高中化學學科能力框架的構建

伴隨科學素養(yǎng)的提出，全球科學教育目標的轉型，培養(yǎng)學生能力成為各國關注的焦點。化學作為科學學科，與當下社會科學技術的發(fā)展有直接聯(lián)系，對化學課程改革十分重視。通過分析國外培養(yǎng)目標，國內上海、北京重點城市高考考查的化學能力，以及現(xiàn)有研究成果，總結歸納化學學科能力要素，構建能力框架。

一、教育目標和評價的視角從知識轉向能力的培養(yǎng)

20世紀50年代，在西方發(fā)達國家科學技術飛速發(fā)展，人與科學的關系日益密切的背景下，美國學者首次提出了科學素養(yǎng)一詞，將科學素養(yǎng)定義為公民應該具備與生活相關的科學知識，將其應用于社會以適應科技的發(fā)展。此時的科學素養(yǎng)是在科學知識的范疇中作為一個概念提出的，著眼于人的生存能力。80年代初期，美國面臨學生學業(yè)成績水平較低，功能性文盲將造成經濟增長遲緩、國防安全受到威脅。為解決這一危機，美國各大科學組織及教育機構致力于科學教育改革，科學素養(yǎng)概念的范疇及維度的研究得以延續(xù)并呈現(xiàn)多樣化。美國科學教師協(xié)會在1982年發(fā)表了題為“科學-技術-社會 80年代的科學教育”的年度報告，科學素養(yǎng)不再是一個概念，而是作為科學教育目標明確提出。報告介紹了科學素養(yǎng)除科學知識成分外還包括科學探究能力、態(tài)度、價值觀等方面。教育目標似乎從專注于科學知識的傳遞轉向人的培養(yǎng)，學生自身的發(fā)展開始受到重視。這次報告在國際上產生了廣泛的影響，各國以培養(yǎng)全體公民的科學素養(yǎng)為理科目標改革科學教育，制定、編寫、出版出更加適應新時代的科學教材，掀起了一場科學素養(yǎng)運動，將科學素養(yǎng)推向高潮。教育目標和教育評價是相輔相成的，教育目標的轉型標志著評價目標和方式同樣從知識評價向能力評價的轉化。

二、基于能力培養(yǎng)提出學科能力

林崇德認為學科能力是學生的智力、能力與特定學科的有機結合，因此學科能力通常有三層含義：學生掌握某學科的一般能力；學生在學習某學科時的智力活動及能力的成分；學生學習某學科的學習能力、學習策略。張警鵬從認知心理學的角度分析，認為學科能力是學生運用個體已有的學科知識和情境經驗，經過一定的心理活動解決學科情境問題時所反映出的個性心理特征。郭元祥認為學科能力是穩(wěn)定的心理特征和行為；從測量學科能力表現(xiàn)的角度，他將學科能力大致分為三類：（1）基礎性學科能力，是學生在各學科中皆有所表現(xiàn)的基本能力，是與思維活動等一般過程和形式相關的能力；（2）知識性學科能力，這是學科具體知識學習的能力要求；（3）學科素養(yǎng)性能力，這是學科能力的核心要求，其發(fā)展具有階段性和順序性，最能體現(xiàn)出學科特色。對比林崇德、張警鵬、郭元祥對學科能力結構要素的界定，取其交叉部分，我們認為學科能力構成要素包括學科知識，學科一般能力和特殊能力。

1、學科知識是學科能力的基礎

三人的在學科能力構成要素中“智力活動及能力的成分”、“內化的學科知識”和“知識性學科能力”，均體現(xiàn)了學科知識這一要素。學科知識蘊含著學科思維，滲透著學科能力。學科概念、定律、原理及方法，從獲得到應用都經歷了復雜的思維過程，學科思維的形成對學生的學科活動過程起指導作用，并以能力的形式表現(xiàn)出來。如學生掌握學科內容后，能對該學科信息識別與傳達，那么他具備了提取信息和與人交流的能力。可以說，學生所具備的學科能力是由學科知識過渡來的。

