高中化學核心素養的建構視角

吳星

摘要：從化學課程對學生發展核心素養和科學素養的貢獻，化學的學科價值和育人價值等方面分析了如何建構高中化學核心素養，形成了如下認識：高中化學核心素養應該包含化學學科觀念、化學學科思維、科學探究實踐和化學學科價值追求等方面；學生高中化學核心素養的形成和發展離不開正確的化學學習過程和學習方式。

關鍵詞：學生發展核心素養；科學素養；高中化學核心素養

文章編號：1005–6629（2017）2–0003–05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

根據教育部《關于全面深化課程改革 落實立德樹人根本任務的意見》而發布的《中國學生發展核心素養》，從文化基礎、自主發展和社會參與三個方面，明確了中國學生應具備的、能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。學生發展核心素養的培養需要學科教育的共性貢獻與個性貢獻，認識和發揮高中化學課程教育對學生發展核心素養的貢獻，就必須研究和分析高中化學核心素養的建構視角。

1 從學生發展核心素養建構高中化學核心素養

學生發展核心素養涉及文化學習領域、個體自我發展領域和社會參與互動領域，反映了個體與自我、社會和文化的關系。學生發展核心素養是所有學生應具有的最關鍵、最必要的共同素養，是每個個體都必須獲得的不可或缺的素養。學生發展核心素養的形成，能使學生成為更為健全的個體，能夠更好地適應未來社會的發展變化，為終生學習和發展打下良好的基礎，并為社會健全和良好發展做出貢獻。學生發展核心素養指向對“培養什么樣的人”問題的回答，與《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010～2020年）》提出的“促進人的全面發展、適應社會需要”的教育質量根本標準相一致[1]。

化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、變化及其應用的一門基礎學科，化學不僅與經濟發展、社會文明關系密切，也是材料科學、生命科學、環境科學、能源科學和信息科學等現代科學技術的重要基礎，化學在促進人類文明可持續發展中發揮著日益重要的作用。普通高中化學課程是與九年義務教育《化學》或《科學》相銜接的基礎教育課程，不僅對科學文化的傳承和高素質人才的培養具有不可替代的作用，更重要的是高中化學課程是落實立德樹人根本任務、促進學生發展核心素養形成和發展的重要載體。

表1中分析了高中化學課程對學生發展核心素養的貢獻，從中可以清晰地看出：高中化學課程對學生發展核心素養的形成和發展具有不可替代的作用，其中既有與其他學科教育對學生發展核心素養的相同貢獻，也有其自身的特殊貢獻。

在化學科學發展的歷史進程中，化學領域的每一個重大的理論進展、每一個重要的發現和發明，都是基于實驗研究或經過實驗事實檢驗的，尊重事實和證據、基于證據推理形成結論，從結構與性質相聯系的視角表征物質的結構和性質，從變化與平衡相統一的視角揭示物質變化的規律，是化學科學重要的科學研究視角和思維方式；創造和識別物質是化學科學的重要特征，化學發展的歷史從本質上說就是一部不斷創新的歷史，創新是化學科學發展的重要動力源泉之一，也是化學學術共同體的思維品質；化學科學發展的成果是人類智慧的結晶，是人類在創造之路上不畏艱險、百折不回、勇于實踐創新的結果，化學科學帶給我們的不僅是一種知識的進化和思維的啟發，還有一種力量的支撐、精神的鞭策和創造的信念。讓高中生像化學家那樣學習和探究化學科學的原理和方法，像化學家那樣用辯證的、歷史的和發展的觀點分析和解決問題，一定能發展學生的思維品質。

化學科學的任務之一是致力于探明物質世界的規律，這不僅是化學學術共同體堅持實事求是的科學精神、獨立思考和勤于探索、敢于質疑和批判的結果，也是化學學術共同體在國際視域下對話與交流、爭論與合作的過程中不斷創新發展的結果，同樣是化學學術共同體中的不同研究方法、不同觀念和不同學術理論包容發展的結果。讓學生像化學家那樣探究和學習化學，能幫助學生發展批判質疑的思想品質，拓展國際視野，尊重世界多元文化的多樣性，具有團隊意識和互助精神。

