基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)：邏輯、問題與發(fā)展路徑

摘要：化學(xué)學(xué)科理解是指對化學(xué)學(xué)科知識及其思維方式和方法的一種本原性和結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識?；趯W(xué)科理解實施化學(xué)教學(xué)不但有利于提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)效果，還有助于推動化學(xué)教學(xué)方式變革，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。我國當(dāng)前的化學(xué)教學(xué)，還存在著中學(xué)化學(xué)教師的學(xué)科理解水平不高、應(yīng)試化的考試評價體系影響和化學(xué)學(xué)科理解教學(xué)支撐體系不足等現(xiàn)實困境，以及由此導(dǎo)致的基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)實施效果不佳等問題。發(fā)展基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)應(yīng)遵循的路徑是：優(yōu)化教師教育體系，提升教師的學(xué)科理解水平；踐行課程改革理念，建立基于學(xué)科理解的教學(xué)評價制度；發(fā)展教學(xué)支撐體系，夯實化學(xué)學(xué)科理解的教學(xué)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：學(xué)科理解；化學(xué)教學(xué)；科學(xué)思維；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G427

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-8129（2025）02-0079-08

基金項目：重慶市高等教育教學(xué)改革研究項目“指向拔尖創(chuàng)新人才培育素養(yǎng)的教師教育課程探索與實踐”（243035），項目負(fù)責(zé)人：張軍；西南大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目“強師計劃背景下教師教育課程建設(shè)的數(shù)字化路徑與實踐”（2023JY009），項目負(fù)責(zé)人：張軍。

作者簡介：張軍，教育學(xué)博士，西南大學(xué)教師教育學(xué)院副教授。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）要求教師增進(jìn)化學(xué)學(xué)科理解，提升課堂教學(xué)能力，開展促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學(xué)。《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，化學(xué)學(xué)科理解是指教師對化學(xué)學(xué)科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識，它不僅僅是對化學(xué)知識的理解，還包括對具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的思維方式和方法的理解［1］。自《課程標(biāo)準(zhǔn)》頒布以來，基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)得到廣泛關(guān)注，相關(guān)研究聚焦于化學(xué)學(xué)科理解內(nèi)涵解讀、內(nèi)容體系建構(gòu)、價值探析、發(fā)展策略、教學(xué)研究以及教師化學(xué)學(xué)科理解現(xiàn)狀等熱點方面［2］。研究也發(fā)現(xiàn)基于學(xué)科理解的教學(xué)實施情況還不夠理想，相當(dāng)多的化學(xué)教師的學(xué)科理解水平不高，教師在知識價值、知識結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)、學(xué)科方法、學(xué)科特質(zhì)等方面的表現(xiàn)均存在不足［3］，基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)亟待發(fā)展。而已有研究對基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)的理論邏輯、現(xiàn)實問題等研究還不夠深入。為此，本研究以學(xué)科結(jié)構(gòu)理論和認(rèn)知發(fā)展理論為基礎(chǔ)，從化學(xué)學(xué)科理解的內(nèi)在邏輯出發(fā)，分析我國化學(xué)教學(xué)中存在的主要問題，探索基于學(xué)科理解實施化學(xué)教學(xué)的發(fā)展路徑。

一、基于學(xué)科理解實施化學(xué)教學(xué)的理論邏輯

分析基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)的理論邏輯，首先應(yīng)明確何為基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)。在化學(xué)學(xué)科理解的研究中，多數(shù)研究將學(xué)科理解的主體定為教師，認(rèn)為基于學(xué)科理解的教學(xué)就是教師具備學(xué)科理解素養(yǎng)之后開展教學(xué)［4］。而本研究認(rèn)為，單方面強調(diào)教師的學(xué)科理解還不夠全面，基于學(xué)科理解的教學(xué)還要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)，要以促進(jìn)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科理解作為教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生通過化學(xué)學(xué)習(xí)，形成化學(xué)知識、化學(xué)思維和方法的本原性和結(jié)構(gòu)化認(rèn)識，促使學(xué)生不但能夠表達(dá)所學(xué)知識，還能夠靈活地運用知識［5］。這是因為學(xué)科知識包含了人類對真善美的探索以及提出問題和解決問題的方式［6］。因此，本研究所指的基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)，是指教師在具備學(xué)科理解能力的基礎(chǔ)上，以發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科理解為目標(biāo)開展教學(xué)，實現(xiàn)學(xué)生對化學(xué)學(xué)科知識、思維方式和方法的本原性和結(jié)構(gòu)化認(rèn)識。這樣的教學(xué)符合學(xué)科知識結(jié)構(gòu)化和認(rèn)知發(fā)展理論的內(nèi)在規(guī)律，有助于提升化學(xué)學(xué)習(xí)效果，推動教學(xué)方式變革，提高學(xué)科育人質(zhì)量。

