近十年我国化学学科理解研究的热点与启示

摘要：化学学科理解是新一轮基础教育课程改革背景下提出的具有我国本土化特征、体现化学学科本质的概念。近十年我国化学学科理解的研究聚焦于内涵解读、内容体系建构、价值探析、发展策略、教学研究以及教师化学学科理解现状等热点方面。但化学学科理解研究尚存在本体研究有待系统深入、实践研究有待充实完善以及实证研究有待拓展加强等问题。因此未来需进一步深化理论研究、丰富实践研究、拓展研究视角、整合研究方法。

关键词：化学学科理解；本土理论建构；实践探索；研究现状

文章编号： 10056629（2024）10000905

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 研究背景与意义

学科理解是一个具有我国本土化特征的概念，也是一个新的研究领域。自2012年有关“学科理解”的首发文献刊出［1］，掀起了我国学科理解研究的热潮。随着《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（简称“课程标准”）的颁布，“化学学科理解”首次进入国家政策文件［2］，既确立了教师学科理解在课程改革中的重要地位，又促进了化学学科理解的相关研究，文献数量呈现井喷式增长。在我国化学学科理解研究即将迈入第2个10年之际，本研究采用内容分析法，聚焦2013～2023年国内“化学学科理解”的研究热点并分析未来研究趋势，以期为该领域的进一步研究提供参考。

2 研究热点分析

2.1 概念内涵界定

已有研究对化学学科理解内涵的界定主要有两种取向。第一，基于心理学视角的“思维能力”说，这是课程标准颁布之前的界定。认为学科理解是教师对学科知识、认识方式和思维方法的系统化、结构化理解，本质是教师建立起富有学科特点的审视认识对象与现象、分析解决问题的思维［3］。第二，基于哲学视角的“认识”说，这是课程标准颁布之后的界定。有研究者侧重认识过程，认为学科理解是教师对学科知识、本质、组织形式、活动形式的一种本源性、结构化、连续性的认识过程［4］；有研究者侧重认识结果，认为学科理解是教师对化学学科知识及其思维方式方法的一种本原性、结构化认识［5］。虽然各有侧重，但认识内容已基本达成共识，化学学科知识和具备化学学科特质的思维方式方法都属于学科理解的认识范畴。此外，也有研究者站在学科育人立场，进一步充实“认识”说，提出了素养导向的化学学科理解圈层模型，其中学科知识是基础，学科素养是关键，学科育人是目标，三个方面既相互关联又层层递进［6］。

综上，化学学科理解的内涵发展呈现出多样性与动态性的特征。课程标准明确界定了化学学科理解的内涵，郑长龙针对这一定义从“理解什么”和“怎样理解”两个方面进行解读，勾勒出化学学科理解内涵的全景图。鉴于教师的学科理解具有教育性和实践性的双重属性，本研究认为可从以下方面解构化学学科理解：理解的主体是一线化学教师；理解的内容是化学学科知识及其思维方式方法；理解的方式是本原性和结构化，由浅入深，由孤立到系统；理解的过程贯穿教学准备和教学实施阶段；理解的结果通过课堂教学活动表征。

2.2 内容体系建构

在内涵认识的基础上，已有研究还关注化学学科理解的对象和范畴，即内容体系建构。从建构的路径来看，主要有两种思路。第一，自上而下建构理解的内容维度。有研究者从化学哲学、化学史以及化学知识体系中梳理出本体论、认识论、方法论及社会论四个基础维度［7］。第二，自下而上确定理解的指标体系。有研究者通过梳理高校专家的观点、一线专家型教师的认识以及分析印证具体教学内容，确立了化学知识、化学思维方式方法以及化学思想信念3个领域，细化为13个具体维度［8］。从形式上来看，两种建构路径是相反的，但实质上并不完全对立。基于化学哲学视角能够高屋建瓴地把握学科本质，而学科和课程专家对教学理论认识深刻，一线教师对教学内容感知全面。因此目前两种路径有逐步融合的趋势，这样既能打破理论与实践之间的壁垒，又能保证内容体系建构的科学性和可操作性。

