關(guān)于化學(xué)平衡學(xué)科理解的幾個問題

姜顯光 鄭長龍

摘要：?學(xué)科理解是科學(xué)教育研究者和一線教師面臨的重大挑戰(zhàn)和重要課題。關(guān)于化學(xué)平衡主題的價(jià)值和存在的問題目前在教育教學(xué)理論研究和實(shí)踐領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)成了共識，以科學(xué)認(rèn)識論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)并提出問題。通過對一位重點(diǎn)大學(xué)物理化學(xué)教授的訪談發(fā)現(xiàn)：?化學(xué)平衡的研究域得到拓展;化學(xué)平衡的特征認(rèn)識更明確;判斷化學(xué)平衡移動的視角更清晰。并得到了如下啟示：?學(xué)科理解問題的必要性和緊迫性;學(xué)科理解要兼顧深度和廣度;學(xué)科理解要兼顧理論和實(shí)踐;學(xué)科理解能拓展認(rèn)識視野。

關(guān)鍵詞：?化學(xué)平衡的本質(zhì)特征;?學(xué)科理解;?研究域;?認(rèn)識視角

文章編號：?10056629（2021）07008806

中圖分類號：?G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?B

近年來，學(xué)科理解問題備受科學(xué)教育領(lǐng)域的設(shè)計(jì)者、基礎(chǔ)教育教學(xué)領(lǐng)域的研究者的關(guān)注。當(dāng)前，我國基礎(chǔ)教育教學(xué)實(shí)踐中，對主題教學(xué)主要從課程視角、教學(xué)視角、學(xué)習(xí)視角展開。無論是何種視角，學(xué)科理解問題都是影響課堂教學(xué)質(zhì)量好壞的重要變數(shù)?！皩W(xué)科教學(xué)價(jià)值轉(zhuǎn)化”的缺失使得學(xué)科教學(xué)育人價(jià)值只能停留在紙面上[1]?；瘜W(xué)學(xué)科理解能力是化學(xué)教師核心素養(yǎng)之一，是從學(xué)科視角解決教什么的能力[2]。所謂學(xué)科理解能力，應(yīng)該理解什么？從什么視角理解？理解到什么程度？對這些問題的深入探討和分析，既有利于提高課堂教學(xué)的有效性，也具有重要的學(xué)科價(jià)值。

1?達(dá)成的共識

化學(xué)平衡主題的價(jià)值和存在的問題在教育教學(xué)研究和實(shí)踐中已達(dá)成共識：?第一，化學(xué)平衡主題是化學(xué)學(xué)科的重要主題，是“變化觀念與平衡思想”培育的主要載體;第二，化學(xué)平衡概念抽象，理解難度較大;第三，教師難以把握化學(xué)平衡的本質(zhì);第四，學(xué)生學(xué)習(xí)時迷思概念覆蓋面廣。

2?問題的提出

第一，為什么理解？這是科學(xué)實(shí)踐論問題，理解、認(rèn)識的最終目的是指導(dǎo)實(shí)踐。學(xué)科理解是對學(xué)科知識的再認(rèn)識，直接目的是指導(dǎo)一線教學(xué)實(shí)踐和教育教學(xué)研究，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂落地。

第二，理解什么？主要針對“學(xué)科知識及其思維方式和方法”，屬于科學(xué)認(rèn)識論范疇。

第三，理解到什么程度？這是科學(xué)本體論問題。學(xué)科理解是基于學(xué)科主題，抽提學(xué)科概念的認(rèn)識視角和認(rèn)識思路。

第四，如何理解？這是科學(xué)方法論問題。站在不同的角度，對學(xué)科知識的理解是不同的。但最終需要站在輔助一線教學(xué)和進(jìn)行科學(xué)教育研究的視角進(jìn)行學(xué)科理解。

3?訪談資料獲得

本研究采用半結(jié)構(gòu)訪談的形式。訪談對象是一位國內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)物理化學(xué)學(xué)科資深教授。訪談前圍繞化學(xué)平衡主題，設(shè)計(jì)了幾個問題維度，包括化學(xué)平衡的研究域、如何理解可逆反應(yīng)、化學(xué)平衡本質(zhì)、圖像表達(dá)、化學(xué)平衡的調(diào)控、建立、宏觀可逆、雙向自發(fā)等方面。在訪談過程中隨著討論的深入，有些問題做了一定的調(diào)整。

