例谈化学学科知识的教学理解

汪定用

摘要：对化学学科知识的教学理解是科学素养具体落实在化学课堂的前提基础。化学学科知识的教学理解包括对知识的本身是什么和具有什么教育价值及教到什么程度的理解。从初中化学的角度，结合具体教学案例，提出形成化学学科知识理解的策略途径。

关键词：初中化学;科学素养;学科知识;教学理解

文章编号：1008-0546（2019）12-0002-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.001

2019年《中共中央国务院关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》中，在“坚持五育并举，全面发展素质教育”中提出，要充分发挥教师主导作用，引导教师深入理解学科特点、知识结构、思想方法，科学把握学生认知规律，上好每一堂课。以素养为本的教育价值取向的背景下，初中化学教学则需要在启蒙性和基础性层次上发展学生科学素养。新时代新要求对初中化学教师提出了新的挑战，诸如对化学学科知识的教学理解，教学内容的整体把握，教学目标的重新定位以及教学情境、活动与评价的恰当设计等等。

这些挑战中最为基础也是最为重要的是对学科知识的教学理解，即知识本身是什么，具有什么教育价值和应教到什么程度等。前者是对知识本体内涵的理解，后两者是对知识教学内涵的理解。只有对学科知识的本体内涵和学科知识的教学内涵有了准确把握，才有可能有效落实化学学科育人的目标。

一、知识本体内涵的理解

学科知识是学科教学最显性的内容，对学科知识本体内涵的认识决定了教学的品质。例如，人教社2012版九年级化学教材中“分子和原子”中微粒及微粒性质，教师首先要厘清它是属于什么性质和什么范畴的知识。对这部分的教学，常见有两种不良倾向，一是教学中呈现很多生活事例或实验现象，但是不能引导学生穿透事例或现象去窥见微观奥秘，教学停留在宏观事实层面上;另一种倾向是教学中偏重微观结论的应用，轻视微观结论的形成，教学卡在结论应用上，这两种不良倾向的实质在于缺乏对知识本体内涵的把握。“分子和原子”中微粒和微粒性质不是一般性的知识，是人类经历古希腊的“质点”，中国古代的“端”，近代科学家在科学实验的基础上提出的“原子一分子论”到现代科学技术获得的分子、原子图像等一系列求索求证历程而逐渐形成的对世界的认识，它是属于观念性的知识。所谓观念是人们对基本问题概括的、综合的和总结性的看法或认识，而这个看法或认识，是需要通过教学建构而确信的，不是通过教学告诉或练习巩固出来的。据此，本课题的教学要在宏观情境中进入微观想象，在证据推理中批判性建构模型认知，在宏观现象的微观解释中形成微观理解，从而初步确立微粒观念。

对学科知识本体内涵的认识过程其实就是教师对学科和教材深度理解的过程，在实践中可以从以下两个角度来进行。

1.在科学史的品读中理解

科学史是科学知识发展的历史情境，诉说着知识本体内涵的故事。例如质量守恒定律，其发现过程经历了古代炼金实践中人们的定量化倾向，十七世纪医药化学家海尔蒙特“柳树实验”所建立的一个重要假设，即物质在化学变化过程中既不能被创造、又不能被消灭的朴素唯物论的物质观，1774年法国化学家拉瓦锡重复普利斯特里氧化汞加热分解实验建立了质量守恒定律，20世纪初，精密计量仪器的出现，发现反应前后质量變化小于千分之一，质量守恒定律得以公认等。从以上科学史不难发现质量守恒定律是实验性定律，是人们在实验基础上提出和发展起来的，最后还要经过实验来检验的，是一个充满着坎坷又极富科学精神的伟大发现，而不是在教学进程背景中学生以为的“既然前面学过化学变化中原子种类和个数不变，所以质量当然守恒”这么简单（其实，科学原子论观点在十九世纪才提出）;质量守恒定律还是化学计量性定律，是定量研究化学反应的基础;质量守恒定律是在面对诸多不等现象中构建的守恒思想模型，是一个应用型定律;质量守恒定律是在化学反应领域中的守恒，而不是核反应领域中的质能守恒，质量守恒定律存在边界。认识质量守恒定律的这些本体内涵，教学中就可以注入求真的科学精神，就可以让学生体会守恒是化学方程式计量中的灵魂，就可以让学生看清变化前后增重或减轻的本质，这些都是浓厚的学科素养。

