對高中化學核心素養(yǎng)的認識

摘要：高中化學核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認知”、“科學探究與創(chuàng)新意識”、“科學精神與社會責任”五個方面。本文從化學學科觀念、學科思維、學科實踐和學科價值等方面分析了高中化學核心素養(yǎng)各維度的內(nèi)涵，探討了高中化學核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)和各維度的相互關系。

關鍵詞：高中化學核心素養(yǎng)；要素；結(jié)構(gòu)；內(nèi)涵

文章編號：1005–6629（2017）5–0003–05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

高中化學核心素養(yǎng)是學生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，是高中生通過化學課程學習所獲得的，在知識與技能、過程與方法、態(tài)度情感與價值觀等方面的綜合品質(zhì)和關鍵能力。高中化學核心素養(yǎng)是高中化學課程的重要目標，也是衡量高中化學教學效果的重要標準。高中化學課程實施如何落實“立德樹人”的教育任務？高中學生通過化學課程能得到什么發(fā)展？高中化學核心素養(yǎng)是對這兩個問題的直接回答。

1 高中化學核心素養(yǎng)的建構(gòu)

《普通高中化學課程標準（實驗）》從知識與技能、過程與方法、態(tài)度情感與價值觀相融合制定了高中化學課程目標[1]。高中化學課程目標在知識與技能維度突出了“化學概念原理、化學變化規(guī)律、化學基本觀念、化學實驗”等關鍵詞，強調(diào)高中化學課程要提供學生未來發(fā)展所需要的化學學科觀念；在過程與方法目標維度突出了“科學探究、信息獲取和加工、自主學習”等關鍵詞，強調(diào)高中化學課程要讓學生經(jīng)歷科學探究過程，學會運用觀察、實驗、查閱資料等多種手段獲取信息，并運用比較、分類、歸納、概括等方法對信息進行加工，提高自主學習化學的能力；在情感態(tài)度價值觀維度突出了“樂于科學探究、感受世界奇妙、贊賞化學應用、關注化學發(fā)展、養(yǎng)成科學態(tài)度”等關鍵詞，強調(diào)高中化學課程要發(fā)展學習化學、探究物質(zhì)變化奧秘的興趣，能夠體驗科學探究的艱辛和喜悅，感受化學世界的奇妙與和諧；能夠贊賞化學科學對個人生活和社會發(fā)展的貢獻，將化學知識應用于生產(chǎn)、生活實踐，逐步形成可持續(xù)發(fā)展的思想。

從學生發(fā)展核心素養(yǎng)、科學素養(yǎng)和化學課程的價值等方面綜合分析，高中化學核心素養(yǎng)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，因此高中化學課程落實“立德樹人”的教育任務，就是要讓學生通過自主、探究和合作等多樣化的學習方式，形成和發(fā)展化學學科觀念、化學思維方式、科學探究能力，樹立和發(fā)展科學精神和價值觀。從三維目標相融合制定的高中化學課程目標可以看出，十多年前高中化學課程改革倡導的課程目標中就包涵了化學核心素養(yǎng)的基本要素[2]。

1.1 從學科觀念建構(gòu)高中化學核心素養(yǎng)

科學的形成源于人類對自然界的探索活動，而自然界又是一個普遍聯(lián)系、相互作用的統(tǒng)一整體。因而，科學領域不同的學科之間就必定會存在一些共通、跨越學科界限、具有普適性的科學主題。美國加利福尼亞州出版的“科學框架”（Science Framework for California Public School）中，將“尺度與結(jié)構(gòu)”、“變化的形式”、“穩(wěn)定性”、“系統(tǒng)與相互作用”、“能量”、“演化”提煉為科學主題，上述科學主題在化學學科中以學科觀念或核心概念的形式表現(xiàn)出來（表1）[3]。