2016年10月，出于課題組研究需要，課題組預(yù)先對一線教師進(jìn)行了集體訪談，了解了一線教師在化學(xué)平衡主題教學(xué)過程中的困擾以及他們迫切需要解決的問題。結(jié)合課題組科研實(shí)際，與W老師進(jìn)行了預(yù)約。訪談在L省D市某賓館進(jìn)行，時間接近4個小時。文本化后對材料中的人名、地名、學(xué)校等作了匿名處理，并對部分詞句在保留原意的基礎(chǔ)上進(jìn)行了微調(diào)。

訪談對象W教授生于1958年，博士學(xué)位、博士生導(dǎo)師，具有多年大學(xué)物理化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文，出版了多部學(xué)術(shù)著作。

4?訪談研究發(fā)現(xiàn)

4.1?理解研究域

根據(jù)訪談的預(yù)設(shè)維度，化學(xué)平衡的研究域是其中一個維度。在化學(xué)平衡教學(xué)中，教師引課多以過飽和溶液為例。但是食鹽溶解于水、蔗糖溶解于水是否屬于化學(xué)平衡問題？這樣的引課是否恰當(dāng)？一線教師對此并不確定。

4.1.1?破壞分子內(nèi)作用力（涉及電子轉(zhuǎn)移或電子對偏移）

溶解平衡（如食鹽溶解于水達(dá)到過飽和狀態(tài)）是不是屬于化學(xué)平衡的研究范疇？

第一，涉及化學(xué)鍵的斷裂和形成就屬于化學(xué)問題。

W：?關(guān)于溶解平衡屬不屬于化學(xué)平衡？我認(rèn)為屬于化學(xué)平衡，可從兩點(diǎn)上分析。第一點(diǎn)，從化學(xué)概念上看，化學(xué)的研究領(lǐng)域不外乎是電子的得失、共用等。我現(xiàn)在用的是經(jīng)典理論，不用近代理論。涉及到化學(xué)鍵，包括金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵以及配位鍵。只要涉及到鍵的斷裂就涉及到電子的重新分配問題，比如說電解質(zhì)在溶液中解離形成陽離子和陰離子。但如果說溫度高在氣態(tài)的解離就存在一個異裂和均裂的問題，其中均裂就產(chǎn)生自由基。所以無論在哪種情況下，只要涉及化學(xué)鍵的形成和斷裂，涉及到這個宏觀的平衡就應(yīng)該屬于化學(xué)平衡。

第二，符合化學(xué)平衡規(guī)律。

W：?宏觀的化學(xué)平衡原理都能指導(dǎo)它。一般的化學(xué)反應(yīng)平衡、沉淀平衡、絡(luò)合解離平衡，以及一般的溶解，它都符合總的化學(xué)平衡規(guī)律。那應(yīng)該就屬于化學(xué)平衡。

W：?它屬于化學(xué)過程，但這個化學(xué)過程需要進(jìn)一步解釋，所以還不如一步到位，只要涉及到電子得失的平衡都屬于化學(xué)平衡。

4.1.2?破壞分子間作用力的溶解（即不涉及電子轉(zhuǎn)移或電子對偏移）

溶解包括電解質(zhì)溶解和非電解質(zhì)溶解，非電解質(zhì)溶解，如O2溶解于水，固態(tài)物質(zhì)溶解于液態(tài)物質(zhì)，有機(jī)物溶解等，屬于化學(xué)平衡嗎？

W：?這一塊不涉及電子的轉(zhuǎn)移問題，但這涉及到它原來存在形態(tài)的事兒。所說的有機(jī)物溶解，以及氧氣的溶解，從物理化學(xué)這個學(xué)科來看，我仍然把它列為化學(xué)平衡。

第一，理想液態(tài)混合物。

W：?我們先從液態(tài)去談，液態(tài)分為溶液和混合物。將兩種結(jié)構(gòu)相差比較大的物質(zhì)混合稱為溶液，將物質(zhì)結(jié)構(gòu)相近的兩種物質(zhì)混合所得的稱為液態(tài)混合物。液態(tài)混合物又分為理想液態(tài)混合物和實(shí)際液態(tài)混合物。其中符合拉烏爾定律的稱為理想液態(tài)混合物，它的表現(xiàn)是兩種性質(zhì)相近、體積相近的物質(zhì)混合，總體積等于兩種物質(zhì)體積之和。它的本質(zhì)是在液態(tài)混合物中兩種原子或分子是隨機(jī)分布的，沒有任何趨向性。

