基于学科理解凸显知识多重属性的教学设计研究

俞建锋

摘要： 以“有机化合物的命名”教学为例，提出目标导向素养，基于学科理解的教学价值三维分析视角，以化学史为真实情境，聚焦学科思维方式，凸显知识多重育人价值，促进知识结构化的教学设计思路和实践操作案例。

关键词： 学科理解; 有机物命名; 知识多重属性

文章编号： 1005-6629（2022）05-0023-05

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 化学学科理解是对知识的多重属性的忠实表达

知识是人们在学习、实践过程中所获得的学问、经验等，是人类对物质世界以及精神世界探索的结果总和。从形成过程看，是在特定的历史文化背景下，在生产生活的社会实践中被证实过的暂时正确的且普遍被接受的结论及规律。因此知识显然具备文化性、实践性、科学性、辩证性及社会性等多重属性，其中科学性蕴含着学科的认识思路、思维过程和认识方法，是知识的第一属性[1]。对教材知识的学科理解问题是教师提升教学能力最有力的支撑，也是化学学科核心素养能否真正落地的关键一环。

化学学科理解是指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[2]。在化学教学中教师对知识的理解问题决定了其教学的观念、教学的行为和教学可发挥的空间大小。那些把教材知识作为结论、真理观念的教师往往善于采用如何有效地让学生去记忆、理解、运用知识本身。例如，在有机化合物的命名教学中，绝大部分教师把烷烃命名的规则作为结论让学生去记忆，并不断运用这一规则命名新的烷烃，进而达到掌握知识结论的目的。很少有教师会从学科的本原性上去思考问题，例如有机化合物命名规则是如何产生的？其發生、发展过程中关键性的认识角度和思维方法是什么？哪些过程最应该在教学中被呈现和学习？这些知识被揭示的过程，尤其是化学在文化创新的贡献在促进学生的思想、精神和价值观等必备品格的发展中有何重要意义？从知识的结构化层面看，教师是否选择让学生在情境活动中自主归纳烷烃的命名规则，并能将烷烃的命名规则迁移、关联到其他有机物的命名方法体系中，从中形成稳定的认识思路、方法和认识模型，产生核心观念，也就是实现知识的结构化、认识思路的结构化和核心观念的结构化。

显然，那些在学科理解上认识到知识有多重教育价值的教师，则不会仅仅关注知识表层的认识结论（符号表征），而是会从知识的发生、发展过程的历史脉络和现实的科学、技术、社会生活情境中引导学生经历人类认识世界的方式和思维的逻辑过程（逻辑形式），甚至能揭示知识在促进人的思想、精神和价值观等必备品格发展方面的重要意义（意义系统）。其知识多重教育价值可以用图1表示[3]。从另一个角度看，知识的符号表征是学科知识看得见的表层学习意义，属于知识的学术形态，而知识结构中的逻辑形式和意义系统是蕴含在知识背后的深度学习意义，属于知识的教育形态，其内在关系也可以用图2知识的教育形态的“冰山模型”来表示。

2 基于学科理解的三维分析视角是实现知识多重属性表达的有效路径

在实际教学中，教材内容知识的教学价值有哪些、从哪些视角去分析理解是教学设计的首要问题，而“知识的内在结构模型”或“知识的教育形态结构模型”为教学的价值分析提供了全面的分析视角，帮助教师在具体教材知识的教学价值分析中不仅仅关注知识结论本身。因为化学学科的知识要经过教师的学科理解最终传递到学生的学科经验结构之中[4]，并通过学生在实际问题的应用与实践中能有稳定的认识视角、思路及认识模型进行有效迁移，甚至能进行创造。因此，我们认为教师在具体知识教学中要学会从学科立场、学生立场和教学价值取向三个视角，从学科本原性和结构化角度去分析理解。其分析视角归纳如图3所示。

图3 学科知识的教学价值的分析视角

以有机化合物的命名的教学为例作如下分析阐释。

从化学学科视角看，有机化合物的命名是有机化学的重要内容，如果没有一个完整的命名方法来区分各类有机化合物，整个有机体系、文献就会产生混乱，因此命名方法有很重要的意义和学习价值。但就高中《有机化学基础》模块来看，其内容虽然要求较低，只要求知道简单有机化合物的命名，但其内隐的价值和意义不应被忽视，需要被真正挖掘。

从学科认识发展功能看，有机物命名的发展历程从徐寿（中国近代化学启蒙者，翻译《化学鉴原》）音译到虞和钦意译，后又发展为意译造字中既要会音，又要会意（如烃、烷、烯、炔、羟、羰等字的由来），自然而然完成了有机物的命名教学，从中让学生自主发现习惯命名法如何演变到系统命名法等。这些前人探索过程中蕴含着重要的学科认识角度、思路和方法，是最值得学习的内容，具有学科认识功能，是素养的内涵实质，而命名的规则是在这些探究活动后自然而然生成的知识成果。