（一）基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)有助于提升化學(xué)教學(xué)效果

布魯納是認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論的先驅(qū)，他認(rèn)為學(xué)科知識中蘊含著結(jié)構(gòu)，在學(xué)習(xí)中學(xué)生應(yīng)該從各部分的意義和聯(lián)系出發(fā)掌握知識的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這樣的方式有助于學(xué)生掌握知識，實現(xiàn)知識的遷移和運用［7］?；趯W(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)，就是從化學(xué)知識的本源出發(fā)，全面剖析學(xué)科原理，讓學(xué)生建立起化學(xué)的本原性理解，形成結(jié)構(gòu)化的化學(xué)知識體系。這樣的方式可以促進(jìn)知識的有效遷移，降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，提升化學(xué)教與學(xué)的效果。例如，在化學(xué)平衡教學(xué)中，從化學(xué)平衡的本質(zhì)原理開展教學(xué)，學(xué)生掌握了化學(xué)平衡原理之后，就可以將平衡原理運用到電離平衡、水解平衡、溶解沉淀平衡等不同情境，由此實現(xiàn)知識的良性遷移，達(dá)到舉一反三的效果。又例如，在進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)教學(xué)時，帶領(lǐng)學(xué)生通過價層電子對互斥理論和雜化軌道理論分析分子結(jié)構(gòu)，學(xué)生掌握原理之后，就可以快速推斷出甲烷、二氧化碳、氨、乙烯、乙炔等各種分子結(jié)構(gòu)。反之，一些教師認(rèn)為從化學(xué)本質(zhì)原理出發(fā)開展教學(xué)費時費事，習(xí)慣于片段化的教學(xué)方式，試圖讓學(xué)生記住甲烷、二氧化碳、氨、乙烯等分子結(jié)構(gòu)。這些片段化的知識不但增加了學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，還難以遷移到新問題新情境，嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)效果。

（二）基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)有助于推動教學(xué)方式變革

新課程改革倡導(dǎo)的教學(xué)方式主要包括探究式學(xué)習(xí)、項目式學(xué)習(xí)等，這些教學(xué)方式強調(diào)學(xué)生的主體性和主動性，其根本目的是以學(xué)生主動探究的方式實現(xiàn)知識建構(gòu)?；趯W(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)，就是教師和學(xué)生一道探究真實情境中的學(xué)科問題，學(xué)生通過問題的解決實現(xiàn)學(xué)科本原理解，并在探究過程中感受化學(xué)知識的建構(gòu)過程，體會化學(xué)學(xué)科思想和方法，這樣的教學(xué)符合新課程改革要求。而這些以學(xué)生為主體的教學(xué)方式，需要教師具備較高的化學(xué)理解水平。研究發(fā)現(xiàn)，教師的學(xué)科理解影響著教學(xué)方式的選擇，教師的學(xué)科知識不足會影響到教學(xué)行為，進(jìn)而會影響學(xué)生學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果［8］。學(xué)科理解不足的教師不能關(guān)注到重要概念發(fā)展，不能有效和深入地引導(dǎo)學(xué)生提出問題并對學(xué)生問題做出有效的反饋，在教學(xué)過程中不能有效開展學(xué)生互動活動，導(dǎo)致教學(xué)手段單一。他們往往以單向的知識傳授為主，比如高中化學(xué)教學(xué)中教授氨氣催化氧化的反應(yīng)。

4NH3+5O2催化劑△4NO+6H2O

該反應(yīng)的產(chǎn)物為何是NO？而不是N2和NO2？這里面包含了化學(xué)反應(yīng)條件決定產(chǎn)物形式的原理：之所以不生成N2，是因為催化劑的選擇性；之所以產(chǎn)物是NO，而不是NO2，是因為在加熱條件下，NO很難轉(zhuǎn)化為NO2。相當(dāng)一批化學(xué)老師由于自身不理解該反應(yīng)的原理，在教學(xué)中就不會帶領(lǐng)學(xué)生從化學(xué)反應(yīng)原理的角度進(jìn)行分析，而是按照教材給出的方程式講授并讓學(xué)生記住。教學(xué)之后，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生會將產(chǎn)物錯誤地寫作N2或NO2。面對學(xué)生的錯誤，教師則歸咎于學(xué)生記憶不準(zhǔn)確，甚至一些教師認(rèn)為“學(xué)生思考就會出錯”。如果教師理解該反應(yīng)原理，就會以產(chǎn)物判斷為突破口，帶領(lǐng)學(xué)生逐步深入探究，使學(xué)生認(rèn)識到反應(yīng)條件的重要性，從而學(xué)會分析反應(yīng)產(chǎn)物的方法。因此，基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)，有助于將注重知識技能訓(xùn)練的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\用、創(chuàng)新知識的“真正的學(xué)習(xí)”［9］。

