科學文明的知識結晶。化學新教材作為表達科學文明的重要形式，更是落實課程標準而編制的學習文本、教學依據，具有鮮明的政治屬性和戰略屬性，具有奠基性、可讀性、系統性。因而，化學新教材是落實立德樹人根本任務、促進學生德智體美勞全面發展的重要載體，是激發學生對物質世界好奇心、想象力、探求欲的窗口，是形成化學基本觀念、發展科學思維、增強創新精神與實踐能力的依靠[1]1。化學新教材堅持馬克思主義的指導地位，體現了馬克思主義中國化最新成果、中華優秀傳統文化、黨和國家對教育的基本要求以及人類文化知識積累和創新成果。

2.化學新教材的理念、目標與內容

首先，立足五大理念，即實踐育人、素養立意、大概念統領、跨學科實踐和發展性評價，分別指向“思想、價值、方法、應用、評價”五個維度[2]；其次，確立化學課程目標，主要包括化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態度與責任，分別聚焦觀念、思維、實踐、意志；再次，設計五大主題[1]10，即“科學探究與化學實驗”“物質的性質與應用”“物質的組成與結構”“物質的化學變化”“化學與社會·跨學科實踐”，構建一個內循環體系“實驗（探尋）—性質（發現）—結構（循證）—變化（推理）—實踐（應用）—實驗……”[3]，這個體系將化學發現者的時光濃縮為“科學觀察者”，百年如一瞬，人類文明迭代周期也將加速。正如托馬斯·庫恩指出：科學家從不抽象地學習概念、定律和理論[4]。這些思想工具從一開始，無論從歷史的觀點還是從教學的觀點看，都在具有優先性的單元中被教授。因此，科學教育不僅僅是傳授科學知識，更重要的是讓學生理解科學方法與本質，包括科學知識的產生、發展和變革過程。科學發展非線性累積，因而，科學史和科學方法論的教學彌足珍貴。

（二）編寫的原則與特點

新教材編寫依據五大原則：一是堅持全面發展，育人為本；二是面向全體學生，因材施教；三是聚焦核心素養，面向未來；四是加強課程綜合，注重關聯；五是變革育人方式，突出實踐。新教材編寫遵循課標，重視學習進階，從課程標準的邏輯可以表述為：育人方向—核心素養—結構化知識體系—跨學科實踐—學業標準刻畫。化學新教材在具體落實的過程中，內容方面以五大主題統領，對標25個二級主題和8個必做實驗，安排了不少于10%總課時的跨學科實踐活動。人教版注重化學學科發生和發展、學習者知識背景的邏輯，滬教版嘗試化學學科應用實踐和科學史交錯的邏輯。跨學科實踐內容設計中主要采用制作、調查和探究三種形式，STEM思維特質鮮明，提倡走向社會的學習、解決問題的學習和群體合作的學習，涉及化學與科學風險控制、社會熱點與前沿問題、人類與科學實踐的關系等主題（見表1）。

（三）學業質量評價

1.新課標對學業質量評價有新要求

在課標第四板塊的“課程內容”中，分別從五大主題的“學業要求”進行闡述，共25條。第五板塊的“學業質量”分為兩個部分：“學業質量內涵”中強調了學業質量與核心素養的關系以及學業質量標準的重要性；“學業質量描述”中描述了學生在不同化學學習情境中應達到的學業成就，包括對物質的認識、化學變化的理解、實驗探究的能力以及在生產生活和社會情境中的應用，即通常所說的“物質、反應、實驗、價值”四維度。總體來說，“學業要求”是學習過程中的能力要求，“學業質量”是對學習終點的監測要求。學業質量是學生完成課程階段性學習后的學業成就綜合表現；學業質量標準則是以核心素養為主要維度，結合課程內容，對學生學業成就表現的總體刻畫；學業質量評價要求是所有過程評價、結果評價與考試命題的依據。因此，“學業要求”是“學業質量”的內容依據，“學業質量”是“學業要求”的“刻度尺”。

2.新教材質量評價有新設計

新教材的學習過程和學習評價主要體現在欄目的設置上。為了增強學習過程的活動性和程序性，一般設計有：《科學史話》《目標預覽》《實驗探究》《方法導引》《資料卡片（拓展視野）》《觀察思考（思考與討論）》《練習與實踐（應用）》《整理與歸納（討論）》《復習與提高（本章作業）》等。滬教版教材的《整理與歸納》以問題菜單形式呈現，人教版教材的“整理與討論”以結構化（導圖等）方式呈現，前者重視學生的知識轉化與深度追問，后者突出知識結構化與系統性。在作業設計方面，滬教版教材后配置5～12個習題，題型以選擇、填空、簡答或判斷、實驗、綜合實踐題為主，選擇題量較少；人教版教材后配置5～10個習題，題型與滬教版類似，增加了調查題，選擇題量一般占一半左右。

