A.- B._ et dame M._, tous deux de nationalité espagnole, se sont mariés le 23 décembre 1984 à Badalona (Espagne). Un enfant est issu de leur union: Jonathan, né le 5 juin 1987. Dès 1990, de vives tensions ont surgi entre les conjoints, qui ont dès lors intenté une première procédure de divorce. L'attribution de la garde et de l'autorité parentale sur l'enfant Jonathan a été d'emblée un sujet de litige entre eux. Par mesures préprovisoires du 13 août 1992, confirmées à titre provisionnel le 8 octobre suivant, l'enfant a été confié à son père, mais une situation de garde alternée s'est de fait mise en place par la suite. Les époux ayant ultérieurement repris la vie commune, il a été mis fin aux mesures ordonnées dans le cadre de cette procédure; la cause a été rayée du rôle le 25 janvier 1994. Le mari a déposé une nouvelle demande en divorce le 27 janvier 1995. Il a de plus requis des mesures provisionnelles tendant à l'attribution de la garde sur Jonathan. Par convention du 1er mars 1995, la défenderesse a accepté, par gain de paix selon elle, que l'enfant soit confié au demandeur. Le Service de protection de la jeunesse (ci-après: SPJ) a été invité à assurer une surveillance et à procéder à une enquête sur la situation de Jonathan. Le 23 novembre 1995, après que l'enfant eut menacé de se suicider, le SPJ a requis son placement dans un foyer d'accueil afin qu'il "soit à l'abri des dissensions familiales au moins pendant la durée de l'expertise". Il résultait du rapport de ce service que Jonathan était très perturbé par le divorce de ses parents, qu'il était en outre très impliqué dans le conflit conjugal et qu'il était enfin manipulé; il se disait lui-même malheureux et présentait d'importantes difficultés scolaires en raison d'un manque de concentration. Agissant d'office par voie de mesures préprovisoires, le président du Tribunal civil du district de Lausanne a, le 24 novembre 1995, retiré le droit de garde aux deux parents et l'a confié au SPJ, en chargeant celui-ci de nommer le gardien, de pourvoir au placement et de régler le droit de visite des père et mère. Jonathan a ainsi été placé à la Maison d'enfants de Penthaz; cette décision a été confirmée par ordonnance de mesures provisionnelles. Le 3 janvier 1996, le président du tribunal a chargé le Service universitaire de psychiatrie de l'enfant et de l'adolescent (ci-après: SUPEA) de procéder à une expertise psychologique de la famille B._. Dans son rapport déposé le 25 juin 1996, l'expert a proposé la poursuite du placement pendant encore une année, ce qui a été le cas dans les faits. Il a en outre précisé que la mère paraissait à ce moment-là "plus apte par ses capacités psychiques à offrir une relation contenante et adéquate pour le développement de Jonathan, pour autant que celui-ci se permette de ne pas saboter ce lieu de vie par loyauté à l'égard de son père". Par jugement du 13 mars 1998, le Tribunal civil du district de Lausanne a notamment prononcé le divorce des époux, attribué à la mère l'autorité parentale sur l'enfant, réglé le droit de visite du père, chargé l'autorité tutélaire compétente d'instituer une curatelle d'assistance, selon l'art. 308 al. 2 CC, et de la maintenir aussi longtemps que nécessaire, enfin, fixé la contribution d'entretien due par le père en faveur de l'enfant. B.- Par acte du 28 mars 1998, B._ a interjeté recours contre ce jugement, concluant à sa réforme en ce sens que l'autorité parentale sur Jonathan lui est attribuée, le droit de visite de la mère étant réglé selon les modalités prévues dans le jugement. Dans sa réponse du 11 juin 1998, la défenderesse a conclu au rejet du recours. Les deux parties ont sollicité des mesures d'instruction complémentaires. Le président de la Chambre des recours du Tribunal cantonal du canton de Vaud a ordonné une nouvelle expertise qui a été confiée au SUPEA, lequel a déposé son rapport le 1er février 1999; diverses ordonnances de mesures provisionnelles ont par ailleurs été rendues. Par arrêt du 13 décembre 1999, la Chambre des recours du Tribunal cantonal du canton de Vaud a rejeté le recours et confirmé le jugement de première instance. C.- B._ exerce un recours en réforme contre cet arrêt. Il conclut à ce que l'autorité parentale sur Jonathan lui soit attribuée, sous réserve du droit de visite de l'intimée. Il demande en outre la désignation d'un curateur pour l'enfant, en application de l'art. 146 CC. Subsidiairement, il requiert l'annulation d'office de l'arrêt attaqué et le renvoi du dossier au Tribunal cantonal. Le recourant sollicite par ailleurs l'octroi de l'assistance judiciaire. L'intimée n'a pas été invitée à répondre. 