每一个化学知识都有其来龙去脉，都有一个背景知识，尤其是初中化学中的学科知识，在老师眼里可能很平常，对于学生而言却是科学思想或方法的启蒙，教师要了解知识形成的科学史，特别是重要的观念性概念形成的科学史，以此把握这些知识的本体内涵，给司空见惯的教学注入学科灵魂。

2.在教科书的悟读中理解

人教社2012版九年级化学教科书第三单元“课题3元素”一节，开篇语为“世界上的万物是由什么形成的？这是人类自古以来就不断探索的问题。在人们认识原子和原子的结构之后，对组成万物的基本物质有了进一步理解”。这一段很简练的话语道出了元素的两层涵义，一是组成世界万物必定有其基本成分，这是人类一直探索的大问题，即元素，元就是“一”，基本之意，这是元素的本义，也是哲学层面的涵义;二是这个最基本的成分是从化学变化中不变的角度来定义的，又因为原子（或离子）是在化学变化中其种属和个数不变的粒子，所以宏观元素是从微观原子的角度来定义的，又因为原子是根据原子核内的质子数来分类的，故“元素是质子数（核电荷数）相同的一类原子的总称”，这是元素化学定义的由来，也是化学元素的由来。这一段开篇语实际上为抽象的元素教学展现了一个由哲学本义到化学定义的一个认知发展脉络，为教学中形成“化学变化中元素不变”的观念起到了一个提纲挈领的作用。

再如在人教社2012版本单元“课题2原子的结构”教材开篇语“原子的体积很小。如果将一个原子跟一个兵乓球相比，就相当于将一个兵乓球跟地球相比。原子之间能够结合成分子的奥秘，正是人们在研究这小小的原子的结构时才逐步揭示出来的”。这一段话一方面生动地描绘了原子之微，另一方面揭示了原子组成的学科价值，即通过认识原子结构来理解分子中原子的结合力及空间分布等，使微粒知识学习充满了神秘和好奇，把学生带人不断深入的学科领域和认知领域。

其实，不管什么版本的初中化学教材都集学科专家的智慧大成，都是学科知识的经典呈现，特别是在章节标题、开篇语和结语上往往画龙点睛地揭示了知识的本体内涵，需要教师用初教者和初学者的心来悟读，为教学注入智慧。

二、知识教学内涵的理解

仍以上述“分子和原子”中微粒及微粒性质的知识为例，在教学视域下，除了认识微粒及性质是观念性知识以外，还要厘清该知识在学科教学中的价值及其当前的教学定位，这就是知识的教学内涵。对宏观辨识结果从微观角度分析解释，从而实现对物质性质与转化的本质认识，是化学学科的重要特征。形成宏微结合的学科思维，一方面可以帮助学生对客观世界有更清晰、更深刻的认识理解;另一方面也是培养学生透过现象看本质、从具体到抽象的思维方式，是化学学科育人的重要体现。可见，微粒及微粒性质的知识在学科教学中具有重要的地位，属于核心概念的知识。另一方面，微粒及微粒性质的知识是初中化学微观领域第一课时中的教学内容，是学生形成微粒观的首次学科启蒙，所以该知识是进入分子、原子等核心概念的总序，是形成微观认识之门，从启蒙性到基础性是由知识发展到观念的基本教学定位，不能盲目拔高。