（三）基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)有助于提高學(xué)科育人質(zhì)量

化學(xué)教育作為科學(xué)教育的重要組成部分，承擔(dān)著提升國民整體科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的雙重任務(wù)。課堂作為實施教育活動的核心空間，對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)具有最直接且長遠(yuǎn)的影響作用［10］。教師在授課過程中對學(xué)生的創(chuàng)新傾向與舉措給予積極肯定和引導(dǎo)，并助力學(xué)生解決在探索創(chuàng)新路徑上面臨的挑戰(zhàn)，能夠有效提升學(xué)生的創(chuàng)新自信，促進(jìn)其創(chuàng)新思維的拓展與創(chuàng)新個性的成長［11］?；趯W(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)，可以通過學(xué)習(xí)化學(xué)史和探究性學(xué)習(xí)等方式，以及外顯知識的學(xué)科視角與思路，挖掘知識的學(xué)科功能［12］，并且從方法論層面幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)化學(xué)的思維方法，從實踐層面教會學(xué)生“知識結(jié)構(gòu)化”策略，從學(xué)科價值和社會價值層面幫助學(xué)生理解化學(xué)的價值［13］，讓學(xué)生正確認(rèn)識化學(xué)知識的建構(gòu)性、發(fā)展性特征，使其樹立良好的化學(xué)觀念，促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。在具體的教學(xué)中，從學(xué)科理解的視角出發(fā)，以真實的化學(xué)問題為基礎(chǔ)，開展合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生圍繞真實問題提出假設(shè)，開展探究，探尋解決問題方法。這樣的教學(xué)可以有效發(fā)揮學(xué)生的主動性，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

二、基于學(xué)科理解實施化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)實困境

基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)不但符合化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)要求，也是促進(jìn)人才培養(yǎng)的重要途徑，理應(yīng)成為化學(xué)教學(xué)常態(tài)。事實并非如此，由于當(dāng)前我國中學(xué)化學(xué)教師主要受知識本位教學(xué)的影響，中學(xué)化學(xué)教學(xué)仍然被講授和練習(xí)占據(jù)，不但較少開展真實問題的探究，就連《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求的化學(xué)實驗也難以保證，基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)實施效果還不夠理想。究其原因，主要體現(xiàn)在三個方面：一是教師的化學(xué)學(xué)科理解水平不高且發(fā)展意識不強；二是中學(xué)化學(xué)教學(xué)仍然受到應(yīng)試思維的影響和制約；三是基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)支持體系不夠完善。

（一）教師的化學(xué)學(xué)科理解水平不高且發(fā)展意識不強

教師是教學(xué)活動的設(shè)計者和引導(dǎo)者，要實施基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)，關(guān)鍵在于教師具備良好的化學(xué)知識結(jié)構(gòu)和化學(xué)學(xué)科思想。而對我國化學(xué)教學(xué)的實際情況分析發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)部分的中學(xué)化學(xué)教師的學(xué)科理解水平并不高，發(fā)展學(xué)科理解能力的意識也不強。在學(xué)科理解水平方面，很多教師并不能深入理解化學(xué)原理，也不能以科學(xué)發(fā)展的邏輯認(rèn)識化學(xué)思維和方法，沒有形成良好的化學(xué)觀念。他們在長期的教學(xué)實踐過程中，教學(xué)經(jīng)驗在不斷地增長，但是對所教學(xué)科內(nèi)容的理解和認(rèn)識可能會停滯不前，從而出現(xiàn)學(xué)科知識和學(xué)習(xí)能力退化的現(xiàn)象［14］。如在“化學(xué)反應(yīng)的方向”的內(nèi)容中，教學(xué)要求“能用焓變、熵變等概念簡單地說明化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向”，而研究發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)一部分化學(xué)教師對化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件和化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向存在認(rèn)知誤區(qū)，他們將“自發(fā)”與反應(yīng)的發(fā)生聯(lián)系起來，錯誤地認(rèn)為“只有自發(fā)的反應(yīng)才可以發(fā)生，只要自發(fā)的反應(yīng)就可以發(fā)生”，這是因為教師將反應(yīng)發(fā)生的條件和反應(yīng)進(jìn)行的方向混淆在一起［15］。同樣，筆者曾經(jīng)在多個場合向化學(xué)教師提問：可逆反應(yīng)向正反應(yīng)方向自發(fā)還是逆反應(yīng)方向自發(fā)？結(jié)果發(fā)現(xiàn)基本沒有老師能夠正確作答。由于老師自身對化學(xué)知識沒有深入理解，教學(xué)時就只能照本宣科，不但不能主動啟發(fā)學(xué)生思考，還會因為自己不了解而禁止學(xué)生思考，影響學(xué)生的化學(xué)學(xué)科理解。除了很多化學(xué)教師的學(xué)科理解水平不高之外，很多教師并沒有認(rèn)識到加強化學(xué)學(xué)科理解的重要性，他們在平時的學(xué)習(xí)中很少關(guān)注到化學(xué)學(xué)科知識，多聚焦于各類習(xí)題。很多化學(xué)教師閱讀的資料除了化學(xué)教科書，就是習(xí)題類的教輔資料，很少主動學(xué)習(xí)化學(xué)專業(yè)書籍、化學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)相關(guān)書籍，這樣的情況導(dǎo)致化學(xué)教師的學(xué)科理解難以發(fā)展。

