例談化學(xué)學(xué)科知識(shí)的教學(xué)理解

汪定用

摘要：對化學(xué)學(xué)科知識(shí)的教學(xué)理解是科學(xué)素養(yǎng)具體落實(shí)在化學(xué)課堂的前提基礎(chǔ)。化學(xué)學(xué)科知識(shí)的教學(xué)理解包括對知識(shí)的本身是什么和具有什么教育價(jià)值及教到什么程度的理解。從初中化學(xué)的角度，結(jié)合具體教學(xué)案例，提出形成化學(xué)學(xué)科知識(shí)理解的策略途徑。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué);科學(xué)素養(yǎng);學(xué)科知識(shí);教學(xué)理解

文章編號(hào)：1008-0546（2019）12-0002-03 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.001

2019年《中共中央國務(wù)院關(guān)于深化教育教學(xué)改革全面提高義務(wù)教育質(zhì)量的意見》中，在“堅(jiān)持五育并舉，全面發(fā)展素質(zhì)教育”中提出，要充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，引導(dǎo)教師深入理解學(xué)科特點(diǎn)、知識(shí)結(jié)構(gòu)、思想方法，科學(xué)把握學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，上好每一堂課。以素養(yǎng)為本的教育價(jià)值取向的背景下，初中化學(xué)教學(xué)則需要在啟蒙性和基礎(chǔ)性層次上發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。新時(shí)代新要求對初中化學(xué)教師提出了新的挑戰(zhàn)，諸如對化學(xué)學(xué)科知識(shí)的教學(xué)理解，教學(xué)內(nèi)容的整體把握，教學(xué)目標(biāo)的重新定位以及教學(xué)情境、活動(dòng)與評價(jià)的恰當(dāng)設(shè)計(jì)等等。

這些挑戰(zhàn)中最為基礎(chǔ)也是最為重要的是對學(xué)科知識(shí)的教學(xué)理解，即知識(shí)本身是什么，具有什么教育價(jià)值和應(yīng)教到什么程度等。前者是對知識(shí)本體內(nèi)涵的理解，后兩者是對知識(shí)教學(xué)內(nèi)涵的理解。只有對學(xué)科知識(shí)的本體內(nèi)涵和學(xué)科知識(shí)的教學(xué)內(nèi)涵有了準(zhǔn)確把握，才有可能有效落實(shí)化學(xué)學(xué)科育人的目標(biāo)。

一、知識(shí)本體內(nèi)涵的理解

學(xué)科知識(shí)是學(xué)科教學(xué)最顯性的內(nèi)容，對學(xué)科知識(shí)本體內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)決定了教學(xué)的品質(zhì)。例如，人教社2012版九年級化學(xué)教材中“分子和原子”中微粒及微粒性質(zhì)，教師首先要厘清它是屬于什么性質(zhì)和什么范疇的知識(shí)。對這部分的教學(xué)，常見有兩種不良傾向，一是教學(xué)中呈現(xiàn)很多生活事例或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象，但是不能引導(dǎo)學(xué)生穿透事例或現(xiàn)象去窺見微觀奧秘，教學(xué)停留在宏觀事實(shí)層面上;另一種傾向是教學(xué)中偏重微觀結(jié)論的應(yīng)用，輕視微觀結(jié)論的形成，教學(xué)卡在結(jié)論應(yīng)用上，這兩種不良傾向的實(shí)質(zhì)在于缺乏對知識(shí)本體內(nèi)涵的把握。“分子和原子”中微粒和微粒性質(zhì)不是一般性的知識(shí)，是人類經(jīng)歷古希臘的“質(zhì)點(diǎn)”，中國古代的“端”，近代科學(xué)家在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的“原子一分子論”到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)獲得的分子、原子圖像等一系列求索求證歷程而逐漸形成的對世界的認(rèn)識(shí)，它是屬于觀念性的知識(shí)。所謂觀念是人們對基本問題概括的、綜合的和總結(jié)性的看法或認(rèn)識(shí)，而這個(gè)看法或認(rèn)識(shí)，是需要通過教學(xué)建構(gòu)而確信的，不是通過教學(xué)告訴或練習(xí)鞏固出來的。據(jù)此，本課題的教學(xué)要在宏觀情境中進(jìn)入微觀想象，在證據(jù)推理中批判性建構(gòu)模型認(rèn)知，在宏觀現(xiàn)象的微觀解釋中形成微觀理解，從而初步確立微粒觀念。

對學(xué)科知識(shí)本體內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)過程其實(shí)就是教師對學(xué)科和教材深度理解的過程，在實(shí)踐中可以從以下兩個(gè)角度來進(jìn)行。