“普遍聯(lián)系和相互作用”同樣是化學學科觀念的特征。人們通過觀察（特別是通過實驗觀察）、辨識并表征物質(zhì)在一定條件下的存在狀態(tài)和變化現(xiàn)象，如物質(zhì)的形態(tài)改變、新物質(zhì)的生成、能量的轉(zhuǎn)化等，這種直接觀察或通過一定的儀器或技術間接觀察所得到的物質(zhì)存在狀態(tài)和變化現(xiàn)象往往是宏觀的，可用文字或化學符號對其進行描述，即“宏觀辨識”。但人類對客觀世界的認識并不僅僅滿足于對物質(zhì)的存在狀態(tài)和變化現(xiàn)象的觀察、辨識和表征，還必須探析其運動變化的本質(zhì)原因。化學學科中主要從兩個視角進行探析，一方面從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相聯(lián)系的視角分析，即“微觀探析”，另一方面從變化和平衡相統(tǒng)一的視角分析，即“變化思想與平衡觀點”。因為馬克思主義哲學認為，物質(zhì)是不停運動變化的，平衡和運動是不可分的，客觀世界是不斷地沿著由不平衡到平衡、再由平衡到不平衡的軌跡運動著。而內(nèi)因是事物變化發(fā)展的內(nèi)在根據(jù)，是事物運動的源泉和動力。“宏觀辨識與微觀探析、變化思想與平衡觀念”是具有高度概括性、統(tǒng)領性和遷移性的化學學科觀念。

理解“宏觀辨識與微觀探析、變化思想與平衡觀念”的內(nèi)涵，我們不能只看到“宏觀、微觀、變化、平衡”幾個簡單的詞，不能僅從化學一般概念或原理層面進行理解，“宏觀辨識與微觀探析、變化思想與平衡觀念”的內(nèi)涵是十分豐富的。它涉及化學變化的條件、方向、限度、能量轉(zhuǎn)變，涉及物質(zhì)及其構(gòu)成微粒的作用力和作用力平衡，涉及對物質(zhì)及其變化的辨識、探析和表征等。

理解“宏觀辨識與微觀探析、變化思想與平衡觀念”的內(nèi)涵，不能把其中的“與”簡單理解成兩者加和，它們是相互聯(lián)系的統(tǒng)一體。“宏觀辨識與微觀探析、變化思想與平衡觀念”是指以“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)相聯(lián)系、宏觀與微觀相結(jié)合、變化與平衡相統(tǒng)一”的視角認識和分析解決相關的化學問題。

1.2 從學科思維建構(gòu)高中化學核心素養(yǎng)

人類在運用化學方法探索物質(zhì)世界及其相互關系的過程中，積累了豐富的知識和經(jīng)驗，其中極其重要的就是具有化學特質(zhì)的思維方法。辯證唯物主義堅信有一個客觀世界存在，而人類認識世界就是不斷地通過實證研究去接近這個客觀世界。作為科學領域的一門學科，化學十分重視實證研究，堅持科學結(jié)論需要通過多次反復的證實或證偽。事實上化學科學中許多理論的建立和原理的發(fā)現(xiàn)，特別是中學化學課程中所涉及的化學理論和原理，都是建立在對大量實驗事實進行比較分析、歸納概括的基礎上的，是根據(jù)大量的實驗事實（證據(jù)）進行邏輯推理形成科學結(jié)論的，這就是“證據(jù)推理”。由于化學研究的對象是分子、原子層次的物質(zhì)，且存在物質(zhì)的多樣性、不同物質(zhì)結(jié)構(gòu)的獨特性和環(huán)境對物質(zhì)及其變化影響的復雜性等特點，人類運用化學方法探索物質(zhì)世界時，常常對大量實驗事實進行比較分析、歸納概括后，還需要通過抽象和簡化的方法建構(gòu)模型，再現(xiàn)物質(zhì)及其變化的基本規(guī)律，這就是“模型認知”。因此“證據(jù)推理與模型認知”是化學特質(zhì)的思維方法。

證據(jù)推理與模型認知既有區(qū)別又相互聯(lián)系，證據(jù)推理主要是指根據(jù)觀察和實驗等方面獲取的物質(zhì)及其變化的信息（證據(jù)），通過基于證據(jù)推理的方法形成科學結(jié)論；模型認知是指對研究的物質(zhì)及其變化等方面的問題提出假設，根據(jù)觀察和實驗得到的信息，通過抽象和模型思維，用簡化的、形象化的模型再現(xiàn)物質(zhì)及其變化的本質(zhì)、內(nèi)在特性和一般規(guī)律，并通過實驗驗證和完善模型。證據(jù)推理所形成的科學結(jié)論是簡單的模型認知，模型認知離不開證據(jù)推理，證據(jù)推理是建構(gòu)模型的前提。

1.3 從學科實踐建構(gòu)高中化學核心素養(yǎng)