第二，實(shí)際液態(tài)混合物。

W：?如果有趨向性，就說明兩種物質(zhì)是有差別的，在混合時就會產(chǎn)生焓變。例如，如果a和b的作用比b和b的作用更強(qiáng)，那么當(dāng)混合時就會放出熱量，這就是實(shí)際液態(tài)混合物。然而，實(shí)際上a和b不可能沒有差別，所以將a和b混合溶解時必然會產(chǎn)生焓變，有焓變那么就應(yīng)該屬于化學(xué)。

W：?接下來說O2，它不像CO2溶于水。我們可以認(rèn)為O2原本沒有分子間作用力，但當(dāng)它溶于水的時候就有了分子間作用力。在19世紀(jì)中葉，在描述溶解的時候有一個亨利定律，有一個平衡常數(shù)，這個平衡常數(shù)和溫度有關(guān)系。所以這一塊我仍然傾向于認(rèn)為它屬于化學(xué)平衡。

從化學(xué)學(xué)科上，對此問題給予回答，將把基礎(chǔ)教育教學(xué)中與化學(xué)物質(zhì)有關(guān)的化學(xué)過程平衡都納入到化學(xué)平衡體系中，理論具有更大的包容性，增強(qiáng)化學(xué)平衡相關(guān)理論的解釋力。

4.2?理解可逆反應(yīng)

4.2.1?正、逆反應(yīng)雙向自發(fā)的宏觀體系是否存在

按照物理化學(xué)，一切宏觀的自發(fā)過程都是不可逆過程。化學(xué)平衡體系是宏觀熱力學(xué)體系，而且是可逆的，那么是否意味著雙向自發(fā)的宏觀體系是存在的呢？

W：?這有兩個問題。第一個，如果說A生成B的反應(yīng)是自發(fā)的，那么B生成A的反應(yīng)一定是非自發(fā)的;第二個，如果說A生成B的反應(yīng)是自發(fā)的，自發(fā)就不是平衡，但現(xiàn)在你卻和平衡套上了，但其實(shí)這兩個問題都不存在。為什么說不存在？我們說的平衡指的是宏觀上的平衡，而不能應(yīng)用到微觀上，宏觀是限制不了微觀的。平衡時，如果說A生成B的反應(yīng)是自發(fā)的，那么B生成A的反應(yīng)就一定是非自發(fā)的。這里的自發(fā)和非自發(fā)在概念理解上就已經(jīng)有了偏差，這個理解的偏差甚至是很多物化老師都存在的。在均相反應(yīng)中，沒有A一點(diǎn)不能生成B、?B一點(diǎn)不能生成A的情況。

第一，理論解釋。

W：?我們判斷所謂自發(fā)和非自發(fā)是從化學(xué)熱力學(xué)上計(jì)算出來的宏觀結(jié)果?；瘜W(xué)熱力學(xué)是宏觀的，它絕對解決不了微觀的問題。

第二，實(shí)例分析。

W：?均相反應(yīng)中，這個最低點(diǎn)的ξ既不能為0，也不能為1。有些均相反應(yīng)可以無限趨近1，但永遠(yuǎn)不能等于1;可以無限趨近于0，但永遠(yuǎn)不能等于0。我們知道氫的燃燒很劇烈，它的趨向很大，但也到不了1，不可能一點(diǎn)氫不剩。汽油燃燒也是如此，所以汽車尾氣里仍然還含有燃燒不完全的烴。我們再展開，說說均相反應(yīng)中的酸堿滴定，根據(jù)一定溫度下水的離子積，濃堿里也仍然還有質(zhì)子。

