关于化学学科理解及其功能的思考

王东航 陈进前

【摘 要】化学学科理解是一种输入性的学习活动，主体是高中化学教师，其功能是丰富化学学科教学知识，完善化学学科教学思维，提升化学教学能力，为落实素养为本的教学目标提供保证。

【关键词】化学学科理解;功能;教学思维;教学知识

【作者简介】王东航，杭州市余杭区教坛新秀;陈进前，杭州市教研室高中化学教研员，正高级教师，浙江省特级教师，全国优秀教师，2011年浙江省有突出贡献中青年专家，浙江省首批高中化学奥林匹克特级教练。

《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称《2017年版课程标准》）明确提出高中化学教师要增进化学学科理解，提升课堂教学能力[1]76，已有多位学者对此进行深入研究，提出了一些颇有价值的观点。笔者认为对于一线高中化学教师来说，弄清化学学科理解的内涵、化学学科理解的功能等有着重要的现实意义，笔者就此谈一点认识，供同行们参考。

一、化学学科理解的涵义

《2017年版课程标准》将化学学科理解定义为：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[1]76。人民教育出版社化学编辑室主任乔国才对化学学科理解又做了进一步阐释：化学学科理解是对化学学科知识的本原性认识，可以理解为对学科知识的形成、内涵、功能和局限性等多方面的认识;对化学学科知识的结构化认识，可以理解为对化学学科知识之间相互关系的认识。对化学学科思维方式和方法认识的本原性、结构化认识，可以理解为具有学科特质的化学认识视角和化学认识思维的形成和建构。[2]这样的阐释对高中化学教师有很强的指导价值。

化学学科理解的内涵很丰富，对高中化学教师来说追究其功能比追究其准确定义更有意义。什么是理解？在心理学上，理解是指一种具体的认知过程。海德格尔认为理解是人类独有的认知方式，是一切活动的基础。在教育过程中，理解通常是指具有“学会”“弄懂”“掌握”等表示认知结果的含义，杜威认为理解是学习者探求事实意义的结果。在人际交往中，理解等同于人对人在情感上的沟通和认同。可见理解有多种涵义。笔者认为，化学学科理解是一种学习活动，目的是寻找学生化学学科学习与學生发展间的联系。任何学习活动均包括学习主体、客体和活动结果三个要素，化学学科理解的主体是高中化学教师，期望的结果是提升高中化学教师的教学能力，最终目标是促进学生更好、更长远的发展。不同教师群体可以根据各自的基础和专业发展定位等，自主确定化学学科理解的内容范围、选择化学学科理解的途径。也就是说，不同的教师可以根据各自的需求对化学学科理解做个性化的界定。增进化学学科理解，要求深入到化学学科知识的内核，充分揭示化学学科知识之间的内在联系，揭示化学学科知识与化学学科思维和方法之间的本质联系（揭示化学学科内部的联系），重视从意义和价值（社会价值、育人价值、学科价值等）层面理解化学学科知识，充分揭示化学学科知识和学生的自主意识、个性品质、自我调控等个性化发展之间的联系（揭示化学学科与学生发展之间的联系）。

二、化学学科理解的功能

理解是在一定基础上的认识过程，包括认识事物的内部联系和外部联系，有理解水平高低或理解程度深浅之分。对高中化学教师来说，化学学科理解是一种输入性的学习活动，其认识方式是多样的，需要在阅读中理解，以丰富化学学科教学知识，也需要在实践中体验，以提升化学教学设计和实施能力，更需要在反思中总结，以完善化学学科教学思维。增进化学学科理解与提升课堂教学能力的关系如图1所示。

（一） 落实素养为本的教学目标依赖于教师的化学学科理解

跟以往的普通高中化学教学大纲和课程标准相比，《2017年版课程标准》对教学目标的定位有了根本性变化，但其中有关化学学科知识的内容要求没有大幅度变化。根据《2017年版课程标准》的要求，在高中化学教学中需要教师用变化不大的化学学科知识，达到素养为本的教学目标。也就是说，在新的化学教学实践中化学学科知识载体没有太大变化，但育人目标有了很大变化。比如一位高中化学教师凭借自身扎实的化学学科知识，也许能够基本完成系统掌握化学基础知识和基本技能的教学目标，但很难完成素养为本的教学目标。与2000年版教学大纲、2003年版课程标准相比较，要落实《2017年版课程标准》提出的教学目标对高中化学教师的化学学科理解的依赖程度增大（如图2），所以在新课程教学实践中，更加需要高中化学教师增进化学学科的理解。