二、化學教學的實踐理性

江蘇化學教學整體形成了三種風格：重視化學文化滲透、突出學科觀念教學、立足發展學科理解。實踐理性具體包括以下兩個層面：聚焦教學邏輯、聚焦課堂實踐。

（一）合理的教學邏輯

1.宏觀與微觀之間的想象與思辨

物質的宏觀表現與微觀假想之間的關聯，是化學學科學習的關鍵，也是化學學習之后，內隱在學習者身上的“思維印跡”。例如，在“構成物質的微粒”的教學中，需要解決的問題有：高錳酸鉀在水中“流動的紫紅色”行為，既有MnO4-的行為思考，又有H2O分子的行為反證；原子是否能捏碎的尺寸問題；掃描隧道顯微鏡“看到”的是否是真實原子；既然原子核外層是虛空的，手為什么不能伸進桌面；潮濕的衣服干了，由分子構成的衣服為什么不消失；冰表面為什么很滑、石墨為什么有滑膩感等。

2.元素化學研究課的邏輯

元素化學研究課一般遵循以下建構邏輯：一是情境負載層，教學設計應豐滿、結構化，能夠生長問題；二是性質探尋線，重視循證式設計，使性質學習非知識化羅列，有一定結構張力；三是實踐應用層，物質的應用邏輯是發展性、反思性的，甚至具有否定性；四是實驗循證鏈，實驗作為舉證和發現的工具，也是思維工具；五是學科本質層，基于學科本源思考，包括物理、數學、生物學科；五是哲學思辨層，既重視科學的歸納與演繹特質，又關注化學學科的內在哲學系統，變化與平衡、系統與模型等[1]16-19，將系統論、信息論和控制論貫穿其中。

3.概念原理探究課的邏輯

概念原理探究課一般可以從五個行動層級進行建構：一是宏觀出發，從“離學生生活最近的化學問題”入手，提供宏觀證據，如反應、性質等視角。特別提醒的是，不要忽略物理性質的證據。二是中觀建模，學習實際上是每個人腦中的自我想象，任何知識進入人腦需要“重構”，主題需要二次加工，這也是學習發生的必然環節。三是微觀探析，微觀世界是“測不準”的，量子化特質導致“碳基的人腦”只是“宏觀化的想象”。四是模型建構，每個個體都需要建立一種模型去解釋“真相”，滿足“好奇心”。五是專業語言表征，運用化學學科的獨特語言即化學用語，進行合乎通識的表達，由于“人類語言”的局限性，語言所產生的障礙還需要人類自己突破，因而，“只可意會、不可言傳”也是學習化學的重要環節。

4.跨學科教學設計

跨學科教學一般需要注重四個環節。一是凝練真實問題或情境，呈現一組問題或者情境，如碳循環問題包含自然界的碳循環天然存在、人類過分滿足生活需求所產生的破壞、應用化學原理的重構與修補碳循環等；二是構建活動單元和學習單元，由于跨學科學習的課堂也是單元化的，每個個體的學習具有單元化特點和進階性特質，因此，課堂中的跨學科學習需要活動化，課外的個體學習需要自主化；三是抽象問題本質和演繹新問題，跨學科學習是沒有終點的單元學習，新問題產生是跨學科學習的終點；四是回歸真實創造，形成獨立認識問題的方式，結構化的認識一類問題或原理，創造性表達解決問題的實踐產品或者研究理路。

（二）實踐理性的三個關鍵

1.源于問題的高質量討論

高質量問題源于真實世界和真實需要，真實世界的真實問題需要進行凝練與抽象，進行學科化改造。一是設計結構化問題。例如，“聞到花香”是一個真實問題，背后的學科邏輯是什么？“香氣”引起人的嗅覺器官與人腦之間構成反射弧，“遠處的花”并沒有進入嗅覺器官，看不見的“香氣”這種物質能夠被人感知。由此可以抽象出的化學問題是：“香氣”這種物質可能的物理性質？“香氣”被感知的可能路徑？空氣微粒與“香氣微粒”之間可能的關系？二是設計思辨性問題。“質量守恒定律”是科學研究的方法論問題，新教材選用3個實驗：金屬單質（Cu）與O2、Fe與CuSO4溶液（CuSO4溶液與NaOH溶液）、Na2CO3與鹽酸（CaCO3與鹽酸），從歸納法視角看，所選實驗的“典型性”表現在哪里？這些實驗在進行定量研究過程中，需要采集哪些數據？為確保采集數據的可靠性，實驗裝置設計需要注意什么？從質量守恒定律的實驗探究過程看，對于化學反應中物質與能量變化問題的研究，需要注意哪些關鍵要素（體系與環境）？從演繹推理視角看，質量守恒定律在原子分子論視角下化學反應遵循的規律是什么？因此，思辨性問題有助于學生形成科學研究的一般方法。三是設計開放性問題。例如，在“CO2的實驗室制法”的教學中，生成CO2的反應有哪些？這些反應的原料、條件、產物種類等有什么特點？實驗室制備CO2的目的和用途？工業上獲得CO2的方法可能有哪些？總之，高質量討論的問題一般具有合理的邏輯性、內在的關聯性和跨學科特性。