可逆反應(yīng)不是宏觀上的可逆，化學(xué)熱力學(xué)只預(yù)測宏觀態(tài)的走向，絕不預(yù)測微觀過程?？赡媸窃谖⒂^層面談問題。

4.2.2?理論、實(shí)驗(yàn)和科研實(shí)例解釋可逆反應(yīng)的存在

以合成氨為例，反應(yīng)平衡后體系里還有氮?dú)夂蜌錃?，那這氮?dú)夂蜌錃馐菦]有反應(yīng)掉的還是逆反應(yīng)過程中產(chǎn)生的呢？

第一，理論解釋：?化學(xué)勢。

W：?假如有個動物膜，它允許水分子通過，而不允許水合離子通過。在有這個膜的U型管中一邊加純水，一邊加氯化鈉水溶液，我在宏觀上預(yù)測純水的液面一定會下降，因?yàn)檫@邊化學(xué)勢低那邊化學(xué)勢高。但是，如果標(biāo)記溶液中的氧為O18，我并不能說純水中沒有含O18的水，其實(shí)兩邊的水分子是流動的，只是純水往溶液中跑的比溶液往純水中跑的多，造成宏觀上純水液面下降。這是從化學(xué)熱力學(xué)的角度看。

第二，實(shí)驗(yàn)解釋：?同位素示蹤。

W：?怎么證明平衡時體系中的反應(yīng)物是剩下的還是生成物轉(zhuǎn)化來的呢？我們可以用同位素方法，例如合成氨反應(yīng)，對氨氣中的氮進(jìn)行標(biāo)記，在最后體系中發(fā)現(xiàn)有含標(biāo)記的氮的氮?dú)?，這就可以證明有生成物轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物了。

第三，科研實(shí)例分析：?逆向思維研究問題。

W：?在研究催化劑中，當(dāng)正反應(yīng)進(jìn)行費(fèi)勁而逆反應(yīng)容易時，我們就選擇研究它的逆反應(yīng)。對逆反應(yīng)效果好的催化劑對正反應(yīng)也好，這種研究催化劑的方法在幾十年前就有了。

逆反應(yīng)真的存在嗎？學(xué)科專家對此問題的認(rèn)識既有理論依據(jù)，又有實(shí)驗(yàn)支撐，還有科研實(shí)例進(jìn)行佐證。

4.3?理解動態(tài)平衡

宏觀上已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，微觀正向和逆向不停地進(jìn)行。這是由對可逆反應(yīng)的解釋引申出對動態(tài)平衡的理解。

W：?剛才我說半透膜。再比如說化學(xué)吸附，那不就是表面反應(yīng)嗎？在這個條件下，宏觀的吸附量是一定的，處于平衡狀態(tài)。但是在微觀上，有一個分子剛吸上來了，一會又脫下去了，它是在不斷地進(jìn)行的，吸附就是反應(yīng)。吸附是正向的，脫附是逆向的。

化學(xué)熱力學(xué)只研究系統(tǒng)的宏觀趨勢，不研究微觀上如何變化。動態(tài)平衡問題屬于微觀問題。

4.4?理解本質(zhì)特征

化學(xué)平衡的五個特征（逆、等、動、定、變），哪個是其本質(zhì)特征？關(guān)于化學(xué)平衡的本質(zhì)特征問題，在與一線教師進(jìn)行交談過程中，基本上都提出速率相等是其本質(zhì)特征。但是都無法給予合理的解釋，這也給一線教師在教學(xué)過程中帶來了尷尬。

W：?正向和逆向速率相等是本質(zhì)。因?yàn)槟阌帽举|(zhì)解釋現(xiàn)象。

W：?含量相對不變是表面現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)是速率相等。

W：?動力學(xué)是研究本質(zhì)的。動力學(xué)分為宏觀動力學(xué)和微觀動力學(xué)。宏觀動力學(xué)研究速率隨濃度、溫度、催化劑如何變化。微觀動力學(xué)描述的是分子。

W：?我們假定一個基元反應(yīng)，這個基元反應(yīng)經(jīng)過一個過渡態(tài)A—B—C，?B和C之間鍵斷，那個A和B是鍵成，我們就用這個來說它的概率。A—B—C往左邊變成A和BC、往右邊變成AB和C的概率是相同的，所以正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)速率是相等的。

因此，中學(xué)所講的反應(yīng)速率是宏觀動力學(xué)中的速率，以基元反應(yīng)為例對此進(jìn)行了分析解釋。那么，能否用微觀動力學(xué)，即基于態(tài)態(tài)反應(yīng)予以解釋？