《2017年版课程标准》提出的课程理念中有立足于学生适应现代生活和未来发展的需要，充分发挥化学课程的整体育人功能;结合学生已有经验和将要经历的社会生活实际;倡导真实问题情境的创设，重视教学内容的结构化设计，准确把握学业质量要求进行评价等[1]2，都迫切需要高中化学教师更新知识观和学习观以增进化学学科理解，为新课程教学实践打好基础。新课程教学中，化学学科知识只是教学的起点，是教学过程中发展学生化学学科核心素养的载体，高中化学教师不仅要理解符号表征式的化学学科知识，还要理解符号表征背后的化学学科思维方式和方法，更需要深刻理解内蕴在化学学科知识内核的智慧成分、思想要素、德育养分。

对于高中化学教师来说，只有化学学科理解的程度越深，其教学设计和实施时发挥的空间才越大，才越有利于学生的深度学习和长远发展。与其他学科学习者的学习活动不一样，化学学科理解的直接目的是要求高中化学教师通过理解等学习活动提升化学学科教学水平，但最终目的是为学生提供更多、更好的发展机会，促进学生更长远的发展。化学学科理解的深度与学生学习和发展的深度之间有着紧密联系（如图3）。

（二）化学教师增进化学学科理解是为了丰富化学学科教学知识

学科知识是某一门学科中的概念、原理、思维方式及方法的总和。学科教学知识是指教师所具有的可教给学生、适合学生学习的知识[3]26-31。学科知识与学科教学知识不相同，但两者之间有着紧密联系，学科教学知识是教师个人的教学经验、学科知识和教育学的特殊整合[4]，学科教学知识中的符号化内容、符号内容间的逻辑关系乃至其中所蕴含的方法论和世界观，都来自对应的学科知识。当然，教师的专业学习并非仅在深度上了解学科知识，也不仅是在广度上拓展学科知识，而是对特定范围内的学科知识要有更加深刻的理解[5]。西南大学李伟胜教授提出如图4所示的学科教学知识基础的“金字塔层级模型”，形象地说明了学科教学知识的形成基础包括学科知识、对学生的认知、课程知识、学业评价知识和教学知识等。也就是说，一位化学教师所拥有的化学教学知识是由化学学科知识、关于学生的认知、教育知识三部分融合形成的，其中化学学科知识是基础，起着直接的支撑作用，关于学生的认知是核心，教育知识是重要组成部分，可以让化学教学变得更有效，让化学教育功能发挥得更充分。

化学学科知识的内容组织和表征的立足点是与其相关的知识和化学学科内容的逻辑，化学学科教学知识要服务于化学学科经验的传承和学生的发展需要，所以化学学科教学知识内容的组织和表征必须基于学生的化学学习过程的普遍规律与个性化特征。化学学科知识与化学学科教学知识的关系，就像是米与米粥之间的关系，虽然做成米粥需要米，但我们并不能直接吃米，而是必须按照一定的烹饪方法，加多种不同的配料才能做成米粥。

值得注意的是，化学教师所掌握的化学学科知识并不一定能够全部教授给学生，化学教师已经理解得很深刻的化学原理也不一定能够在课堂让学生理解得很深刻，并且教师的化学学科知识功底深厚并不能说明他也具有丰富的化学学科教学知识。化学学科教学知识，不是化学学科知识和教育知识的简单叠加，而是教师个体以发挥化学学科育人功能为导向，在充分理解学生个性发展需求的条件下依照教育教学规律，在教學实践过程中对化学学科知识进行转化（有学者称为“教育学转化”）与表达（有学者称为“生本化表达”）之后形成的相对独立且自成体系的、为教师个体所拥有的知识内容。当然，化学学科知识是形成化学学科教学知识的重要基础，没有扎实的化学学科知识功底当然不会有丰富的化学学科教学知识，图4中将学科知识放在“金字塔层级模型”中的底层也清楚地表达了这一含义。

化学教师仅仅拥有扎实的化学学科知识是做不好化学教学工作的，他还必须将教育理念、教学经验等学科理解结果融入化学学科知识中，形成丰富的可以帮助教师更好地教、学生更好地学的化学教学知识。化学学科理解贯穿于化学教师的进修学习、教学实践、教学反思的各个环节当中，使化学学科知识与教育学知识相关联、与教学实践相融合。教师自己掌握的化学学科知识变成可教的（教师能够在课堂教出来的）、可学的（能够在课堂上被学生学进去的）内容和形式，教师的化学学科教学知识也随之变得更丰富。