（二）中學(xué)化學(xué)教學(xué)仍然受到應(yīng)試思維的影響和制約

化學(xué)教育的導(dǎo)向核心在于其評價體系，該體系對化學(xué)教學(xué)方法有著決定性影響。而在我國的教育評估體系中，高考占據(jù)著舉足輕重的地位。高考為典型的終結(jié)性評價，且采取紙筆測試，由此導(dǎo)致化學(xué)教學(xué)深受應(yīng)試化傾向影響。應(yīng)試化的思維不但影響了化學(xué)知識的正確理解，還嚴(yán)重影響了教師的教學(xué)方式。紙筆測試方式的評價形式，脫離了真實的化學(xué)實踐情境，甚至一些題目中出現(xiàn)錯誤情境，導(dǎo)向了錯誤的化學(xué)理解。比如，在化學(xué)平衡的考試題目中，曾經(jīng)出現(xiàn)了一類考查“等效平衡”的題目，通過假想的過程考查學(xué)生對化學(xué)平衡移動的理解［16］，看似考查學(xué)生思維，實為假想過程，并不是真實化學(xué)反應(yīng)過程，學(xué)習(xí)這樣的知識，不但增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，還影響學(xué)生對化學(xué)原理的真實理解。基于紙筆測試編制的理想化情境還很多，比如以下例題。

例題：向水中加入等物質(zhì)的量的Ag＋、Pb2＋、K＋、SO42－、NO3－、Cl－，用惰性電極電解該溶液，并收集兩極氣體產(chǎn)物，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比為：

A.35.5∶108 B.16∶207

C.108∶35.5 D.8∶1

例題“向水中加入等物質(zhì)的量的Ag＋、Pb2＋、K＋、SO42－、NO3－、Cl－”，直接理解就是分別取相等物質(zhì)的量的離子加到水中，而離子是不能單獨存在的，單獨添加的離子就是默認(rèn)了離子的獨立存在，與化學(xué)原理不符。學(xué)生長期接觸這樣的錯誤情景，就會導(dǎo)致錯誤的化學(xué)理解。

應(yīng)試化導(dǎo)向的教學(xué)除了會影響知識的理解以外，還嚴(yán)重影響著中學(xué)化學(xué)的教學(xué)方式。在高考體系下，教師為了讓學(xué)生在考試中取得高分，往往喜歡運用看起來簡潔高效的直接教學(xué)法與習(xí)題強化訓(xùn)練策略，旨在通過頻繁的練習(xí)來獲取優(yōu)異的考試成績。這樣的教學(xué)導(dǎo)向與當(dāng)前提倡的探究式學(xué)習(xí)、自主性學(xué)習(xí)有本質(zhì)沖突。這是因為教師發(fā)現(xiàn)，如果讓學(xué)生探究，不但費時，還可能得到與標(biāo)準(zhǔn)化答案不一致的結(jié)論。比如淀粉遇到碘水顯什么顏色？流行的標(biāo)準(zhǔn)答案為藍(lán)色，讓學(xué)生記住藍(lán)色是簡單有效的方式。而如果讓學(xué)生做實驗，得到的實驗現(xiàn)象可能是顯藍(lán)色，也可能是顯紫色。之所以如此，是因為淀粉自身的結(jié)構(gòu)影響了顯色反應(yīng)，實驗所用淀粉的結(jié)構(gòu)不一樣，實驗顯示出的顏色就不一樣，這本是真實的化學(xué)原理，但是這樣導(dǎo)致答案不夠“標(biāo)準(zhǔn)”，不利于標(biāo)準(zhǔn)化的考試。正是因為紙筆測試的標(biāo)準(zhǔn)答案與真實情境的沖突，出現(xiàn)了學(xué)生上化學(xué)實驗課而化學(xué)考試成績并沒有顯著提高的情況［17］。教師雖然在公開課上讓學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)和實驗探究，但平常教學(xué)卻很少讓學(xué)生探究和實驗。這也是很多教師在上完公開課后，還要進(jìn)行“補救”的原因。