1.在科學(xué)史的品讀中理解

科學(xué)史是科學(xué)知識(shí)發(fā)展的歷史情境，訴說著知識(shí)本體內(nèi)涵的故事。例如質(zhì)量守恒定律，其發(fā)現(xiàn)過程經(jīng)歷了古代煉金實(shí)踐中人們的定量化傾向，十七世紀(jì)醫(yī)藥化學(xué)家海爾蒙特“柳樹實(shí)驗(yàn)”所建立的一個(gè)重要假設(shè)，即物質(zhì)在化學(xué)變化過程中既不能被創(chuàng)造、又不能被消滅的樸素唯物論的物質(zhì)觀，1774年法國化學(xué)家拉瓦錫重復(fù)普利斯特里氧化汞加熱分解實(shí)驗(yàn)建立了質(zhì)量守恒定律，20世紀(jì)初，精密計(jì)量儀器的出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后質(zhì)量變化小于千分之一，質(zhì)量守恒定律得以公認(rèn)等。從以上科學(xué)史不難發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律是實(shí)驗(yàn)性定律，是人們在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出和發(fā)展起來的，最后還要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)的，是一個(gè)充滿著坎坷又極富科學(xué)精神的偉大發(fā)現(xiàn)，而不是在教學(xué)進(jìn)程背景中學(xué)生以為的“既然前面學(xué)過化學(xué)變化中原子種類和個(gè)數(shù)不變，所以質(zhì)量當(dāng)然守恒”這么簡單（其實(shí)，科學(xué)原子論觀點(diǎn)在十九世紀(jì)才提出）;質(zhì)量守恒定律還是化學(xué)計(jì)量性定律，是定量研究化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ);質(zhì)量守恒定律是在面對諸多不等現(xiàn)象中構(gòu)建的守恒思想模型，是一個(gè)應(yīng)用型定律;質(zhì)量守恒定律是在化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域中的守恒，而不是核反應(yīng)領(lǐng)域中的質(zhì)能守恒，質(zhì)量守恒定律存在邊界。認(rèn)識(shí)質(zhì)量守恒定律的這些本體內(nèi)涵，教學(xué)中就可以注入求真的科學(xué)精神，就可以讓學(xué)生體會(huì)守恒是化學(xué)方程式計(jì)量中的靈魂，就可以讓學(xué)生看清變化前后增重或減輕的本質(zhì)，這些都是濃厚的學(xué)科素養(yǎng)。

每一個(gè)化學(xué)知識(shí)都有其來龍去脈，都有一個(gè)背景知識(shí)，尤其是初中化學(xué)中的學(xué)科知識(shí)，在老師眼里可能很平常，對于學(xué)生而言卻是科學(xué)思想或方法的啟蒙，教師要了解知識(shí)形成的科學(xué)史，特別是重要的觀念性概念形成的科學(xué)史，以此把握這些知識(shí)的本體內(nèi)涵，給司空見慣的教學(xué)注入學(xué)科靈魂。

2.在教科書的悟讀中理解

人教社2012版九年級化學(xué)教科書第三單元“課題3元素”一節(jié)，開篇語為“世界上的萬物是由什么形成的？這是人類自古以來就不斷探索的問題。在人們認(rèn)識(shí)原子和原子的結(jié)構(gòu)之后，對組成萬物的基本物質(zhì)有了進(jìn)一步理解”。這一段很簡練的話語道出了元素的兩層涵義，一是組成世界萬物必定有其基本成分，這是人類一直探索的大問題，即元素，元就是“一”，基本之意，這是元素的本義，也是哲學(xué)層面的涵義;二是這個(gè)最基本的成分是從化學(xué)變化中不變的角度來定義的，又因?yàn)樵樱ɑ螂x子）是在化學(xué)變化中其種屬和個(gè)數(shù)不變的粒子，所以宏觀元素是從微觀原子的角度來定義的，又因?yàn)樵邮歉鶕?jù)原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)來分類的，故“元素是質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）相同的一類原子的總稱”，這是元素化學(xué)定義的由來，也是化學(xué)元素的由來。這一段開篇語實(shí)際上為抽象的元素教學(xué)展現(xiàn)了一個(gè)由哲學(xué)本義到化學(xué)定義的一個(gè)認(rèn)知發(fā)展脈絡(luò)，為教學(xué)中形成“化學(xué)變化中元素不變”的觀念起到了一個(gè)提綱挈領(lǐng)的作用。