W：?態(tài)態(tài)反應(yīng)生成反應(yīng)物的概率就是速率。態(tài)態(tài)反應(yīng)生成反應(yīng)物概率和生成產(chǎn)物概率是相等的。

W：?我是研究催化劑的。因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)物吸附在催化劑表面上有一個吸附態(tài)，另外一個反應(yīng)物也有一個吸附態(tài)，這兩種吸附態(tài)之間的反應(yīng)，因?yàn)樗鼈兊哪芰慷荚诟叻逦恢蒙?，既可以向左，又可以向右，向左和向右的概率是相同的，這說明速率是相等的。

運(yùn)用化學(xué)動力學(xué)對化學(xué)平衡的本質(zhì)特征進(jìn)行解釋，在教學(xué)中遇到了問題。由于涉及基元反應(yīng)和態(tài)態(tài)反應(yīng)，兩個概念都是深入到學(xué)科內(nèi)的知識。在新一輪基礎(chǔ)教育教學(xué)改革中，基元反應(yīng)概念已經(jīng)寫入到課程標(biāo)準(zhǔn)中，為其合理解釋提供了基本理論保障。態(tài)態(tài)反應(yīng)涉及學(xué)科前沿的量子理論知識，教師和學(xué)生理解起來難度更大。

4.5?理解認(rèn)識視角

狀態(tài)函數(shù)有ΔG、?ΔA、?ΔS、?ΔH，哪些能成為判斷化學(xué)平衡移動方向的視角。在一線教學(xué)中，都是以高考為指向，而高考對此問題予以回避。因此在教學(xué)過程中，此內(nèi)容也就成了學(xué)生自學(xué)內(nèi)容。教學(xué)研究者和一線教師對此問題都存在著迷思概念。

4.5.1?ΔG、?ΔA是判斷化學(xué)平衡移動的能量視角

W：?能量降低是自發(fā)的。但什么是能量？能量用什么代表？現(xiàn)在我來回答，在定溫定壓下，能量就用G（吉布斯自由能）來代表，在定溫定容下，能量就用A（亥姆霍茲自由能）來代表。

4.5.2?ΔS是判斷化學(xué)反應(yīng)能否實(shí)現(xiàn)的視角

W：?ΔS能成為視角。ΔS解決能不能實(shí)現(xiàn)的問題。

W：?這里要提到一個概念——孤立體系，原來系統(tǒng)再加上原環(huán)境構(gòu)成的就是一個虛擬系統(tǒng)。系統(tǒng)熵變就是原系統(tǒng)熵變和原環(huán)境熵變加一起，這就是孤立系統(tǒng)的熵變了。孤立系統(tǒng)的熵變?nèi)绻∮诹愕贸鰜淼慕Y(jié)論是什么？就是我要論證的，原來的過程能實(shí)現(xiàn)，能實(shí)現(xiàn)并不見得是自發(fā)。

4.5.3?ΔH不是判斷化學(xué)平衡移動的視角

W：?能量在定溫定壓下是ΔG，定溫定容是ΔA。ΔH不代表能量，它只代表熱量。因?yàn)闊崃拷档屯瑫r，還有熵變發(fā)生，所以把它們合二為一，稱為吉布斯（自由能）。

對化學(xué)反應(yīng)能量的認(rèn)識，在一線教學(xué)中大多數(shù)都認(rèn)為是ΔH，即熱量。而熱量只是能量的一種形式。實(shí)際上，能量是由焓變、溫度、熵變綜合作用的結(jié)果。熵變作為認(rèn)識視角，解決了反應(yīng)能不能實(shí)現(xiàn)的問題。

5?討論與結(jié)論

5.1?拓展了化學(xué)平衡的研究域

學(xué)科認(rèn)為化學(xué)平衡的研究域是化學(xué)反應(yīng)平衡。通過對W教授的訪談，對于化學(xué)學(xué)科中常見的溶解平衡，如食鹽溶解平衡等這類破壞分子內(nèi)作用力的溶解過程被納入到了化學(xué)平衡的研究域。如氧氣、蔗糖等溶解于水，有機(jī)物溶解平衡等，這些在溶解過程中破壞分子間作用力，通過理想液態(tài)混合物和實(shí)際液態(tài)混合物的溶解過程分析，在很大程度上也可被納入到化學(xué)平衡的研究域。