（三）基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)支持體系不夠完善

基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)，不但要求教師具備良好的學(xué)科理解能力，還要求具有適宜的教學(xué)方式和真實的教學(xué)場景。隨著化學(xué)學(xué)科不斷發(fā)展，化學(xué)在生活生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用也日益豐富，無論是教師的學(xué)科理解，還是教學(xué)情境的引入，都需要得到學(xué)校之外的廣泛支撐力量。這些支撐力量包括教研體系、高等院校、科研部門和科技場館等構(gòu)成的支撐體系，能夠不斷革新化學(xué)教師的學(xué)科理解，提供合適的教學(xué)資源和情境。

當(dāng)前我國中小學(xué)和高校的聯(lián)系還不夠緊密，沒有形成深入課堂教學(xué)的互動機制。即使有不少高校參與中小學(xué)教師培訓(xùn)項目，但這些培訓(xùn)項目主要由教育學(xué)領(lǐng)域的教師承擔(dān)，很少有化學(xué)學(xué)科專家參與。也就是說，化學(xué)教師對于化學(xué)知識的認(rèn)識，實際上很難得到高校教師的支持，導(dǎo)致教師對化學(xué)學(xué)科理解能力難以更新和發(fā)展。同樣，科研機構(gòu)、高新企業(yè)和科技場館等與中小學(xué)協(xié)作不夠，導(dǎo)致化學(xué)教師對真實的化學(xué)了解不多，化學(xué)教學(xué)主要基于理想化的場景，與實際化學(xué)生產(chǎn)存在差異。比如溴單質(zhì)提取，實驗室一般會用CCl4作為萃取劑，萃取溴水中的溴單質(zhì)。由于缺乏對工業(yè)生產(chǎn)的了解，不少教師和學(xué)生認(rèn)為工業(yè)生產(chǎn)也采用同樣的方法，他們認(rèn)為工業(yè)上生產(chǎn)溴，是在海水中加入氯氣得到溴單質(zhì)的水溶液之后，用CCl4萃取得到溴的CCl4溶液，再蒸餾溴的CCl4溶液得到溴單質(zhì)。實際上，這樣的流程不但不符合環(huán)保和成本的要求，單單從化學(xué)原理來說也不合理。這是因為CCl4與溴單質(zhì)的沸點都比較低，很難通過蒸餾分離得到純凈的溴單質(zhì)。實際工業(yè)生產(chǎn)流程是得到較高濃度溴水后，直接蒸餾得到溴單質(zhì)與水的混合物，然后利用溴單質(zhì)在水中溶解度較小且密度大于水的性質(zhì)，使溴和水分層而實現(xiàn)分離。即使水分離不完全也沒有關(guān)系，剩下的水留在液溴中可以起到液封作用。從以上可以看出來，中小學(xué)教學(xué)由于和實際工業(yè)情境相隔離，影響了化學(xué)原理的認(rèn)識。為了促進(jìn)教師的學(xué)科理解，實現(xiàn)基于學(xué)科理解的教學(xué)，應(yīng)該打破學(xué)校界限，讓教師和學(xué)生接觸更真實的化學(xué)情境。實際上，科技場館、科學(xué)機構(gòu)的科學(xué)資源并沒有得到充分利用。薛二勇等人針對家校社協(xié)同開展科學(xué)教育的形勢進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研結(jié)果顯示，46.48%的受訪學(xué)生表示該學(xué)期從未參加過科技館組織的科普類活動，20%的受訪學(xué)生表示該學(xué)期只參加過1次科普類活動，66.03%的受訪教師表示科學(xué)資源未充分利用［18］。由此說明，應(yīng)該發(fā)展校內(nèi)外合作機制來促進(jìn)基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)。

三、基于學(xué)科理解實施化學(xué)教學(xué)的發(fā)展路徑

要發(fā)展基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)，應(yīng)該針對典型的制約問題采取針對性措施。具體從三方面入手。

（一）優(yōu)化教師教育體系，提升化學(xué)教師的學(xué)科理解水平

教師的學(xué)科理解水平對實施基于學(xué)科理解的化學(xué)教育具有決定性作用。教師的化學(xué)學(xué)科理解水平越高，就越能夠從化學(xué)知識的本原性理解出發(fā)開展教學(xué)設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生積極思考與探究，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)［19］。如果教師在其自身的學(xué)習(xí)生涯中，缺少系統(tǒng)整合知識、應(yīng)用知識和持續(xù)探究的經(jīng)歷，就會導(dǎo)致教師多數(shù)情況下只能充當(dāng)概念、定理、公式的“搬運工”，學(xué)生的大腦自然就成為知識的“集裝箱”［20］。要提高教師的化學(xué)學(xué)科理解水平，應(yīng)該從學(xué)科教師教育的邏輯出發(fā)［21］，優(yōu)化職前培養(yǎng)和職后培訓(xùn)的課程內(nèi)容和實施形式，發(fā)展教師學(xué)科理解能力［22］。