2.高品質對話在于理解

高質量問題必然伴生高品質對話，高品質對話需要教師高品質思維，高品質思維需要教師“理解學生、理解學科本質”。在課堂教學中，為實現高品質對話，教師與學生之間的對話往往有“發問—作答—回音—確認—反問—新作答……”的結構，這種回音話語的語言結構為教師提供了協調學術任務結構和社會參與結構的重要工具，促使學生在課堂話語互動中進入知識社會化的進程。高品質對話結構促進師生的學科思維同頻與異質交錯，最終達成對學科問題的初步共鳴。例如，在《溶液及其應用》教學中，教師可設計問題：氯化鈉在水中被分散的證據是什么？分散成為溶液，此時的溶質微粒的尺度是什么？學生作答：“溶液無色、透明，氯化鈉固體不可見，此時微粒為離子尺度。”教師回應：“你所羅列的證據均為肉眼觀察的性質，能夠表明離子尺度嗎？由于人眼能夠感知的光波長大約在380nm（紫色光）到750nm（紅色光）之間，大小在毫米級，微粒很小到微米級就無法被觀察，而單個離子的尺寸在0.1nm左右。無色是否是證據呢？有色離子Cu2+溶液在一定濃度下表現藍色如何解釋？”不直接對學生的回答進行反饋，而是重新組織語言說出學生的想法并引發學生表達創見，并展開多輪次的思維碰撞，才是高品質對話。

3.高效率展示成于設計

教學相長的本質在于“教中學、學中教；教即學、學即教”。高效率展示學習成果，是輸出型學習的主要表現形式。化學教學中，采用個體講演、團隊群演、成果發布等形式，有助于加深學習理解和知識內在轉化。圍繞《碳循環》實施項目化學習，教師設計了“碳捕集”基本原理研究和“吸碳機”制作成果展示。學生展示制作的簡易吸碳機，無紡布上分別浸有15% KOH溶液、15%K2CO3溶液及石灰乳，打開電源，吸碳機工作。實驗結束，繪制吸碳機工作后環境中CO2濃度變化。這種展示將化學原理、試劑選擇、條件控制、STEM設計、學術表達融為一體，項目化學習的學以致用、用以活學的特質充分顯現，實踐育人意蘊得以彰顯。

三、重視評價和突出學科本質

初三化學教學的啟蒙性在于保護好奇心、激活想象力和引發探求欲，作為科學的化學，以培養學生科學思維、科學精神和科學態度為本[5]，以根植社會責任和家國情懷為魂，全過程尊重學習者，需認清兩個問題。

一是重視評價。人類的學習目的是滿足認知需要、滿足輸出表達，即創新和創造。評價在學習過程中是引發劑、催化劑，過程性評價具有激勵和診斷功能，因此，平時教學中要布置“綠色可持續作業”，注重激活學習熱情、引導自我發現。減少選擇題作業，增加主觀生成性作業，如：“O2在空氣中的體積分數是" " " " " ”的填空式作業，轉化為“O2在地球演變史中濃度發生怎樣的變化，生化環境相應發生怎樣的變遷”等。評價過程中注重增值性評價，觀察和欣賞學生在化學思維、化學實踐方面的表現，給予激勵性等級和展示型獎賞。

二是突出學科本質。化學教學中充分展示第一性原理的思維方式，鼓勵學生質疑（Question）與思辨（Critic），強調大腦實驗，用“思維實踐”去“模擬進程與構造”。初中化學教學中有幾個問題需要不斷追問與反思：從燃素說到氧化學說，如何理性評價？人類如何叩開原子大門？原子分子論何以成為化學的基本公理？物質在水中如何分散為研究離子反應提供了怎樣的基石？

研究化學即研究科學，教好化學即生長思維、激活想象。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2022年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]吳星.以大概念統領設計義務教育化學課程內容——《義務教育化學課程標準（2022年版）》解讀（二）[J].化學教學，2022（11）：6-7.

[3]波普爾.猜想與反駁[M].傅季重，等譯.上海：上海譯文出版社，2005：55-58.

[4]庫恩.科學革命的結構[M].金吾倫，等譯.北京：北京大學出版社，2012：39-40.

[5]趙華.化學教學設計應立足智慧的文本解讀[J].化學教學，2017（3）：12-16.

責任編輯：趙赟

*本文系教育部化學教學指導專業委員會重點項目“中學化學實驗評價實施情況調研與分析”（2023hxjzw01）的階段性研究成果。

作者簡介：趙華，江蘇省教育科學研究院教研員，教育現代化研究院研究員，正高級教師，江蘇省特級教師，主要研究方向為化學教育、數字化教育、德育理論與實踐；王明，太倉市教師發展中心，蘇州市學科帶頭人，主要研究方向為化學教育、教育管理與理論。