5.2?明確了化學(xué)平衡的特征認(rèn)識

經(jīng)W教授分析，對化學(xué)平衡體系的可逆反應(yīng)、動態(tài)平衡、本質(zhì)特征的認(rèn)識更加明確了。

化學(xué)平衡是熱力學(xué)宏觀平衡體系，這對可逆反應(yīng)和動態(tài)平衡的理解造成了困擾。W教授認(rèn)為這兩個特征都是化學(xué)平衡的微觀特征，并通過理論和實(shí)例對此作了分析論證。對宏觀體系雙向自發(fā)性不可能存在的問題也作了論證。通過理論、實(shí)驗(yàn)和科研逆向思維三個角度分析了逆反應(yīng)是真實(shí)存在的。

通過與W教授討論，分別從宏觀動力學(xué)和微觀動力學(xué)兩個不同理論出發(fā)，對基元反應(yīng)的過渡態(tài)和態(tài)態(tài)反應(yīng)進(jìn)行分析，最終以“概率”為契合點(diǎn)，合二為一進(jìn)行了解釋，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率是化學(xué)平衡的本質(zhì)特征。

5.3?清晰了判斷化學(xué)平衡移動的視角

判斷化學(xué)平衡移動的視角是能量，等溫等壓條件下，能量就用G（吉布斯自由能）來代表，在定溫定容下，能量就用A（亥姆霍茲自由能）來表示。而G的構(gòu)成不僅有焓變，還包括熵變（系統(tǒng)熵變和環(huán)境熵變之和）。

判斷化學(xué)平衡移動能不能實(shí)現(xiàn)的視角是熵變。

焓變僅代表化學(xué)反應(yīng)過程中的熱量，這只是能量的一個樣態(tài)，因此不能作為判斷化學(xué)平衡移動的視角。

6?啟示與建議

以化學(xué)平衡主題為依托，通過對一線教師的集體訪談和W教授的專訪，結(jié)合課題組的科研實(shí)際，對學(xué)科理解得出如下啟示和建議。

6.1?學(xué)科理解的必要性和緊迫性

第一，學(xué)科理解的必要性。

學(xué)科理解是一線教師的迫切需求。通過對部分一線教師訪談發(fā)現(xiàn)：?在教學(xué)過程中，多從課程視角、教學(xué)視角、學(xué)習(xí)視角展開，對知識的理解流于表面，不敢深入學(xué)科;有的一線教師對化學(xué)平衡理解知其然，不知其所以然，這直接導(dǎo)致這些教師經(jīng)?；卮鸩簧蠈W(xué)生的問題。結(jié)合對W教授的訪談，發(fā)現(xiàn)教師關(guān)于化學(xué)平衡主題存在大量的迷思概念，這將給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來困擾。

第二，學(xué)科理解的緊迫性。

學(xué)科理解是學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中落地的基礎(chǔ)。學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展是新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的主旨，其關(guān)鍵是如何將知識轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)，即將所學(xué)知識作為未來新知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。教師學(xué)科理解水平直接決定其是否有能力在課堂上落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)。沒有學(xué)科理解作為支撐的課堂教學(xué)，學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)就是無根之木、無源之水。

6.2?學(xué)科理解要兼顧深度和廣度

不同人站在各自的立場上，根據(jù)不同的需求和不同的理解水平，對學(xué)科理解有不同的認(rèn)識。因此學(xué)科理解問題不是一個人或者一類人就能夠解決的。應(yīng)該是有學(xué)科專家、學(xué)科教育專家、一線教師三者組成的學(xué)術(shù)共同體，以此實(shí)現(xiàn)對學(xué)科理解“度”的把握。通過對一線教師的訪談發(fā)現(xiàn)，他們迫切需要解決教學(xué)實(shí)踐中的問題，如何能夠深入淺出地把知識呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生能夠更好地理解和掌握所學(xué)的知識;對W教授的訪談結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)科專家的學(xué)科理解往往是站在學(xué)科視角，有時理論過于深奧，這對于一線教師和學(xué)生來說是無法理解的，這顯然也不是一線教師所需要的。學(xué)科理解需要把理論性、抽象性較強(qiáng)的知識在不改變知識“原味”的基礎(chǔ)上，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、通俗化和簡單化處理;科學(xué)教育研究者是站在教育教學(xué)研究的視角進(jìn)行學(xué)科理解的。根據(jù)不同的人的不同需要，把三者的需求加以契合，找到最佳契合點(diǎn)，也就是我們要的——兼顧深度和廣度。