源于人類生活、服務于人類生活的化學，與人類的生活息息相關、密不可分，化學科學的發展促進著人類物質和精神文明的進步。運用化學原理和化學技術，解釋生活中的化學現象，解決生活中的化學問題，提高人類生存質量和生活質量，是化學科學對人類的重要貢獻之一。學生從生活和生產實際中探究和學習化學，既是運用化學原理、觀念和方法解釋生活中的化學現象和解決生活中與化學相關的問題的過程，也是形成解決未來生活中可能面臨的陌生、復雜甚至不可預測的問題的能力的過程。

恩格斯曾經說過，“化學既是關于自然的科學，又是關于人的科學。在當代科學的發展趨勢中，它們正在走向統一。因此，化學不僅僅是認識生命與進化的手段，也是人類生存和獲得解放的手段”。化學學科發展過程中處處充滿的人文情懷和審美情趣，同樣發展著學生的“人文底蘊”。當今，人類的生活已經被合成材料、合成藥物、農化產品等20世紀最重要的發明所包圍，今天及未來都要靠化學來支撐，沒有化學的世界是難以想象的，正如美國有機化學家、有機合成之父伍德沃德所說，“在上帝創造的自然界旁邊，化學家又創造了另一個世界”。即使在人類社會面臨人口增長、能源資源匱乏、環境污染等挑戰的今天，這些問題的解決方法和手段絕對離不開化學。化學已經并正在作出不可替代的重要貢獻，在應對21世紀人類共同面臨的挑戰中依然肩負重任。讓學生像化學家那樣探究和學習化學，不僅能夠促進學生成為自然界的創造者、合理利用者和改造者，而且能夠使學生成為自然界的友好保護者和綠色化學理念的踐行者，實現人類與自然和諧相處和人與自然、社會的可持續發展。

由上述分析可知，提升學生發展核心素養需要讓學生學習化學課程。一是化學課程能服務于發展學生的“文化基礎”方面的核心素養：讓學生了解化學知識、原理和觀念，并運用所習得的化學觀念和思想解決生活中與化學相關的問題；能讓學生形成“尊重事實和證據并基于證據推理形成結論、從結構與性質相聯系的視角表征物質的結構和性質、從變化與平衡相統一的視角揭示物質變化的規律”等化學特征思維方式；能讓學生從化學科學的發展進程中，形成并發展批判質疑的思維品質和創新意識。二是化學課程能服務于發展學生的“自主發展”方面的核心素養：讓學生學習源于人類生活服務于人類的化學，認識化學科學發展對人類生活的貢獻和作用，以提高學生的生存和生活質量，激發學生濃厚的學習興趣和強烈的崇尚科學的志向；讓學生像化學家們那樣學習和探究化學，不僅學習化學知識，還體驗探究過程和方法，掌握科學學習方法，初步形成終身學習的意識和能力。三是化學課程能服務于發展學生的“社會參與”方面的核心素養：讓學生像化學家們那樣學習和探究化學，學會對話與交流、合作與分享，發展團隊精神和合作意識；讓學生通過綠色化學理念、STSE相關內容的學習，形成低碳節能的生活習慣，發展應用化學技術解決實際問題的操作技能和能力；讓學生通過化學成果對當下和未來社會所作貢獻和產生的風險的認識，形成社會責任感和可持續發展的觀念；讓學生通過食品安全、危險化學品的使用和環境保護等法律法規的學習，形成遵紀守法的行為規范。

2 從科學素養建構高中化學核心素養

化學是自然科學領域的一門重要基礎學科，化學核心素養必然是科學素養的重要組成部分。根據科學素養的內涵確定化學核心素養，是化學核心素養建構的重要視角之一。

通常認為，科學是一種知識體系、研究過程和社會建制。科學是人運用實證、理性等方法，就自然以及社會乃至人本身進行研究所獲取的知識的體系化結果[2]。雖然人們對科學素養內涵的認識還沒有完全統一（見表2），但分析比較不同國際組織和學者對科學素養內涵的共同要素，不難發現，化學核心素養包含化學知識與觀念、化學思維與方法、科學探究與實踐、科學精神與責任。