在化學(xué)教師職前培養(yǎng)課程中，應(yīng)從師范生的獨特性出發(fā)，在課程內(nèi)容和實施方面指向化學(xué)學(xué)科理解。師范生學(xué)習(xí)的目標(biāo)是成長為教師，與普通化學(xué)專業(yè)學(xué)生相比，針對師范生的教育更應(yīng)該圍繞化學(xué)學(xué)科理解開展。重點可以從三方面展開。一是要注重師范生的化學(xué)知識學(xué)習(xí)。在進(jìn)行化學(xué)知識教學(xué)時，不但要讓師范生學(xué)習(xí)化學(xué)知識，還應(yīng)該讓他們從化學(xué)知識的歷史發(fā)展邏輯出發(fā)把握不同階段知識的內(nèi)在聯(lián)系。并讓師范生結(jié)合中學(xué)教學(xué)需要，重點學(xué)習(xí)和深入研究學(xué)科核心概念，構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的知識體系。二是加強師范生化學(xué)學(xué)科思想和方法的養(yǎng)成。在進(jìn)行師范生培養(yǎng)時，應(yīng)該積極開設(shè)科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)史及化學(xué)前沿類課程，引導(dǎo)師范生從科學(xué)和哲學(xué)的角度來認(rèn)識化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，感受科學(xué)知識的發(fā)展過程，從而使師范生理解化學(xué)學(xué)科思想和方法。三是讓師范生參與科學(xué)研究。在教師教育課程實施時，培養(yǎng)單位要提供研究平臺，設(shè)置具體的研究問題，讓師范生開展科學(xué)研究，體會化學(xué)知識的創(chuàng)生過程，更本質(zhì)地理解化學(xué)知識的內(nèi)涵與發(fā)展邏輯。

發(fā)展教師的學(xué)科理解能力，尤其要重視教師的職后學(xué)習(xí)。這是因為學(xué)科理解具有過程性、發(fā)展性、差異性、個體性等特點，是持續(xù)伴隨一個人的終身而不斷發(fā)展和變化的［23］。要促進(jìn)教師的職后學(xué)習(xí)，首先是構(gòu)建任務(wù)驅(qū)動的學(xué)習(xí)機制。從化學(xué)教師的發(fā)展情況看，承擔(dān)中學(xué)化學(xué)競賽教學(xué)以及重點班教學(xué)的化學(xué)教師，學(xué)科理解水平明顯會高于一般教師，原因就是競賽教學(xué)與重點班教學(xué)對學(xué)科理解要求更高，倒逼著教師持續(xù)學(xué)習(xí)。也就是說，要促進(jìn)教師的學(xué)習(xí)，就要從任務(wù)驅(qū)動的角度出發(fā)，讓教師認(rèn)識到學(xué)科學(xué)習(xí)的重要性，從而促進(jìn)教師主動學(xué)習(xí)。其次是從學(xué)科理解的角度出發(fā)優(yōu)化職后培訓(xùn)課程。可以利用專門的評價量表來區(qū)分教師在學(xué)科理解上的不同層次，并據(jù)此定制個性化的培訓(xùn)計劃，確保培訓(xùn)措施有的放矢。同時，結(jié)合教師的實際教學(xué)狀況，特別是他們在運用學(xué)科理解進(jìn)行教學(xué)時所面臨的挑戰(zhàn)與難題，組織具有針對性的教學(xué)研究與培訓(xùn)活動。在教學(xué)內(nèi)容層面，要圍繞認(rèn)識所教內(nèi)容的素養(yǎng)功能進(jìn)行教師培訓(xùn)，并圍繞學(xué)科理解深化教研活動；而在學(xué)科知識層面，則需強化教師的專業(yè)知識基礎(chǔ)，通過將科學(xué)哲學(xué)和化學(xué)史等內(nèi)容納入培訓(xùn)之中，來進(jìn)一步提升教師的核心素養(yǎng)［24］。