再如在人教社2012版本單元“課題2原子的結(jié)構(gòu)”教材開篇語“原子的體積很小。如果將一個(gè)原子跟一個(gè)兵乓球相比，就相當(dāng)于將一個(gè)兵乓球跟地球相比。原子之間能夠結(jié)合成分子的奧秘，正是人們在研究這小小的原子的結(jié)構(gòu)時(shí)才逐步揭示出來的”。這一段話一方面生動(dòng)地描繪了原子之微，另一方面揭示了原子組成的學(xué)科價(jià)值，即通過認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)來理解分子中原子的結(jié)合力及空間分布等，使微粒知識(shí)學(xué)習(xí)充滿了神秘和好奇，把學(xué)生帶人不斷深入的學(xué)科領(lǐng)域和認(rèn)知領(lǐng)域。

其實(shí)，不管什么版本的初中化學(xué)教材都集學(xué)科專家的智慧大成，都是學(xué)科知識(shí)的經(jīng)典呈現(xiàn)，特別是在章節(jié)標(biāo)題、開篇語和結(jié)語上往往畫龍點(diǎn)睛地揭示了知識(shí)的本體內(nèi)涵，需要教師用初教者和初學(xué)者的心來悟讀，為教學(xué)注入智慧。

二、知識(shí)教學(xué)內(nèi)涵的理解

仍以上述“分子和原子”中微粒及微粒性質(zhì)的知識(shí)為例，在教學(xué)視域下，除了認(rèn)識(shí)微粒及性質(zhì)是觀念性知識(shí)以外，還要厘清該知識(shí)在學(xué)科教學(xué)中的價(jià)值及其當(dāng)前的教學(xué)定位，這就是知識(shí)的教學(xué)內(nèi)涵。對宏觀辨識(shí)結(jié)果從微觀角度分析解釋，從而實(shí)現(xiàn)對物質(zhì)性質(zhì)與轉(zhuǎn)化的本質(zhì)認(rèn)識(shí)，是化學(xué)學(xué)科的重要特征。形成宏微結(jié)合的學(xué)科思維，一方面可以幫助學(xué)生對客觀世界有更清晰、更深刻的認(rèn)識(shí)理解;另一方面也是培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)、從具體到抽象的思維方式，是化學(xué)學(xué)科育人的重要體現(xiàn)?？梢?，微粒及微粒性質(zhì)的知識(shí)在學(xué)科教學(xué)中具有重要的地位，屬于核心概念的知識(shí)。另一方面，微粒及微粒性質(zhì)的知識(shí)是初中化學(xué)微觀領(lǐng)域第一課時(shí)中的教學(xué)內(nèi)容，是學(xué)生形成微粒觀的首次學(xué)科啟蒙，所以該知識(shí)是進(jìn)入分子、原子等核心概念的總序，是形成微觀認(rèn)識(shí)之門，從啟蒙性到基礎(chǔ)性是由知識(shí)發(fā)展到觀念的基本教學(xué)定位，不能盲目拔高。

理解知識(shí)教學(xué)的內(nèi)涵是由多方面的途徑和綜合性的方法達(dá)成。比如對課程標(biāo)準(zhǔn)和教材的解讀，學(xué)情和教學(xué)資源的分析等，這里側(cè)重論及如何在核心素養(yǎng)的視閾中和在學(xué)習(xí)進(jìn)階的進(jìn)程中理解知識(shí)的教學(xué)內(nèi)涵。

1.在化學(xué)核心素養(yǎng)的視閾中理解

人教版九年級化學(xué)第五單元“課題2如何正確書寫化學(xué)方程式”，該課題從知識(shí)教學(xué)的顯性呈現(xiàn)來看是書寫化學(xué)方程式的技能教學(xué)，但是從科學(xué)素養(yǎng)角度來看，蘊(yùn)含豐富的學(xué)科核心素養(yǎng)。一方面化學(xué)方程式的涵義包括質(zhì)和量兩個(gè)方面，再加上化學(xué)方程式符號(hào)本身，化學(xué)方程式具有“宏、微、符”三重表征的屬性，是“宏觀辨識(shí)與微觀探析”素養(yǎng)層面中的重要內(nèi)容之一。研究表明，部分學(xué)生將化學(xué)式、化學(xué)方程式寫錯(cuò)的原因不單純是記憶能力，而是對微觀粒子理解的問題;另一方面化學(xué)方程式的書寫技能中包括對具體化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)、條件等關(guān)于化學(xué)反應(yīng)基本信息的獲取，是建立化學(xué)反應(yīng)認(rèn)知模型的過程，配平的過程是深刻理解化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒源于反應(yīng)中“原子守恒”的過程，是手、腦并用的一場深刻實(shí)踐活動(dòng)，所以化學(xué)方程式書寫的教學(xué)不是簡單的技能教學(xué)，而是科學(xué)素養(yǎng)引領(lǐng)下的具有符號(hào)思維特點(diǎn)的綜合性化學(xué)用語的技能教學(xué)。據(jù)此教學(xué)可以分三個(gè)層次展開：一是學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下循序漸進(jìn)地認(rèn)識(shí)元素符號(hào)、化學(xué)式和化學(xué)方程式，建立“符號(hào)、宏觀、微觀”三大表征系統(tǒng);二是在師生、生生互相練習(xí)的積極氛圍中學(xué)習(xí)化學(xué)方程式書寫，探究類似代數(shù)方程兩邊的“原子”符號(hào)的等量守恒;三是在真實(shí)的化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)情境中思考化學(xué)方程式書寫，利用化學(xué)方程式建立起物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀及質(zhì)量守恒觀，以宏微結(jié)合的方式促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)方程式的深刻理解。