6.3?學(xué)科理解要兼顧理論和實(shí)踐

學(xué)科理解切入點(diǎn)很多，如何能夠做到有說服力？通過對W教授的訪談發(fā)現(xiàn)，學(xué)科理解既要有理論支撐，同時也需要實(shí)踐佐證。如可逆反應(yīng)是否存在的論證，W教授從理論到實(shí)驗(yàn)，再到科研實(shí)例進(jìn)行了分析，雖然是站在學(xué)科視角，但通過不同角度給予理解，更具有說服力，也更容易理解。也就是說，學(xué)科理解既需要理論解釋，上升到理論高度，也必需有實(shí)例支撐，回到實(shí)踐中去。

6.4?學(xué)科理解能拓展認(rèn)識視野

學(xué)科理解是對知識的全面系統(tǒng)分析，從學(xué)科視角對此予以理解。這也涉及到諸多問題，可能引發(fā)其他知識的再認(rèn)識。

例如對化學(xué)鍵認(rèn)識的拓展問題不在預(yù)設(shè)維度內(nèi)，是隨著討論的深入而逐步加深的，如氧氣溶解于水屬于化學(xué)過程。為了能夠?qū)蓚€過程合二為一，即把非電解質(zhì)溶解平衡納入電解質(zhì)溶解平衡體系中。鄭長龍教授現(xiàn)場思考、生成、提出問題：?是否可以將化學(xué)鍵的概念進(jìn)行拓展？W教授對此結(jié)合實(shí)際進(jìn)行了分析。

W：?你把化學(xué)鍵概念進(jìn)行拓寬，那么剛剛的問題就都不是問題了。這是一個非常好的想法，但問題是阻力會非常大。大到什么程度呢？你將會顛覆專業(yè)人的認(rèn)識。

W：?可是如果往后推50年，我覺得還真有可能落到你這里。

進(jìn)一步追問：?如果只在原子間相互作用上理解化學(xué)相互作用，我認(rèn)為它包容性不夠。我們站在學(xué)科外面看，所以需求更加迫切。我現(xiàn)在就有這個需求，為什么現(xiàn)在化學(xué)就被化學(xué)鍵束縛住，僅僅局限于分子內(nèi)的相互作用？我們現(xiàn)在已經(jīng)有超分子了，為什么不能把化學(xué)相互作用的視域給打開，使我們的理論有更大的解釋力。

W教授對化學(xué)鍵拓展可能遇到的阻力和未來發(fā)展的可能性進(jìn)行了分析。

第一，可能遇到的阻力。

W：?現(xiàn)在專業(yè)上對化學(xué)鍵的認(rèn)識已經(jīng)根深蒂固了。專業(yè)上區(qū)分化學(xué)鍵和分子間作用力是根據(jù)它們的能量。專業(yè)人研究了很多液態(tài)物質(zhì)的蒸發(fā)焓，大概在幾到幾十焦每摩爾的數(shù)量級上，從而確定了分子間作用力的大小，而我們涉及鍵的斷裂和生成的化學(xué)反應(yīng)起碼在幾十千焦每摩爾的數(shù)量級上。根據(jù)能量的量級差別就可以區(qū)分原子間作用力和分子間作用力。在吸附上，靠分子間作用力的吸附是物理吸附，而靠原子間作用力的吸附是化學(xué)吸附。想要沖破專業(yè)人的這種認(rèn)識比較難，這就是將要遇到的阻力。

第二，未來發(fā)展的可能性。

W：?因?yàn)殛P(guān)于物理吸附，如果你窮追不舍地去探討，那就不得不回到微觀上看吸附到底是怎么發(fā)生的，這又可能不得不用到現(xiàn)代的一些有關(guān)電子的模型去解釋物理吸附。而一旦運(yùn)用這個電子的模型，物理吸附又是化學(xué)了。所以如果窮追不舍地問，最后肯定會有新的問題產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

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