化學知識與觀念是人類在科學實踐中認識物質世界及其變化過程所形成的知識體系和經驗總結，是化學學術共同體通過科學探究，運用科學思維與方法，從分子層次對物質的組成、結構、性能和轉化規律等進行研究所形成的化學核心概念和學科觀念。通過高中化學課程學習，學生能建立構成物質是客觀存在的、物質是由元素組成和微粒構成，物質的結構決定物質的性質，物質的轉化是有條件的、轉化過程中遵循質量和能量守恒等化學學科核心觀念。

化學思維與方法是人類化學探索活動中對感性認識材料進行加工處理并形成科學結論的思維方式與途徑，是學生順利學習化學知識和解決化學問題過程中所應用的具有化學學科特質的思維視角和方式。在高中化學學習和化學問題解決中，學生能夠結合生活經驗，通過觀察和實驗獲取物質及其變化的感性認識，運用分析與綜合、歸納與演繹、抽象與概括、假設與建模等方法形成理性認識；能夠通過實驗等方法獲取檢驗科學結論的證據，并基于證據進行推理；能根據物質的組成元素、構成微粒及微粒間作用力的差異對物質進行分類，能從宏觀、微觀相結合的視角對物質及其變化進行化學符號等形式的表征。

科學探究與實踐是人類在認識自然界的過程中，獲取證據、建構解釋的各種活動和方式，所有科學研究成果都是科學探究與實踐活動的結晶，科學探究與實踐也是學生學習化學、培養創新精神和實踐能力的重要活動方式。通過高中化學課程學習，學生能認識科學探究與實驗在化學研究和學習中的作用，能在化學實驗與探究中有效地與同伴合作和交流；掌握物質合成、分離和提純、組成檢驗和測定、性質和應用等化學實驗的方法和技能，能設計和實施簡單的實驗方案，能對觀測的實驗現象和數據做出合理的解釋；具有將化學研究成果應用于生產和生活實際的意識，能運用科學探究的方法解決或解釋生活中與化學相關的簡單實際問題。

科學態度與價值觀是人類在科學發展過程中形成的對自然、科學實踐、科學技術與社會關系的整體認識，是人類活動的道德精神和價值取向在科學研究和實踐中的體現。通過高中化學課程學習，學生能保持對物質及其變化的好奇和探究欲望，具有積極地探索科學問題的熱情；理解化學科學的人文內涵，贊賞化學科學對提高人類生活質量和促進人類社會發展的作用，能用變化和發展的觀念看待化學科學；能初步形成對科學、技術、環境與社會的相互關系的正確認識，尊重生命、關愛自然、崇尚科學，具有用科學倫理道德權衡化學技術成果運用于實踐的利弊的意識。

3 從化學科學建構高中化學核心素養

建構化學核心素養必須明白什么是化學。我國著名化學家徐光憲先生是這樣定義化學的：化學是用Z方法研究X對象的Y內容以達到W目的的科學。具體地說，化學是用實驗、理論和計算機模擬的方法研究原子、分子片、結構單元、分子、高分子、原子分子團簇、原子分子的激發態、過渡態、吸附態、超分子、生物大分子、分子和原子的各種不同維數、不同尺度、不同復雜程度的聚集態和組裝態，直到分子材料、分子器件和分子機器的合成和反應，制備、剪裁和組裝，分離和分析，結構和構象，粒度和形貌，物理和化學性能，生理和生物活性及其輸運和調控的作用機制，以及上述各方面的規律、相互關系和應用的自然科學[3]，化學的目的和其他科學技術一樣是認識世界和改造世界，但現在應該增加一個“保護世界”。