化學科學發(fā)展至今，化學實驗仍然是探索物質(zhì)奧秘的重要研究方法，也是學生化學學習中進行科學探究的重要途徑，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的重要活動。從化學實驗研究的對象看，有物質(zhì)的合成（轉(zhuǎn)化）與分離、物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的表征、物質(zhì)的性能和應用等；從化學實驗研究的過程看，化學實驗通過一定的實驗技術和方法獲取物質(zhì)及其變化的信息，再從結(jié)構(gòu)與性質(zhì)相聯(lián)系、變化與平衡相統(tǒng)一的視角，運用比較分析、歸納概括、證據(jù)推理、模型建構(gòu)等方法對實驗現(xiàn)象和事實做出合理的解釋，揭示化學變化的規(guī)律，形成科學的結(jié)論；從化學實驗結(jié)果看，化學實驗獲取新的化學知識，揭示未知的化學反應原理和規(guī)律，發(fā)展新的技術和方法，將新的實驗研究成果應用于生產(chǎn)、生活和科學研究實踐。因此，從化學實驗研究的對象、過程和結(jié)果分析可以發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新是化學科學探究最重要的特征，化學科學探究最能體現(xiàn)和發(fā)展人的創(chuàng)新精神和實踐能力、團隊協(xié)作和合作能力，最能培養(yǎng)人的科學精神和社會責任，“科學探究和創(chuàng)新意識”是化學學科實踐的核心要素。

1.4 從學科價值建構(gòu)高中化學核心素養(yǎng)

科學價值作為一個總的價值體系，由諸多價值要素構(gòu)成，諸多價值要素聚焦于最終目標——為人的全面發(fā)展服務。化學科學的發(fā)展起源于人的生存和發(fā)展的需要，化學對人的發(fā)展的作用是以認識世界、改造世界和保護世界的活動為前提的，化學科學技術不斷推動經(jīng)濟的發(fā)展，給人類提供了豐富的物質(zhì)財富，這是實現(xiàn)人的自由發(fā)展的根本條件。但是片面追求化學科學技術的應用性價值，就會帶來諸如對生態(tài)環(huán)境、人類健康的影響，導致科學不利于人發(fā)展的異化現(xiàn)象，無法實現(xiàn)科學的最終價值。實現(xiàn)化學科學的價值既要充分發(fā)揮化學科學技術為人類提供物質(zhì)財富的作用，又要充分分析化學科學技術應用對人類社會發(fā)展帶來的可能的負面影響，即充分承擔起化學科學對促進人類社會發(fā)展的“社會責任”。

化學科學探索是一個艱難的創(chuàng)造過程，需要化學學術共同體成員付出艱辛的代價，執(zhí)著不懈地永恒探索和不斷創(chuàng)新；化學學術共同體成員在科學探究實踐活動中遵循著科學研究行為規(guī)范，體現(xiàn)著理性、客觀、公正、平等、奉獻、求實、嚴謹、民主、寬容、自由的科學精神，成為現(xiàn)代人類社會道德進步的推動力量和現(xiàn)代人類文化體系與精神生活的核心。“科學精神”與“社會責任”是對化學學科價值很好的詮釋。

2 高中化學核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)涵

根據(jù)化學課程對學生發(fā)展核心素養(yǎng)的貢獻，結(jié)合化學課程的特點，高中化學核心素養(yǎng)可概括為“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認知”、“科學探究與創(chuàng)新意識”、“科學精神與社會責任”五個方面。其中，“宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想”既是化學學科觀念，又是化學特征的思維視角和方式，“證據(jù)推理與模型認知”是化學特征的思維方法，“科學探究與創(chuàng)新意識”是化學學科實踐能力，“科學精神與社會責任”是化學學科的價值追求和化學課程對學生價值觀發(fā)展的貢獻。高中化學核心素養(yǎng)各維度的關系可表示如圖1所示。“科學探究和創(chuàng)新意識”處于化學核心素養(yǎng)的中心位置。“宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想”既以化學科學探究為載體，又是化學科學探究的研究內(nèi)容和思維視角，“證據(jù)推理與模型認知”是化學科學探究形成結(jié)論的思維方法，“科學精神與社會責任”是化學科學探究在態(tài)度情感和價值觀維度的重要成果。

