基于化学学科理解的教材内容分析与教学线索重构　　

      《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》在教学与评价建议中明确提出，开展素养导向的课堂教学，要求教师进一步增进化学学科理解。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，它不仅是对化学知识的理解，还包括对具有化学学科特质的思维方式和方法的理解。[1]为什么素养导向的化学教学更加强调学科理解的功能价值呢？在传统教学中，教师倾向于将教材内容机械地等同于教学内容，往往仅从“教学”视角强调教学方式方法的选择和设计，忽略了从学科视角对教学内容的分析，难以真正理解内容主题特有的学科思维和观念。而基于化学学科理解的教学恰恰为内容分析提供了新的学科视角，更加重视对具体学科内容的认识和理解。因此，基于化学学科理解重新审视教材，可以让教师更好地驾驭所教内容，认识相关知识在学科体系中的功能价值。

      一、基于化学学科理解的教材分析框架

      我们应从哪些方面对内容主题进行化学学科理解呢？具体来说，就是在学科层面凝练内容主题的“学科本原性问题”、抽提“认识视角和认识思路”、建构“概念层级结构”。[2]所谓学科本原性问题，是指导致学科主题或学科知识产生的最原始问题。凝练学科本原性问题可以使教师形成对化学知识及其思维方式和方法的深层次认识。学科本原性问题的凝练回答了“认识什么”的问题。认识视角是指对研究对象进行认识的侧面、角度或切入点，认识思路是指对研究对象认识的程序、路径或框架。认识视角和思路的抽提回答了“如何认识”的问题。概念层级结构强调大概念对主题核心概念和基本概念的统领作用，使主题内容不再是没有“魂”的知识散点，而成为大概念统领下的具有层级结构的有机整体。概念层级结构的建构回答了“如何结构化认识”的问题。因此，基于上述三个化学学科理解维度，可以将散点式、碎片化的学科知识进行关联与结构化，并通过学科大概念的统领，外显具有化学学科特质的认识视角和思路，帮助学生在面对陌生问题时实现学科思维的迁移。

      教材凝聚了学科专家和课程专家对课程内容理解的集体智慧，其中的知识架构与呈现方式蕴藏着主题特有的思维和观念。如教材中提出的递进性问题，提供的问题解决的思路方法导引，可为凝练学科本原性问题、抽提认识视角和思路提供参考；章节内容的组织与标题在一定程度上反映了概念间的层次联系，可为概念层级结构的建构提供方向。基于上述分析，笔者建构了如下页表1所示的基于化学学科理解的教材分析框架。

      二、基于化学学科理解的原电池教材内容分析

      下面以现行四个版本的高中化学必修教材“原电池”内容[3-6]为例，基于化学学科理解分析其内容组织与呈现情况。

      （一）学科本原性问题的凝练

      学科本原性问题凝练的关键在于分析主题内容知识是在解决什么样的原始问题背景下产生的，学习这些化学知识在化学学科中究竟有什么样的功能价值。科学研究起源于问题，所以教材组织的起点应是能够引发学生深度思考的适切问题。经梳理，四版教材中原电池内容相关问题的组织与呈现如表2所示。

      

      

      可以看到，四版教材对原电池内容的引入均以“化学反应与能量”为背景，均强调不同形式能量传递与转化的价值。根据热力学第一定律，系统内能的减少量等于它向外界传递的热量与它对外界所做的功之和，即系统与环境之间的能量交换有热传递和做功两种形式。功又可以分为体积功和非体积功，原电池研究的就是系统与环境之间以非体积功（物理化学中将其称为“电功”[7]，即化学能向电能的转化）的形式进行的能量传递。①可见，原电池知识主要是解决能量传递问题，其教学必须让学生认识到电功是电化学反应中能量传递的主要形式。四版教材在问题设计上都强调对实验的观察和对比，以此在装置层面建构原电池构成要素模型，这也是当前原电池教学中教师关注的重点。在原理层面，鲁科版和沪科版教材还提出了“燃料电池是如何将化学能转化为电能的”“灵敏电流计的指针为何会发生偏转”等分析性问题。这两个问题都指向从微观层面分析电流产生的原因，可促使学生关联物理学知识基于电功视角形成如图1所示的思考路径。

      

      上述思考路径由能量（转化）大概念统摄，而能量转化又是通过做电功实现的。在物理学上，功是指力对物体的作用在空间上的累积，电功是指电流在一段时间内通过某一电路时电场力所做的功。从微观视角看，电功就是带电粒子定向移动的表现。因此，基于电功视角分析电流的产生，是一种多学科融合的本原性思考。综合上述分析，可凝练学科本原性问题：“在原电池装置中，如何实现带电粒子的定向移动？”其中蕴含的“带电粒子从哪里来及其定向移动的驱动力是什么”，为认识视角的抽提指明了方向。可见，好的本原性问题除了要有效地开启课堂教学，还需具有明确的指向性，能够提示后续认识的方向、过程与深度。