（二）踐行課程改革理念，建立基于學(xué)科理解的教學(xué)評價制度

如何在日常教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生從“死記硬背”轉(zhuǎn)向“探究理解”？考試招生制度現(xiàn)代化是教育現(xiàn)代化的重要構(gòu)成，也是推進(jìn)教育現(xiàn)代化、國家現(xiàn)代化的重要途徑，是教育現(xiàn)代化乃至整體現(xiàn)代化的關(guān)鍵突破口［25］。經(jīng)過多年的探索和綜合改革，我國已經(jīng)形成了分類考試、綜合評價、多元錄取的考試招生模式，學(xué)科競賽、強基計劃等為學(xué)科優(yōu)秀人才進(jìn)入大學(xué)提供了通道。而為了兼顧公平的需要，我國高等學(xué)校的入學(xué)考核仍然以高考分?jǐn)?shù)為主要依據(jù)，2023年全國普通本科招生478.16萬人［26］，其中大部分新生的錄取依據(jù)高考總分。同時，由于缺少考試以外的評價途徑，學(xué)科競賽和強基計劃等仍然主要依靠紙筆測試。為此，亟須建立基于學(xué)科理解的教學(xué)評價制度，打破中小學(xué)的應(yīng)試慣性，實現(xiàn)學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)。

首要的任務(wù)是從課程改革理念出發(fā)，繼續(xù)加強招生制度改革，以真實情境開展試題命制促進(jìn)化學(xué)知識、思維和方法的考查。教育部考試中心也一直致力對應(yīng)的改革，要求在命題過程中要遵循課程標(biāo)準(zhǔn)，深化基礎(chǔ)性，加強教考銜接，促進(jìn)教學(xué)提質(zhì)增效，減少機械刷題，服務(wù)“雙減”工作。命題依托高考評價體系，聚焦關(guān)鍵能力考查，突出思維品質(zhì)和過程，加強情境化設(shè)計，增強題目的開放性，提高人才選拔質(zhì)量［27］。為此，發(fā)揮命題變革的效果，還要積極宣傳考試?yán)砟睿龠M(jìn)教師對高考新理念的理解。由于高考試題變革時堅持“穩(wěn)中求變”的理念，每次變化不大，導(dǎo)致很多教師不能認(rèn)識到試題的變化趨勢，也不愿意實現(xiàn)教學(xué)變革，而是堅持既有的教學(xué)方式，從而導(dǎo)致“機械刷題”的現(xiàn)狀難以改變。為此，應(yīng)對教師加強新高考理念的培訓(xùn)，以具體的試題和教學(xué)實例引導(dǎo)教學(xué)變革。

同時，要積極探索新的評價模式。具體而言，應(yīng)該在評價體系中增加對化學(xué)實驗設(shè)計、問題解決能力及創(chuàng)新思維的考查，而不僅僅是依賴于紙筆測試的成績。傳統(tǒng)上，考試成績是衡量學(xué)生學(xué)習(xí)成果的主要標(biāo)尺，但這往往無法全面反映學(xué)生在化學(xué)學(xué)科上的理解深度與廣度，尤其是他們在面對復(fù)雜化學(xué)現(xiàn)象時的分析能力和解決策略。此外，如何利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，如虛擬實驗室、在線互動平臺等輔助實現(xiàn)這種評價模式的轉(zhuǎn)變，也是一個值得深入探討的領(lǐng)域。這些技術(shù)不僅能為學(xué)生提供更加豐富多樣的學(xué)習(xí)資源，還能通過數(shù)據(jù)分析，為教師提供更精準(zhǔn)的學(xué)生學(xué)習(xí)狀況反饋，從而更有針對性地調(diào)整教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生個性化發(fā)展。

（三）發(fā)展教學(xué)支持體系，夯實化學(xué)學(xué)科理解的教學(xué)基礎(chǔ)

要發(fā)展化學(xué)教師的學(xué)科理解能力，一是要激發(fā)教師自身的主動意識，積極反思自身化學(xué)學(xué)科理解方面的不足，主動參加有關(guān)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)活動。二是要建設(shè)教學(xué)支持體系，為教師發(fā)展學(xué)科理解能力提供保障性條件。以下重點分析發(fā)展教學(xué)支持體系的方式。