为了提升教学能力，化学教师首先要不断丰富自己的化学学科知识、背景知识、教育知识、学生知识等，并将以上知识融合生成化学学科教学知识。也许有人会问：化学史中有丰富的背景知识，是不是只要熟悉化学史就行了？笔者认为，虽然熟悉化学史很重要，但仅仅是熟悉还是不够的，在高中化学教学中如果只是“照抄照搬”化学史料更是不可取，教师必须对化学史料做深刻分析才能用于教学。因此，教师不仅要将化学史料中所蕴含的理想信念、家国情怀、品德修养、奋斗精神、创新攻难等养分提炼出来，还要善于学习化学史料之外的知识，拓宽自身知识面，以支撑运用化学史料进行教育教学的能力。

（三）化学教师增进化学学科理解是为了完善化学学科教学思维

教学思维就是教学设计和实施过程中处理知识的一种思维方式[6]。化学教学思维是化学教师在化学教学设计和实施过程中处理化学学科知识的内涵与外延、化学学科知识的符号表征与意义系统、化学学科知识的科学性与价值性，以及化学学科知识与能力培养、品德养育等基本关系时的思想方式和方法论。教学中，若教师对知识的处理缺乏必要的深度，就会制约教学目标的完整和深度达成。当然，对知识的深度处理，不是指无限增加知识的难度和知识量，而是要基于知识内在结构，引导学生从符号学习走向学科思想和意义系统的理解和掌握。这是建立在教师充分挖掘知识所凝结的思想要素、智慧成分和品格养育内涵的前提。

知识观、学习观是左右教师学科教学思维的本原性因素，高中化学教师增进化学学科理解应该重视更新知识观和学习观。从认识论角度看，知识是人类认识的成果，它是在实践的基础上产生又经过实践检验的对客观实际的反映[7]。但教学中不能把知识视为一种定论、一种工具、一种产品、一种绝对的真理，对学生成长而言知识都是可征询、可批判、可分析、可研讨的对象。教学中不能把知识看作是一种可以搬运的“物件”，不能把学习看作是对知识的简单加工，不能把学习当作是单一的知识训练活动，学习是复杂的、深层次、多向度的意义建构活动[8]。化学学习是学生成长过程中不可或缺的一种实践活动，对于促进学生的精神发育有着独特的意义。化学学习是一种从符号性化学学科知识到化学学科思想，再到与化学相关的实际问题情境和问题探究的过程。化学学科教学中，需要引导学生理解社会并进入社会，建立自我与社会的关系，实现学生的社会化成长。高中化学教师不仅要通过化学学科理解，增进对化学学科知识与化学学科思维和方法之间关系的理解，还要增进化学学科知识与社会背景、文化背景的依存关系的理解。以“电解质的电离”为例，若教师在课堂上向学生提供下列问题让学生讨论，可以反映出教师自身的化学学科理解程度。

（1）电解质的概念是什么？常见有哪几类电解质？

（2）电离的概念是什么？电离发生的条件有哪些？电离过程如何表达？常见酸、碱、盐可以电离出什么样的离子？

（3）从电解质电离成离子的事实，你认为可以建立认识物质的哪种角度？

（4）请总结从离子角度研究电解质的基本思路。

（5）电解质概念中为什么规定“水溶液中”“熔融条件下”？其他条件下能电离吗？电解质的电离与水分子或加热熔融条件有关，与“电”无关，为什么叫“电解质”，而不叫“水解质”“热解质”？为什么叫“电离”，而不叫“水离”或“热离”？

（6）阿伦尼乌斯“电离学说”是化学史上一个具有里程碑意义的重大突破，从“电离学说”的提出，到遭到当时大批化学家反对，再到“电离学说”的确立并获得1903年诺贝尔化学奖，这对你有什么启示？

问题（1）（2）指向知识的符号表征层，问题（3）（4）指向知识的逻辑方式层，问题（5）（6）指向电离知识的意义系统层。若在“电解质电离”相关内容的教学中，教师设计并提供给学生讨论的全是类似问题（1）（2）的问题，说明他只是将知识看作是一种结论、一种产品、一种绝对的真理，把学习看作是一种简单的知识加工;若还能给学生提供类似问题（3）～（6）的问题，说明他已将教学中的知识看作是可批判、可分析、可研讨的对象，将学习看作是复杂的、深层次、多向度的意义建构活动。

高中化学教师要增进化学学科理解，就必须深入到知识的“内核”。如图5所示，从内在结构来看，包括化学知识在内的任何知识都是由符号表征、逻辑形式和意义系统三个不可分割的要素组成的，要基于知识内在结构进行完整性理解，符号表征处在表层最容易被教师关注，意义系统处在内核层且育人价值更高，但最难被教师理解和把握。符号表征是知识的形式或外壳，思想、思维方式和情感才是知识内核。基于知识内在结构，超越单一的符号理解，走向对符号所存在的逻辑和意义的理解，通过符号知识的学习理解并建立人与客观世界之间的内在关系;理解符号知识所承载的思想和情感并体验这种思想和情感。从化学学科知识内容上看，化学教学是有基本范围和界限的，但化学学科知识的意义达成是无界限的。