高中課程指出化學(xué)核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”。初中課程標(biāo)準(zhǔn)中，包括“科學(xué)探究”“身邊的化學(xué)物質(zhì)”“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”“物質(zhì)的化學(xué)變化”“化學(xué)與社會(huì)發(fā)展”五個(gè)內(nèi)容主題。這五個(gè)內(nèi)容主題與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)相呼應(yīng)，例如“身邊的化學(xué)物質(zhì)”和“物質(zhì)的化學(xué)變化”主題涉及的具體物質(zhì)信息、物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系、物質(zhì)變化現(xiàn)象等是宏觀辨識(shí)的內(nèi)容，再如“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”主題是微觀探析素養(yǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，基于微粒觀構(gòu)成認(rèn)識(shí)物質(zhì)變化的本質(zhì)、解釋物質(zhì)性質(zhì)、分析化學(xué)現(xiàn)象是宏觀辨識(shí)與微觀探析的統(tǒng)一。所以對化學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及其與初中化學(xué)內(nèi)容主題的關(guān)聯(lián)性認(rèn)識(shí)，是認(rèn)識(shí)具體學(xué)科知識(shí)教學(xué)內(nèi)涵的上位理解。

2.在學(xué)習(xí)進(jìn)階的進(jìn)程中理解

核心概念是學(xué)科核心知識(shí)，對核心概念的教學(xué)還要從學(xué)習(xí)進(jìn)階的角度來把握其教學(xué)內(nèi)涵。就核心概念而言，學(xué)習(xí)進(jìn)階是對不同學(xué)段學(xué)習(xí)同一核心概念時(shí)所遵循的連貫的、典型的思維路徑的描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念系列。該定義對核心概念的教學(xué)“范圍和大小”作出了長程性的要求，即知識(shí)學(xué)習(xí)的延續(xù)性、完整性及復(fù)雜性的要求，即核心概念應(yīng)能隨著學(xué)習(xí)的深入抵達(dá)學(xué)科觀念、思想和方法的核心要義。

以初中化學(xué)中“元素”為例，元素是化學(xué)學(xué)科的核心概念，化學(xué)學(xué)科大廈的第一塊基石。就人教社2012版九年級化學(xué)教科書編排而言，元素“行進(jìn)身影”大體為：元素的涵義及存在——元素與物質(zhì)的組成、物質(zhì)的分類——元素與化學(xué)變化——碳及其氧化物、金屬、酸堿鹽等具體物質(zhì)及變化中的元素——元素與生活等，具有由專題呈示到分散呈示，由抽象呈現(xiàn)到具體呈現(xiàn)的特點(diǎn)，其背后是不斷豐富著的元素認(rèn)識(shí)發(fā)展過程，富有學(xué)習(xí)進(jìn)階的意涵?；谶@樣的認(rèn)識(shí)，在初中化學(xué)學(xué)習(xí)的最后還可以以“初中化學(xué)中的元素”為題，上一堂總復(fù)習(xí)課，以此作為初中階段“元素”學(xué)習(xí)的最后進(jìn)階，也是一學(xué)年學(xué)習(xí)的完美收官，而這堂課的立意在于實(shí)現(xiàn)元素知識(shí)的系列化和深化元素觀念，并以此升華學(xué)生的學(xué)科認(rèn)識(shí)和學(xué)科情感。

學(xué)科知識(shí)的教學(xué)理解雖然分為本體內(nèi)涵的理解和教學(xué)內(nèi)涵的理解，但是實(shí)際中它們又是關(guān)聯(lián)和綜合著的，而且這些教學(xué)理解是在實(shí)踐中不斷深化的，也不斷演化為教師的學(xué)科教學(xué)智慧。