从建构的具体内容来看，主要有两种指向。第一，指向学科内部的理解。如基于课程标准中的界定将学科知识和思维方式方法确定为理解对象［9］；又如基于化学教师学科理解的结果从学科功能视角提出三个结构要素，即本原性问题、认识视角与思路和概念层级结构［10］；再如从学科最本质的基元出发将学科知识确定为基本维度，建构出知识结构、知识获取、知识本质以及学科价值与方法5个具体维度，细化为15个一级指标和29个二级指标［11］。第二，指向学科内部与外部兼顾的理解。这种指向认为学科理解存在多种认识对象，具体分两种情况讨论：一种是从某个单元或某节课来看，理解的对象是化学核心概念和知识结构，深挖教科书内容，思考知识的结构化、情境化和意义化，指向学科内部理解；另一种是从整体上看，理解的对象范围是跨领域的，超越教科书，涉及化学科学、化学课程、化学教学以及学生等方面，指向学科外部理解［12］。

总体来看，两种指向的侧重点不同：第一种指向以学科知识为单一理解对象，强调采用本原性、结构化的理解方式达成对知识的“深度理解”与“关联性理解”；第二种指向丰富了学科理解的对象，在对学科知识进行“结构化理解”的基础上，增加了对课程、教学与学生的理解，强调采用过程性的理解方式达成对学科整体的“广度理解”，是一种宏观性和综合性理解。

2.3 价值探析

已有对化学学科理解的价值探析主要聚焦四个方面。（1）认识化学教育本质方面：化学学科理解从学科视角剖析了其所具有的哲学品格，从学科特质方面探讨了学科本原性问题、化学教育的本质特征，建构了化学学科思维方式［13］。（2）探索化学教学转型方面：通过化学学科理解，精准把握学科知识的静态本质和动态规律性，凝练学科本原性问题、建构概念层级结构和抽提认识视角，形成认识思路［14］；丰富教师化学学科教学知识；完善教学思维，增进教师对化学学科知识与化学思维方式方法、社会背景以及生产生活之间关系的理解［15］。（3）促进教师专业发展方面：化学学科理解丰富了教师核心素养的内涵，从学科视角将化学学科理解能力作为化学教师的一种关键能力［16］。学科理解研讨有效促进了教师课程知识和评价知识的发展，为教师PCK的发展奠定了重要的学科基础［17］。（4）实现学科育人方面：教师增进学科理解为落实素养为本的课堂教学提供基本保障，保证课堂所教知识的准确性，外显知识理解的学科视角与思路，挖掘知识的学科功能［18］。从方法论层面帮助学生建立学习化学的思维方法，从实践层面教会学生“知识结构化”策略，从学科价值和社会价值层面帮助学生理解化学的价值［19］。

总体来看，已有研究虽然从教育、教学、教师以及学生四个方面论述化学学科理解的价值，但仅零星地分散在个别文章中，尚未形成统一的价值体系。具体表现为缺少分类标准，已有论述基本停留在经验性描述层面，过于主观化；缺少科学的分析框架，导致价值取向模糊。

2.4 发展策略研究

关于如何促进一线化学教师学科理解能力的发展，提升教学水平实现专业成长，已有的提升策略主要包括客观和主观两个方面。客观方面指学校、社会等外部机构提供的制度保障与政策支持。如加强学校间协作教学、打造学区共同体；完善教师培训机制、提升教研活动质量；开设学科理解相关课程、开发化学师范生学科理解典型案例［20，21］。主观方面指教师自身在观念和行为上的转变。观念上要求教师与时俱进，站在课改前沿，更新教学理念、知识观和学习观，充分认识学科理解对课堂教学改革的重要价值［22，23］，树立终身学习理念、加强自我反思意识［24］。行动上要求教师拓展学科知识获取途径，如运用典型化学史、阅读化学专业教材与科普著作、关注中科院网站或专业期刊上的化学前沿信息［25］，通过踏查生产生活实践、学习同行、就教专家、开展专题研究等途径增进化学学科理解［26］。

总体来看，已有研究提出了一些可资借鉴的学科理解发展策略，但较为宏观笼统，缺乏可操作性成果。策略的提出大多基于经验的总结和研究者的理论思辨，实证依据不足。个别研究者采用个案研究方法，发现初中化学教师在专业学习共同体的干预下学科本原性问题、认识视角思路、主题概念层级结构均发生了从无到有的变化并逐渐发展［27］。该研究为基于学科理解的教研活动和教师培训提供了新的视角和范式，也是对教师在特定主题下学科理解能力发展的一种探索和创新，未来可借鉴该研究设计针对不同教师群体探索更丰富的干预方式。