又如，从知识内在结构看“物质的量”，有以下三个方面构成：①包括摩尔、物质的量、阿伏加德罗常数的文字概念和字母计算公式等，这是人类经过长期实践获得的表征和传播的符号化知识，也是得以认知、掌握、理解、运用与再创造的基础;②包括化学视角的宏微转换思想、微观粒子计量的分解与集合思想、定性定量思想（早期的“当量”定义到现在的“物质的量”）等在内的逻辑形式，这是教学中“转识成智”的高价值内容;③从早期运用“克当量”，到1971年CGPM（国际计量大会）采纳以“0.012kg碳-12作为标准”，再到2018年CGPM全票通过“以常数作为摩尔计算标准、确定1mol精确包含6.02214076×1023个基本粒子”。物质的量带来化学科学计量方法的变革，定量研究促进化学科学的发展价值。在物质的量知识创生中，众多科学家的探索、质疑和争论过程中体现出来的人类求真、趋美、臻善的奋斗历程，体现了知识与人类发展之间的价值依存关系，这是物质的量相关知识中的意义系统。高中化学学科知识中，绝大部分内容需要教师基于知识内在结构进行完整性理解，才能进入知识的内核——意义系统。因此，高中化学教师不能只盯着高考试题，也不能局限于高中化学教科书，而是要有化学专家的视野，学习教育学和心理学等知识，研究学生的特点。总之，化学学科理解的内容范围应该是跨领域的，也应该是超越高中化学教科书的，我们可通过查阅化学科学专著、化学科学前沿研究和化工生产工艺相关文献等，以求得更具体、更深刻的理解。

学习过程不仅仅是符号理解的过程，符号理解只是科学认知的第一步。学习的根本出发点不是学习符号知识，而是通过知识来认识和理解事物的本质，理解事物的内在关系及其规律，理解并建立关于事物的基本思想，形成正确的认识和理解物质的思维方式[9]。针对某一节课来说，可用图6的关系来理解教学目标、学习任务和评价问题之间的关系，以完善化学学科教学思维。教学目标是课堂教学过程的灵魂，如果把教学目标当作课堂教学结果的话，那么它既是教学的起点，又是教学的归宿;既是教学过程的方向，又是教学有效的证据[10]。教师要根据教学目标设计学习任务，围绕学习任务设计一系统教学活动。

三、结语

高中化学教师要清楚化学学科理解的内涵，明确化学学科理解的功能，这是增进化学学科理解、提升课堂教学能力的前提。化学学科理解程度主要表现为教师化学学科教学知识的丰富程度，增进化学学科理解可以丰富教师自身的化学学科教学知识，对化学学科的某方面知识的背景了解得越多，对知识本质理解就越深入，教学中将学科知识的教育教学转化、学生为本的表达就会越有效。高中化学教师不仅要有针对性地对核心概念、知识结构和思维方法作本原性和结构化的理解，还要针对意义系统进行深刻理解，才能拓展教育转化和教学表达的空间。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]乔国才.增进化学学科理解，准确把握教材内容：以人教版《化学反应原理》为例[J].中学化学教学参考，2020（11）：1-4.

[3]李伟胜.学科教知识（PCK）的核心内涵辨析[J].西南大学学报（社会科学版），2012（1）：26-31.

[4]胡杨. 论科学教师学科教学知识的主要特征及發展路径[J].教育研究与实验，2020（5）：79-84.

[5]周彬. 学科教育专业化：知识基础和行动路径[J].教育研究，2019（3）：61-67.

[6]郭元祥.知识的性质、结构与深度教学[J].课程·教材·教法，2009（11）：17-23.

[7]中国大百科全书·哲学II[M].北京：中国大百科全书出版社，1987.

[8]郭元祥.论学习观的变革：学习的边界、境界与层次[J].教育研究与实验，2018（1）：1-11.

[9]陈进前.知识内在结构与学科核心素养发展层级[J].中学化学教学参考，2020（10）：1-6.

[10]陈进前.关于高化学课时教学目标素养化设计的研究[J].中学化学教学参考，2018（12）：1 -5.

[11]陈进前.化学必修课程与化学学科核心素养的匹配性研究[J].化学教学，2018（5）：1-6.

（责任编辑：陆顺演）