基于教育家精神的中學化學教師學科能力及學科素養發展研究

[摘 要]基于教育家精神分析化學教師學科能力和學科素養的內涵及構成，梳理化學教師育人方向。依據課程標準要求，本文闡述了化學教師學科能力在化學研究對象，化學學科思維的表現以及化學學科的素養。提出了化學教師在宏微結合思想；建立模型認知；實驗探究實踐；培育責任意識的育人方向。明確了化學教師在教師增進學科理解；化學學科育人路徑；創新人才培養策略的學科理解和學科育人的關聯及路徑。旨在科學地描繪化學教師素養發展價值及意義，更好地服務于學生發展和學科核心素養的落實。

[關鍵詞]教育家精神；化學教師；學科素養；育人方向；教師發展

在加快推進教育現代化進程中，教育家精神在培育民族精神上的價值重大。故廣大教師應堅守心有大我、至誠報國的理想信念，秉持為黨育人、為國育才的使命初心，全身心致力于在教育教學過程中踐行社會主義核心價值觀。為完成教育重任，在職教師的學科能力和素養發展是關鍵之處。教師專業素養包括“具備扎實的學科知識（基礎層），能夠靈活運用知識解決實際問題（中介層），著力培養學生的學科思維能力和創新能力（核心層）。”教育家精神要求教師對執教學科有深刻理解，鼓勵教師深入研究學科知識、關注新興前沿研究、跨學科協同發展，充分實現學科育人功能。

一、化學教師學科能力和學科素養的內涵及構成

化學科學是國家和社會建設與發展的基礎自然科學，是強國之基、發展之源。化學學科育人功能有以下四點：一是通過體系化課程傳授學生化學基本概念、思維觀念和關鍵能力，幫助學生辨析自然科學事實；二是通過課堂任務與活動啟迪學生化學學科必備思維和研究方法，解決真實復雜問題，幫助學生認識與參與社會生產；三是通過實踐探究活動培育學生嚴謹求實的科學精神和意志品格，幫助學生認識化學科學價值，樂于深入研究；四是通過化學課程沁潤愛國精神，為學生樹立科技進步推動民族復興的責任感和使命感。強化化學在職教師的學科能力和學科素養，是完成落實立德樹人根本任務強師強教的關鍵路徑之一。

（一）學科能力

1.化學研究對象

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）指出：“化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質及其應用的一門基礎自然科學，其特征是研究分子和創造分子。”“研究與創造物質”為化學科學本質的大概念，通過研究與創造物質實現對物質組成與結構、性質與應用的深度認識與理解，才能達成應用化學科學創造物質、服務人類美好生活、拉動社會文明發展前進。研究物質性質及其應用及創造新物質的學科本質為應用“化學變化”等物質轉化途徑。物質及其轉化是化學科學的核心，化學教師帶領學生在課堂中通過情境創設、任務設置、問題引導、組織活動等探尋物質及其轉化規律及本質、理解其微觀結構、自然原理和反應規律等為化學教師的核心學科能力，故而教師梳理化學研究對象內涵與價值，對照教學內容進行分類，是化學教師專業素養發展的首要任務（見表1）。

2.化學學科思維

化學物質的多樣性和物質變化的復雜性決定了對化學現象及規律的認識，重視科學實驗探究。從古至今，實驗一直是化學學科的研究手段。學生在實驗過程中獲得事實、證據，并對實驗現象及其內在的化學本質進行加工與整理，通過比較、分類、歸納、概括等思維活動建立起實質聯系，從而得出較為科學的結論。因而化學學科核心思維是以實驗為主的科學探究。

另外，由于物質是由微粒構成的，物質及其轉化的特點及規律與其微粒的種類、數量、排列方式有關，基于微觀視角借助分析推理、想象、圖形分析和符號表征來描述和解釋宏觀化學變化的“宏觀-微觀-符號-圖表”四重表征是另一重要的化學學科思想，如探討水溶液中離子反應與平衡問題是需要明確“物質微粒種類-微粒間的相互作用-作用結果-宏觀表征”的思維模型，是應用四大平衡解決水溶液復雜問題的重要工具。