2.5 教学研究

随着化学课程改革的深化，学科理解成为化学课堂教学研究的新视角。已有教学研究主要包括基于学科理解的教学内容分析、教学设计案例开发与实施以及教学策略提炼三个方面。

2.5.1 基于化学学科理解的教学内容分析

基于化学学科理解的教学内容分析主要包括以下几个方面的研究：第一，从学科特征出发，用化学学科核心素养内涵来指导分析课程内容的内在关联，通过本原性思考和结构化理解，建构初中化学学科整体理解的认识模型，并应用该模型从研究内容、方法和价值三个具体维度来分析主题内容，提出教材单元内容的解构与重构思路［28］。第二，站在学科历史发展的角度，梳理知识及其生成过程，明确认识视角与思路的转变，形成对电化学主题的学科理解［29］。第三，通过扎根理论呈现专家团队的教学内容研讨过程，发现学科理解的对象主要是化学概念，并提出在不同层级概念的理解中融汇化学学科思想方法，具体步骤包括：比较同类概念，基于特质挖掘本原性问题；运用逻辑方法抽提认识视角；宏微结合发展认识思路［30］。

2.5.2 基于学科理解的教学设计案例开发与实施

基于学科理解的教学设计案例开发与实施研究呈现出四个特征：第一，主题涵盖了初、高中两个学段，以高中阶段为主，具体包括物质性质、反应原理与物质结构主题。第二，课型包括单课时的教学设计和单元教学设计，还有基于学科理解的项目式教学［31］和社会议题教学［32］。第三，教学过程采用“板块任务式”设计思路，以本原性问题的形式展现核心学习任务，重视化学知识的学科功能、认识视角的抽提以及认识思路的建构。第四，教学效果有利于引导学生理解学科本质，建构大概念，发展思维方式，形成外显的思路方法，提升解决实际问题的能力［33］；帮助教师从学科本质层面建立知识关联，提升对新课程改革的理解，提高课堂教学能力［34］。

2.5.3 基于学科理解的教学策略提炼

教师实施基于学科理解的教学需要借助一定的教学策略，已有研究既有总括性策略，也有针对性策略。第一，从学科视角、课程视角和教学视角构建了基于学科理解的化学教学策略模型。具体包括：基于本原性问题设计学习任务；基于认识视角建构思维方式；基于概念层级结构实现教学内容结构化；基于学科思想实现知识迁移［35］。第二，从精细化教学研究切入，针对学习任务设计提出可操作性的策略设计流程。内容上注重本原性、结构化理解；分析学生认知基础和学习困难，确定学习任务着力点；任务以本原性问题体现，显化认识视角；注重任务的教学逻辑。方法上通过活动指向学生的素养发展，情境上创设真实适切的任务情境［36］。

综上所述，凝练学科本原性问题、抽提认识视角及思路、建构概念层级结构是学科理解教学的三个基本结构要素，也是知识转化为素养的底层逻辑。通过开发高质量的教学案例，促使教师从学科本质层面选择、组织与呈现教学内容，通过进阶设计教学策略，确保教学内容的本原性、结构化和有效性。以上研究为基于学科理解的化学课堂教学提供了一定的理论指导与实践借鉴，未来应致力于开发涵盖更多主题的高质量系列化教学案例，并进行多区域、多学校、多轮次的实践检验。

2.6 理解现状研究

教师化学学科理解的现状研究主要包括观念思维层面的学科理解现状调查与实践层面基于教师课堂教学行为表现的学科理解水平的评价。

观念思维层面，研究者多通过量化研究范式，采用问卷调查法，建构维度指标框架，开发并检验测评工具，依据经典测量理论或项目反应理论进行测查分析。例如，有研究者整体调查教师的学科理解现状后发现，高中化学教师的学科理解在部分维度上存在明显不足，不同背景的教师在部分范畴上存在显著性差异，不同教龄阶段的教师发展进度不一［37］。有研究者调查高中化学教师电化学主题的学科理解水平后发现，接近一半的高中化学教师处于最低水平，主要影响因素是性别、毕业学校类别与层次、教师身份［38］。也有研究者采用质性方法，通过半结构化访谈获得原始资料，采用扎根理论的方法进行资料分析，根据专家型教师的认识模型设计普通教师的访谈提纲，对比分析两个教师群体对化学学科理解的认识差异。研究发现，普通教师理解的对象仅限于学科知识，对学科思维的认识薄弱，对学科价值的认识也存在局限［39］。