2.1 宏觀辨識與微觀探析

“宏觀辨識與微觀探析”是從分子、原子層次對物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)變等及其相互關系的基本認識[4]，既是化學學科重要的觀念，又是化學問題解決的思維視角。

通過高中化學課程的學習，要求學生能通過觀察、辨識一定條件下物質(zhì)及其變化的宏觀現(xiàn)象，并能運用化學符號表征物質(zhì)及其變化；形成“物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)”的觀念；能從物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相聯(lián)系、宏觀與微觀相結(jié)合的視角解決相關化學問題。

2.2 變化觀念與平衡思想

“變化觀念與平衡思想”是對物質(zhì)發(fā)展化學變化的條件、方向、限度和變化規(guī)律等及其相互關系的基本認識，既是化學學科重要的觀念，又是化學問題解決的思維視角。

通過高中化學課程的學習，要求學生能認識物質(zhì)是不停運動變化的，化學變化是有條件的、可控制的；能形成化學變化中元素守恒和能量轉(zhuǎn)化守恒的觀念；能從變化與平衡相統(tǒng)一的視角考察分析化學反應和解決化學問題。

2.3 證據(jù)推理與模型認知

“證據(jù)推理與模型認知”是化學對物質(zhì)及其變化的認識方式，是基于觀察和實驗等方法獲取的物質(zhì)及其變化的事實并進行分析推理、抽象概括、建構(gòu)模型以揭示化學變化及其規(guī)律的過程，是運用證據(jù)推理和模型化思想解決相關化學問題的能力和品質(zhì)。

通過高中化學課程的學習，要求學生能通過觀察和實驗收集物質(zhì)及其變化的證據(jù)，基于證據(jù)進行分析推理形成結(jié)論，能解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關系，確定形成科學結(jié)論所需要的證據(jù)和尋找證據(jù)的途徑；能依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息進行抽象概括并建構(gòu)模型，用模型思想認識物質(zhì)及其變化的一般規(guī)律。

2.4 科學探究與創(chuàng)新意識

“科學探究與創(chuàng)新意識”是指提出化學問題，形成猜想和假設，獲取和處理信息，基于證據(jù)推理得出結(jié)論并作出解釋，對科學探究過程和結(jié)果進行交流、評估、反思的能力。是指能尊重事實和證據(jù)，獨立思考，敢于質(zhì)疑和批判不同觀點和結(jié)論，提出創(chuàng)造性見解的品質(zhì)。

通過高中化學課程的學習，學生應具有科學探究意識，能發(fā)現(xiàn)有探究價值的化學問題，提出合理猜測與假設；能依據(jù)探究目的設計并優(yōu)化實驗方案，正確實施實驗探究方案；具有分析、處理信息，描述、解釋實驗探究結(jié)果的能力；具有合作與交流的意愿與能力，能對實驗探究的過程與結(jié)果進行質(zhì)疑和批判、評估和反思。

2.5 科學精神與社會責任

“科學精神與社會責任”是指在認識化學科學本質(zhì)和化學科學的價值，理解科學、技術、社會、環(huán)境（STSE）關系的基礎上，逐漸形成的對化學科學技術應有的科學精神和社會責任感。

通過高中階段的學習，要求學生具有崇尚科學和嚴謹求實的科學態(tài)度；關注與化學有關的社會熱點問題，積極參與化學有關的社會實踐活動；深刻理解化學、技術、社會和環(huán)境之間的相互關系，贊賞并致力于應用化學科學技術促進社會發(fā)展，勇于承擔和分析化學過程對人類社會可能帶來的各種影響的責任，形成可持續(xù)發(fā)展的觀念。

3 高中生化學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展

高中化學核心素養(yǎng)是高中生通過化學課程學習所獲得的，在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面的綜合品質(zhì)和關鍵能力，是學生在未來生活中能有效解決復雜問題和適應不可預測情境的能力和品格。高中生化學核心素養(yǎng)的發(fā)展離不開化學課程的實施，離不開化學知識的學習，離不開經(jīng)歷化學問題解決過程。

3.1 在自主探究學習中發(fā)展學生化學核心素養(yǎng)