發(fā)展化學(xué)教學(xué)的支持體系，既要充分發(fā)揮教研體系的效能，還要加強校內(nèi)校外的合作。在化學(xué)教研體系方面，應(yīng)該突出化學(xué)教研體系的學(xué)科屬性，強化基于學(xué)科理解的教學(xué)研究?；谀壳暗慕萄畜w系現(xiàn)狀，應(yīng)該從以下三方面入手。第一，建立一支學(xué)科理解水平高的教研隊伍。教研隊伍是教研體系的核心力量，是決定教研內(nèi)容和教研質(zhì)量的基礎(chǔ)。目前還存在一些教研員自身化學(xué)能力不足，化學(xué)教研不能有效實施的情況。為了改變這個情況，要加強教研隊伍建設(shè)，選拔和培養(yǎng)既有教學(xué)實踐能力，又具有較強化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的教研員隊伍。第二，積極引導(dǎo)基于學(xué)科理解的教學(xué)研究。各級教研員及教研組織負(fù)責(zé)人，要將化學(xué)學(xué)科理解作為重要的研究對象，帶領(lǐng)化學(xué)教師以實際教學(xué)中的重點難點問題為研究對象深入研究，理清知識的基本原理。比如“構(gòu)造原理的實質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的理解、化學(xué)反應(yīng)與溫度變化之間的關(guān)系”等問題，亟待老師們深入研究。第三，加強基于教學(xué)實踐的校本研究?；诮虒W(xué)實踐的研究，看似一些細(xì)小問題，卻能夠有效發(fā)展教師的化學(xué)學(xué)科理解和教學(xué)能力。比如：“燃素說”的具體內(nèi)容是什么？存在哪些缺陷？為什么“燃素說”被“氧化說”取代？這些問題的研究，既能夠增長化學(xué)教師的化學(xué)知識，還能夠促進(jìn)化學(xué)教師認(rèn)識化學(xué)發(fā)展規(guī)律，實現(xiàn)學(xué)科思想的發(fā)展。

促進(jìn)基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)，還要促進(jìn)校內(nèi)校外合作，整合校內(nèi)校外化學(xué)教學(xué)資源。一是要引導(dǎo)高等院校、科研機構(gòu)等化學(xué)學(xué)科專家助力化學(xué)教師學(xué)科理解能力的提升。中學(xué)教師因長期深耕于基礎(chǔ)教育一線教學(xué)，學(xué)科知識和學(xué)科思想發(fā)展受限。引入化學(xué)學(xué)科專家，可以帶領(lǐng)中學(xué)教師更為全面和本質(zhì)地認(rèn)識化學(xué)問題，促進(jìn)教師的學(xué)科理解。二是優(yōu)化中小學(xué)與科研機構(gòu)、科技企業(yè)等社會科研力量的合作機制。創(chuàng)造條件讓中小學(xué)教師和學(xué)生可以定期到科研機構(gòu)和科技企業(yè)研學(xué)，在真實情境中學(xué)習(xí)化學(xué)。也可以針對合適的教學(xué)主題開展聯(lián)合教研，開發(fā)化學(xué)課程。還可以依托科研機構(gòu)、科技企業(yè)及科技場館，建立專門針對教師和學(xué)生的科學(xué)中心，開展化學(xué)研究，以實際的科學(xué)研究體驗推動化學(xué)學(xué)科理解的發(fā)展。

四、總結(jié)與討論

習(xí)近平總書記在黨的二十大報告中指出：“我們要堅持教育優(yōu)先發(fā)展、科技自立自強、人才引領(lǐng)驅(qū)動，加快建設(shè)教育強國、科技強國、人才強國，堅持為黨育人、為國育才，全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才，聚天下英才而用之?！保?8］從本研究分析可以看出，教師在具有較高學(xué)科理解水平的基礎(chǔ)上開展化學(xué)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生建立化學(xué)知識、化學(xué)思維和方法的本原性與結(jié)構(gòu)化認(rèn)識，符合學(xué)科結(jié)構(gòu)化理論要求和認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，是提升化學(xué)教學(xué)效果和促進(jìn)化學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效途徑。而我國基于學(xué)科理解的化學(xué)教學(xué)還面臨諸多困境，存在教師素養(yǎng)、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)資源等多方面制約。為此，應(yīng)該從教師教育、教學(xué)評價和校內(nèi)校外合作機制等方面入手，積極開展理論和實踐探索，推動化學(xué)教育變革，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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Chemistry Teaching Based on Subject Understanding：Logic，Problems，and Development Paths

ZHANG Jun

（College of Teacher Education，Southwest University，Chongqing 400715，China）

Abstract：Understanding subject knowledge of chemistry refers to an original and structured understanding of the subject knowledge，ways of thinking and methods. Implementing chemistry teaching based on subject understanding is not only conducive to improving students’ chemistry learning outcome，but also helps to promote the transformation of chemistry teaching methods，develop students’ innovative abilities，and enhance the quality of talent cultivation. However，in the current chemistry teaching in China，there are still problems such as the low level of subject understanding among middle school chemistry teachers，the influence of the exam-oriented assessment system，and the insufficient teaching support system for subject understanding in chemistry，which has led to a less satisfactory effect of chemistry teaching based on subject understanding. To develop chemistry teaching based on subject understanding，it is necessary to optimize the teacher education system to improve teachers’ level of subject understanding；practice the concept of curriculum reform and establish a teaching assessment system based on subject understanding；develop the teaching support system to consolidate the teaching foundation of subject understanding in chemistry.

Key words：subject understanding；chemistry teaching；scientific thinking；innovative ability

責(zé)任編輯 譚小軍