理解知识教学的内涵是由多方面的途径和综合性的方法达成。比如对课程标准和教材的解读，学情和教学资源的分析等，这里侧重论及如何在核心素养的视阈中和在学习进阶的进程中理解知识的教学内涵。

1.在化学核心素养的视阈中理解

人教版九年级化学第五单元“课题2如何正确书写化学方程式”，該课题从知识教学的显性呈现来看是书写化学方程式的技能教学，但是从科学素养角度来看，蕴含丰富的学科核心素养。一方面化学方程式的涵义包括质和量两个方面，再加上化学方程式符号本身，化学方程式具有“宏、微、符”三重表征的属性，是“宏观辨识与微观探析”素养层面中的重要内容之一。研究表明，部分学生将化学式、化学方程式写错的原因不单纯是记忆能力，而是对微观粒子理解的问题;另一方面化学方程式的书写技能中包括对具体化学反应中的物质、条件等关于化学反应基本信息的获取，是建立化学反应认知模型的过程，配平的过程是深刻理解化学反应中质量守恒源于反应中“原子守恒”的过程，是手、脑并用的一场深刻实践活动，所以化学方程式书写的教学不是简单的技能教学，而是科学素养引领下的具有符号思维特点的综合性化学用语的技能教学。据此教学可以分三个层次展开：一是学生在教师的带领下循序渐进地认识元素符号、化学式和化学方程式，建立“符号、宏观、微观”三大表征系统;二是在师生、生生互相练习的积极氛围中学习化学方程式书写，探究类似代数方程两边的“原子”符号的等量守恒;三是在真实的化学反应的实验情境中思考化学方程式书写，利用化学方程式建立起物质转化观及质量守恒观，以宏微结合的方式促进学生对化学方程式的深刻理解。

高中课程指出化学核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”。初中课程标准中，包括“科学探究”“身边的化学物质”“物质构成的奥秘”“物质的化学变化”“化学与社会发展”五个内容主题。这五个内容主题与化学学科核心素养相呼应，例如“身边的化学物质”和“物质的化学变化”主题涉及的具体物质信息、物质转化关系、物质变化现象等是宏观辨识的内容，再如“物质构成的奥秘”主题是微观探析素养发展的基础，基于微粒观构成认识物质变化的本质、解释物质性质、分析化学现象是宏观辨识与微观探析的统一。所以对化学核心素养的内涵及其与初中化学内容主题的关联性认识，是认识具体学科知识教学内涵的上位理解。

2.在学习进阶的进程中理解

核心概念是学科核心知识，对核心概念的教学还要从学习进阶的角度来把握其教学内涵。就核心概念而言，学习进阶是对不同学段学习同一核心概念时所遵循的连贯的、典型的思维路径的描述，一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念系列。该定义对核心概念的教学“范围和大小”作出了长程性的要求，即知识学习的延续性、完整性及复杂性的要求，即核心概念应能随着学习的深入抵达学科观念、思想和方法的核心要义。

以初中化学中“元素”为例，元素是化学学科的核心概念，化学学科大厦的第一块基石。就人教社2012版九年级化学教科书编排而言，元素“行进身影”大体为：元素的涵义及存在——元素与物质的组成、物质的分类——元素与化学变化——碳及其氧化物、金属、酸碱盐等具体物质及变化中的元素——元素与生活等，具有由专题呈示到分散呈示，由抽象呈现到具体呈现的特点，其背后是不断丰富着的元素认识发展过程，富有学习进阶的意涵。基于这样的认识，在初中化学学习的最后还可以以“初中化学中的元素”为题，上一堂总复习课，以此作为初中阶段“元素”学习的最后进阶，也是一学年学习的完美收官，而这堂课的立意在于实现元素知识的系列化和深化元素观念，并以此升华学生的学科认识和学科情感。

学科知识的教学理解虽然分为本体内涵的理解和教学内涵的理解，但是实际中它们又是关联和综合着的，而且这些教学理解是在实践中不断深化的，也不断演化为教师的学科教学智慧。