核心素養(yǎng)的后天習得性，決定了高中生化學核心素養(yǎng)的發(fā)展離不開化學課程學習。但必須指出的是高中化學核心素養(yǎng)的習得不能是“被動接受”，不能以“灌輸”的教學方法培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)，更不能把化學核心素養(yǎng)簡單地轉(zhuǎn)化成“宏觀、微觀、變化、平衡、模型、推理、實驗”等知識內(nèi)容進行講授，離開了科學、正確的化學學習過程和學習方式就無法形成化學核心素養(yǎng)。

在化學課程實施中發(fā)展學生的化學核心素養(yǎng)，就必須引導和組織學生積極主動參與多樣化的學習活動，如實驗探究、交流討論、辯論、問題解決、社會實踐等，讓學生在學習活動中形成自主、合作、探究等多樣化的學習方式，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、認同和踐行化學學科價值追求。

3.2 在化學知識學習中發(fā)展學生化學核心素養(yǎng)

化學核心素養(yǎng)的形成離不開化學知識，沒有化學知識，化學核心素養(yǎng)就是無源之水、無本之木。在“知識爆炸”的時代，任何人沒有必要也不可能掌握繁瑣卻無法窮盡的“化學知識”，唯有將化學知識提升為可遷移應用的化學學科觀念，才能發(fā)展學生的化學核心素養(yǎng)。

高中化學課程具有自身的內(nèi)容邏輯主線，包含了許多事實性化學知識和基本概念，如何在課堂教學中將事實性化學知識和化學一般概念上升為化學學科觀念，考驗著化學教師的學科素養(yǎng)和教學智慧。高中化學課程實施中，需要認真理解高中化學核心素養(yǎng)中“宏觀辨識與微觀探析”和“變化觀念與平衡思想”所包含的化學學科觀念的內(nèi)涵，需要建立化學學科觀念與化學一般概念等之間的關系，有效地幫助學生建構(gòu)化學學科觀念體系。

高中化學課堂教學是圍繞一定的化學課程內(nèi)容、通過多樣的化學學習活動展開的。雖然不同的化學課程內(nèi)容、不一樣的學習活動對學生化學核心素養(yǎng)的不同維度發(fā)展的貢獻可能存在差異，但一定都能促進學生化學核心素養(yǎng)各維度的發(fā)展。化學課程實施中一定要防止的是：將化學核心素養(yǎng)各維度分解開來培養(yǎng)，將化學課程內(nèi)容與化學核心素養(yǎng)的某維度進行對應，并貼上“標簽”。

3.3 在化學問題解決中發(fā)展學生化學核心素養(yǎng)

高中生化學核心素養(yǎng)必須而且只能在化學問題解決學習中形成和發(fā)展。這是因為化學問題解決過程包括發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，其最終目標在于克服障礙并發(fā)現(xiàn)問題的答案。化學問題解決學習通過在真實而復雜的情境中提出問題、開展探究活動，訓練和運用化學特征的思維方式，最終獲得問題解決的方案和結(jié)果。

化學課程實施中的化學問題解決學習，其問題具有情境性、體驗性、過程性和開放性。在人類生活、生產(chǎn)活動和科學研究中，在生命科學、材料科學、能源科學等領域應用中，在解決人類所面臨的糧食生產(chǎn)、資源利用、環(huán)境保護等社會熱點問題中，化學科學的廣泛應用性，決定了化學問題具有真實的情境性，在解決真實情境問題中能培養(yǎng)科學精神和社會責任感，形成和發(fā)展正確的價值觀；化學問題解決學習是一種體驗性的學習過程，需要學生通過自身的體驗去領悟和感受，需要學生獨立或與同伴合作，通過閱讀、查閱資料、觀察實驗現(xiàn)象等方法獲取、表征、領悟有關信息；需要學生尋找推理得到結(jié)論的證據(jù)，并對證據(jù)進行評價應用；需要學生基于化學學科觀念和思維方式不斷地尋求解決問題的方法；學生未來生活中所需要解決的問題往往是復雜的、綜合的、甚至是不可預測的，綜合復雜的問題具有體系開放、環(huán)境復雜、方案多樣、結(jié)果不確定等特點，開放性化學問題解決需要學生對信息、證據(jù)的選擇和評價，獨立地對問題情境中的眾多因素進行多視角的分析和探索，對問題解決過程和結(jié)果的質(zhì)疑，與同伴交流討論眾多解決問題的方案并做出選擇和決策。化學問題解決學習是培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)的最有效途徑。

參考文獻：

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[4]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.