从学生的能力进阶表现看，在真实的历史发展脉络中，以在关键性的发展环节中能否从命名规则中的音译或意译的角度、方法提出，如何意译造字、习惯命名法应该怎么命、复杂烷烃不能用习惯命名法命名时应如何转换思维角度，尝试自己给复杂烷烃命名并制定一套规则、如何从烷烃命名规则迁移到其他有机物的命名规则等等。把学生放在这样的历史场景中，让学生在小组的活动中展现不同的能力水平，并不断促进其将知识朝着迁移、创造的高度发展。

从学科的社会应用价值看，无论是古代传说中的仓颉造字，还是近代徐寿、傅兰雅、虞和钦等科学家引进翻译西方先进科学，意译烃、烷、烯、炔、羟、羰等汉字的由来等，都蕴含着化学学科对文化创造和社会实践的重要贡献，是对目前教学中大多关注认知层面的一种反思。因此，如何挖掘这些文化创造功能，根植学生的创造基因，感受学科的文化育人功能很有必要。

3 基于学科理解凸显知识多重属性的有机化合物命名教学设计

3.1 素养导向的教学目标的确定

通过对有机化合物的命名的三维视角的分析，教师能较为清晰地明确教学的目标是什么，通过怎样的有效设计将教材逻辑转化为教学逻辑，进而在教学实践中转化为符合学生心理认知的学习逻辑，从而解决怎么学、学得怎样的问题。其关键性的问题是提炼什么知识最值得教、创设怎样的真实情境和学习环境、设计怎样的挑战性学习任务、从学生的哪些关键性表现来评价其学业质量水平。

以有机物的命名教学为例，确定以我国近代“科技救国”中翻译科技文献的化学史为情境线索，以学生在情境活动中能提出问题，自主有序地制定烷烃习惯命名法和系统命名法规则，并能迁移、关联、创新到烯烃的系统命名等作为挑战性学习活动，感受化学家们孜孜以求的科学态度、探究精神以及人格魅力，厚植爱国主义情怀和创造基因，以此评价并发展学生科学探究和创新意识、科学态度和社会责任等化学学科核心素养。

3.2 聚焦学科思维凸显知识多重属性的教学活动设计

从有机物命名知识及其思维方式的本原性、结构化分析，选择什么知识最值得学、哪些环节最应经历挑战性的思维活动，设计有机物的命名的活动方案如下。

3.2.1 环节1： 仓颉造字→徐寿译词→近代造字

[引入]从“上古无文字，结绳以记事”到仓颉首创象形文字，革除“结绳记事”之陋，开创文明之基，被尊奉为“造字圣人”。

[思考1]近代历史上，科学前辈要将西方先进科技、文化等成果引入中国，翻译一些专业词汇时遇到挑战。他们是怎么处理的呢？请举例说明。

[活动后呈现]徐寿和傅兰雅采用音译方法命名有机物。如： proteins（蛋白质）译作“布路的以尼”;ether（乙醚）译为“以脱”;toluene（甲苯）译为“多路阿里”;methyl salicylate（水杨酸甲酯）译为“米以脱里晒里西里第”。

[讨论]用音译法来命名有机物存在什么问题？你觉得会如何解决呢？

虞和钦采用意译的方法对有机化合物进行系统命名，如：

[思考2]这样意译存在什么问题？

[思考3]意译的基本思想方法是什么？造字如何符合意译的要求呢？

引导学生体会造字需要具备“会音”和“会意”。

例如： 烃为碳氢化合物，“烃”字从“碳氢”两字中组合而成，这是会意;其发音为“tàn qīng”连读组合出“tīng”，这是会音。

又如： 羟基（—OH）组成为“氧氢”，组合出“羟”字，其发音为“qīng yáng”连读组合“qiāng”，会音又会意。其他如羰基等都是如此造字。

设计意图： 以传说引入，既可激发兴趣，又是人文熏陶。忠实表达知识的文化属性。文化是准则、传统、约定……用“专业词汇翻译”衔接本节课研究主题，既创设了具有启发性的学习情境，又展示了知识的社会属性（中国与西方国家的文化背景不同、社会发展程度不同，表达了社会发展对知识的制约性）。以科学前辈的探索历程作为线索，让学生体验科学传播过程中也包含前人的创造性工作。使人文和化学得以关联，提升了教学立意……让学生体验前辈们对“有机物命名”的创造性思考过程，在学生心中植入“化学、人文相结合”的创新基因。