首先，從本體論的視角看化學可回答化學是什么的問題。化學是探索物質的科學，致力于揭示客觀存在的物質的本來面貌，包括物質的組成、結構、微粒的相互作用、聚集狀態等；致力于揭示物質通過化學變化轉化為新物質的規律，包括物質轉化條件，轉化過程中的質量和能量的守恒，轉化過程的方向、速度和限度等。

其次，從認識論的視角看化學可回答化學是如何研究和認識物質的問題。化學科學發展的歷程說明，化學通過觀察和實驗獲得對物質及其變化的感性經驗，再從宏觀與微觀相聯系、結構與性質的關系的視角，通過分類比較、分析綜合、歸納概括、抽象推理、假設、建模等科學思維方法，形成對物質本質及其變化規律的認識，并將新的認識通過實驗進行檢驗。化學對物質的認識和研究，需要化學相關學科和技術的交叉、融合和滲透，需要團體和國際間的合作和共同發展。

再其次，從價值論的視角看化學可回答化學科學發展理想目標的問題。從化學科學發展的目標看，化學科學是為了認識、改造和保護世界。化學科學在生命科學、能源科學、材料科學、環境科學、航天航空和信息技術等領域的滲透和融合，促進了化學等相關科學的發展，化學與社會、技術、環境等和諧相處過程中促進了人類生活質量的提高和社會進步。

基于化學學科視角建構化學核心素養，可從化學研究方法、研究對象、研究內容和研究目標等方面分析。化學是以實驗、理論（數理）和計算機模擬等方法研究物質的，而實驗方法是最基礎和最重要的研究方法，高中化學教育要發展學生通過實驗獲取物質及其變化的證據、基于證據推理形成結論的思維能力，發展學生通過實驗探究解決與化學相關實際問題的能力；化學研究對象是分子層次的物質，而中學化學課程中所探究的大多數是分子、原子、離子等微粒層次構成的物質，高中化學教育要讓學生形成物質結構與性質相聯系的科學觀念，具有宏-微-符相結合表征物質及其變化的能力；化學研究內容是物質的組成、性能、變化規律及其應用，高中化學教育要讓學生形成化學變化是有條件的、化學變化與平衡相統一的學科觀念，具有運用觀察、實驗、理性分析、模型建構等方法探究物質及其變化的能力；化學研究的目的是認識世界、改造世界和保護世界，高中化學教育要讓學生形成化學、技術、環境與社會和諧、可持續發展的價值觀，發展科學精神和社會責任感。

綜合從學生發展核心素養、科學素養和化學課程的學科價值與育人價值等方面分析和建構高中生化學核心素養，我們可以發現：（1）高中化學核心素養應該包含化學學科觀念、化學學科思維、科學探究實踐和化學學科價值追求等方面。其中，化學學科觀念是化學學科知識和原理的高度抽象和概括，處于化學知識的核心位置；化學學科思維是除了一般科學思維外具有化學特征的思維方式，如從結構與性質相聯系、變化與平衡相統一的視角分析和解決問題的思維方式等；科學探究實踐是以化學實驗為主的探究，強調用實驗方法探究分子層次物質的結構、組成、性質和變化規律，用實驗方法學習和研究化學；化學學科價值追求是基于實證對物質世界的探索和創造，并追求人與自然的和諧、可持續發展。（2）高中化學核心素養是學生在化學課程學習過程中形成和發展的，離開了科學、正確的化學學習過程和學習方式無法形成化學核心素養。學生只有通過自主、合作、探究等多樣化的學習方式，才能在學習過程中自主獲取化學學科知識、形成化學學科觀念、體驗化學實驗探究的過程、運用化學特征的思維方式分析和解決實際問題、認同和踐行化學學習價值追求。

參考文獻：

[1]趙婀娜.今天，為何要提“核心素養”[T].人民日報，2016：20.

[2]李醒明.什么是科學[J].湖南社會科學，2007，（1）：1～7.

[3]徐光憲. 21世紀的化學是研究泛分子的科學[J].中國科學基金，2002，（2）：70～76.