（二）化學學科素養

化學學科核心素養強調教師深度理解化學本質，充分建構物質世界的結構化認識。課程標準強調“宏觀辨識”“微觀探析”“模型認知”從“宏微符”表征認識物質及其變化特征與本質，幫助學生主動使用化學用語與思維模型解釋化學現象，對物質及其變化進行系統分類和異同性分析，建構位置決定結構、結構決定性質的重要觀念；“變化觀念”“平衡思想”幫助學生認知化學反應是有條件的，認識到物質變化的對立統一邏輯辨析，建立認識化學反應的全面視角；“證據推理”“實驗探究”促進學生理解科學探究的方法與意義，幫助學生認識到化學研究依托實驗為基礎，推進原理迭代和認知升級；“科學精神”“社會責任”強調學生在目前的學習、未來的學習與生活中應具備一定科學精神，以嚴謹務實、實事求是的科學態度和探索精神認識生活環境、社會發展、資源開發與利用、人類生產和健康等具體問題，理解化學、技術、社會、環境四者的本質關聯。因而化學教師在思考、備課和育人等教學實踐層面應將化學學科核心素養融入個人思維體系，身教和言教并行，努力引領學生關注其所生活的物質世界，主動應用化學學科素養解決問題。

二、化學教師育人方向

化學學科的育人價值為學生知識、能力和素養的培育，即通過課程學習幫助學生正確認識化學科學本質、掌握化學學科學習路徑和在解決真實問題中有效運用化學思維和觀念、知識和方法、品格和價值觀等關鍵方面。首先，化學教師應保證使學生正確認識化學知識不是通過機械記憶積累而是通過思維活動獲取，幫助學生具有多角度、多層面理解物質世界的視域，形成科學的化學學習與研究觀念。其次，化學教師更應幫助學生學會研究化學問題的一般思路與方法，形成面對化學相關社會問題實踐時，能夠調用正確的世界觀、方法論，發展學生務實的科學精神和堅毅的科學品質。最后，化學教師應促進學生科學運用化學知識，深刻理解化學與技術、化學與社會和化學與環境的相互促進關系，在有機會主動應用化學知識認識和改造物質世界時形成合理決策、正確策略和實踐路徑，增加化學產業服務于社會的科學性與切實性。基于化學學科育人方向，決定了化學教師的育人能力（專業素養）的三個層次（見圖1）。

（一）宏微結合思想

“位構性”觀念和宏微結合思想培養學生的化學科學分析能力。在教學中教師應讓學生根據物質在生活生產、實驗探究和自然現象中表現出的性質，形成深入探究構成物質的微觀離子結構、不同尺度下聚集狀態的思維角度，再從微觀層次分析其宏觀性質。如，金屬冶煉中，鋁的冶煉一般為電解熔融氧化鋁，提出問題“為什么不能電解熔融氯化鋁”。學生通過查閱電負性數據，掌握從微觀探析物質性質的研究手段。

（二）建立模型認知

建立解決復雜化學問題的思維邏輯，培養學生化學學科的學習方法。在教學中教師引導學生通過分析、推理等方法認識化學問題的本質特征，建立認知模型后運用模型來描述、解釋化學現象、規律和預測物質性質及其變化。如，研究有機物的一般方法，“提純-燃燒法計算實驗式-測定分子量確定分子式-光譜法和實驗法得出結構簡式”的思維模型可以幫助學生掌握科學的方法，形成有序的思維路徑；再如，研究無機物的一般方法“價類二維”，幫助學生從物質類別性質、氧化還原性質出發，理解所學物質性質本質、預測未學物質性質的可能。

（三）實驗探究實踐

形成科學精神促進學生化學學科核心素養的落實。科學探究是進行科學發現、更替、解釋、創造和應用實踐活動的真實過程。教師設置任務驅動促進學生根據正常或異常的實驗現象，以對比、演繹、歸納和創新等手段分析問題，培養探究能力；可依據探究的目的優化實驗方案，培育學科思想；可設計尊重事實和證據的證實或證偽，引導學生在質疑、批判、思考與驗證中提出自身問題，促進素養落實。如，過氧化鈉和水反應的教材演示實驗，可將其繼續開發，通過“酚酞變紅后又褪色”開展探究，提供材料“高濃度氫氧根條件下，酚酞超出變色范圍紅色褪去；過氧化鈉和水反應過程中的中間產物雙氧水有氧化漂白能力”等促進學生提出合理假設和實驗方案，通過對實驗方案的討論及實踐得出結論，培育學生學科能力落實化學學科核心素養需要實驗探究。