3.2.2 环节2： 简单烷烃的习惯命名法

[活动]在近代意译造字基础上，命名常见简单烷烃。

[讨论]你认为提出习惯命名法的化学工作者是在哪些方面制订了“命名法规则”？

[思考]能否用习惯命名法命名该有机物？

CH3CH2CHCH3CH2CH3

依次追问： 如何解决复杂烷烃的命名问题呢？其核心思想方法如何改变（从习惯命名法中的“整体命名”思想方法演变为“分别命名”）？

设计意图： 体验命名法背后必定有一套前人制定的“命名规则”，知道命名实质上就是“命名规则”的应用。

3.2.3 环节3： 尝试给复杂烷烃的命名制定一套规则

[讨论]你认为若要对下列烷烃命名，应该在哪些方面入手制定规则？

（1）CH3CHCH2CH3CH2CH3

（2）CH3CH2CHCH3CH2CH3

（3）CH3CCH3CH3CH2CH3

（4）CH3CCH3CH3CCH3CH3CH2CH3

[活动]学生自主制定烷烃的命名规则，说明制定的理由（从思想方法上既然选择要“分开”命名，必然要选择主链和支链。就有主链怎么选、支链位置怎么定，然后是分别怎么命名、怎么书写等一系列问题）。

设计意图： 让学生成为“规则制定者”，创设提升高阶能力的情境，促进学生自主思考，培养分析和解决问题的能力。让学生将“自己制定的命名规则”与“系统命名法规则”进行对比，让学生在比较和反思中提升自我评价能力。

3.2.4 环节4： 为其他类别有机物命名制定合理规则

[迁移创造]尝试对下列有机物进行命名，能否提出烯烃的命名规则？

（1） CH2CHCH2CH3

（2） CH3CHCHCH3

（3） CH2CHCHCH3CH3

（4） CH2CH—CCH3CH2

设计意图： 评价学生对命名思想方法的本原性理解水平，发挥核心知识关联、迁移的学科认识功能。

本节内容中最值得学习的挑战性学习活动是引导学生在环节2和环节3自主发现并制定习惯命名法和系统命名法的规则。从思维的认识方式看，前者是“整体”思想方法命名，用“正、异、新”区分，后者是“分类”思想方法命名，创造性地将“主链”与“支链”分开命名，是为解决更复杂有机物的命名问题而创造新方法的自然结果。两者紧密联系，是认识视角的变化与方法上的继承与发展，蕴含创造基因。

另外，根据学生已有的经验从音译到意译，从直接意译到创造新字意译（既要会音又要会意），这些教学设计片段都蕴含着重要的学科思维方式、方法和知识多重属性，有多重教学育人价值。

3.3 充分挖掘知识的内涵，促进知识的结构化

教学中如果教师对知识的形成、内涵和局限性等有较全面的理解，就能在教学中清楚地知道如何挖掘知识的内涵实质及育人功能，促进学生的知识关联、迁移并能作出有实际应用的设计。如本节课中将教材中的习惯命名法和系统命名法之间产生关联，并通过环节4的设计让学生将烷烃的命名规则迁移到烯烃的命名规则中，发挥认识模型在陌生情境中具有的学科特质的思维方式的作用，以发展学科知识的认识功能价值。

4 结语

在日常的教学中，有很多类似有机化合物命名的内容，看似平淡无奇的教学内容的背后隐藏着重要的学科思维和学科特质的内涵，蕴含着学科的文化底蕴和实践创新等层面的育人价值。如果教师没有对知识的本原性问题进行深入理解，学生的学习就停留在表层记忆上，有些结论随时间很快遗忘，学习没有真正发生，因此，加强教师对学科的理解有十分重要的现实意义。通过本课例，我们对学科理解下的教学设计有以下几点思考：

一是要加强对知识及其思维方式进行追根溯源的理解，挖掘学科思维特质。其关键的抓手是知识结论、规律是怎么被认知的，要引导学生像学科专家们那样思考问题，形成学科思维，从而发展化学学科核心素养。

二是要充分理解知识学习的价值、意义，并通过真实的情境载体予以表达，丰富教师的学科教学思维。教师精心创设有价值的真实情境线索（主题），凸显知识的多重属性，这有利于学生全身心参与，获得有意义的学习过程，即走向深度学习。

三是要注重知识在复杂情境中的迁移与应用。教学中引导学生在真实复杂的情境中能关联知识、迁移知识，甚至创造知识，走向真正促进学生成长的学习，走向为思维而教、为素养而学的教学。

參考文献：

[1]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.

[2]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2020： 76.

[3]陈进前. 关注知识属性促进深度教学[J]. 中学化学教学参考， 2020， （12）： 1～6.

[4]郑长龙. 化学学科理解与“素养为本”的化学课堂教学[J]. 课程·教材·教法， 2019， （9）： 120～125.