（四）培育責任意識

幫助學生樹立化學與人類和諧互促發展的意識和責任形成正確的價值觀。人類對化學研究成果進行科學使用，既可節約資源和能源為人類帶來美好的生活，又能夠避免對環境造成污染。教師應有意識地通過化學在生活、資源利用、材料制造、工農業生產中的具體應用展開教學、設計引領性學習任務。如，在學習電解池中，請學生依據氯堿工業的“六孔圖”設計新裝置，讓其能夠制取硫酸、氫氧化鈉的同時進行海水淡化，學生通過知識遷移與深度運用，構建出“八孔雙膜”電解池，體會化學科學應用于制取產品和改善生活之間的聯系；再如，有機合成學習中，請學生設計乙酰水楊酸的生產路徑，在多條路徑中選擇原子利用率高、節能減排的合理路徑，體會工藝生產效率和化學科學進步的關聯。

三、化學教師學科理解和學科育人的關聯及路徑

（一）教師增進學科理解

學科理解為教師對本學科知識體系、認識方式與角度和思維模型與方法的系統化、結構化理解。基于學科理解要求教師建立起富有學科特點的獨特思維體系、學科本原性認識。增進教師學科理解能力的路徑為知識學科功能化。即化學教師具備“化學研究者”的認知方式和實踐方法，這必須使得教師的化學知識中蘊含的學科本原性問題以及解決本原性問題的學科思維方式和方法形成系統。化學教師正確認識、理解和把握化學學科本質、認知思路與方式方法，形成科學地正確的價值觀后才可能形成系統的教學觀念，確立課堂上采取哪些方式，培育學生哪些“關鍵能力與必備品格”（見圖2）。

（二）化學學科育人路徑

學生的化學學科核心素養是在課程學習過程中發展而成的必備品格、關鍵能力和正確價值觀，包含化學學習與研究過程中形成的認識物質與分析物質變化的思維觀念與模型等關鍵能力、情感態度和價值取向。化學學科育人的關鍵為引領學生對化學問題有深刻的認識，完成核心任務的解決過程，建構認識方式、思維方法與能力。高中化學學科的主干內容（課程標準中的一級主題）包括基本概念和原理、物質結構與性質宏微結合思辨、化學反應原理深入分析與應用、無機物和有機物的制備、應用及轉化的大概念理解、實驗基礎與科學探究的科學精神塑造等。教師應立足于立德樹人的根本任務，將學習內容主題鏈接教材課題，有意識地把知識模塊進行融合、關聯和重組，通過貼近生活生產的情境創設來構建教學單元，使學生頭腦中舊知識模塊化和功能化、新知識結構化體系化，從而持續促進學生知識、能力和素養的逐步提升（見圖3）。

（三）創新人才培養策略

創新驅動是重要的國家戰略，其基礎是創新人才，這就倒逼基礎教育階段育人方式的系統變革。學生創新意識和創新素養指學生具備適應復雜社會和終身發展所需要的必備品格、關鍵能力，及面臨復雜問題呈現出來的綜合素養。化學教師應根據創新素養的本質設計指向創新素養的課堂教學，達成課程標準目標要求：轉變教與學的方式。“化學史教學創新、探究實驗教學創新、綜合實踐活動教學創新”等路徑，有助于促進學生創新素養的發展（見表2）。

四、教育家精神引領下教師發展的價值與意義

教育家精神引領下的教育的價值在于激發每名學生的潛能。學習的實踐是學生“同客觀世界、同伙伴、同自我的相遇和對話”，教師的使命在于為實現教育價值提供有力支撐，引領學生的個性化發展（見表3）。

教育家精神要求教師追蹤本學科知識本質具有培養學生學科素養能力，能夠踐行學科育人讓學生在學習實踐中充分和“世界、伙伴、自我”樂于相遇、自信對話，為“人”的全面發展而“教”。促進學生在“記憶、理解”低階思維活動中體驗客觀規律與世界本質，在“應用、分析、評價、創造”高階思維活動中樂于思考與解決問題、發展元認知、具有批判性思維。故而化學教師增進化學學科理解邏輯建構，從科學觀念指導下的教學視角對化學教學內容進行組織、呈現，從學科內與學科間視角和對化學科學為主干的真實問題的個人理解設計學習任務，在化學學科本質基礎上重構所教化學知識體系，得以落實對學生學科核心素養的培養和“人”的深度培育。教學研究與教師發展密不可分，教育家精神引領下教師發展的目的在于深入探索教育教學規律。

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（責任編輯：呂研）