2、學科能力可分為學科一般能力和學科特殊能力

分析林崇德認為的一般能力，其具有其他學科可共有，能力間存在聯(lián)系或交叉的特點。郭元祥的基礎性學科能力是指各個學科皆有所表現(xiàn)的基本能力。如布盧姆的認知領域目標 ：了解、理解、應用、分析綜合、評價等能力要求，就是各個學科都包含的基礎性能力表現(xiàn)。因此，學科一般能力是指學生在各學科學習過程表現(xiàn)出來的普遍存在的基本學習能力，包括認識與理解能力、想象與思維能力、觀察能力、問題解決與創(chuàng)造能力等。學科特殊能力是指學生在不同學科學習過程中表現(xiàn)出來的具體能力，學科特殊能力由于學科知識性質與學習過程的差異，在不同學科中的具體能力表現(xiàn)不同。

三、國外化學（科學）學科能力構成要素

化學作為科學學科，與當下社會科學技術的發(fā)展有直接聯(lián)系，國際上對化學課程改革十分重視。20世紀50年代前，各國化學課程基本上是一門描述性學科，主要內容是元素化合物知識和少量簡單實驗。50年代后，化學課程標準以展開實驗為主，訓練操作技能，融入科學態(tài)度和方法，旨在培養(yǎng)科技精英，解決社會問題。直到80年代科學素養(yǎng)面對全體公民的提出，化學學科作為科學素養(yǎng)培養(yǎng)的重要領域，化學課程標注應該如何體現(xiàn)科學素養(yǎng)、構建哪些維度、包含哪些要素成為國際上的熱點。

國際上化學課程目標制定均以提高學生的科學素養(yǎng)為主旨，且制定維度呈現(xiàn)多樣性：知識、能力、方法、情感、態(tài)度及STS教育等維度。各國在課程目標中明確提出了能力培養(yǎng)的目標和要求，呈現(xiàn)能力目標導向。日本的化學課程特別強調以“有目的、有意識的觀察與實驗”為手段，從而培養(yǎng)學生的化學概念理解力以及探究能力和學生主動去思考、預測、觀察、實驗等學習活動；瑞士對學生獲得知識的內容和方法提出明確要求，同時要求學生關注化學發(fā)展的影響因素；澳大利亞課程目標的制定主要是從學科角度出發(fā)，重視科學方法的學習和運用，突出STS教育；德國化學教學大綱從化學學科的特殊方法出發(fā)，主要關注實驗能力：觀察、假設、誤差分析、實驗設計等，模型操作能力以及運用數(shù)學方法的能力；俄羅斯化學課程強調了實驗，模型等化學科學方法、化學計算以及在問題情境中確定問題并解決問題的能力。經過對各國能力目標的進一步分析還可以發(fā)現(xiàn)，科學探究能力在國際上受到普遍關注，是形成科學素養(yǎng)的重要組成部分。

國際上對科學素養(yǎng)評價的目標可主要分為科學知識與科學能力兩部分，其中各項目中科學能力評價側重的目標維度分別為：科學探究過程、科學探究、認知能力和科學實踐，能力目標評價框架一欄列出了四種能力評價目標的子目標。歸納子目標可以發(fā)現(xiàn)，國際評價機構想要測量學生在真實情境中發(fā)現(xiàn)問題并設計方案的能力；運用科學原理操作實踐的能力；分析交流結果以致問題解決的能力。通過這些測量結果最終評定學生的科學探究能力，因此，科學探究能力的測評是國際評價機構關注的核心目標。

四、我國北京、上海高考對化學學科能力的考察

按照《義務教育化學課程標準》和《考試說明》中規(guī)定的能力要求，對新課改后北京中考化學試卷進行分析。試卷本著重在水平考查的命題原則，試題突出體現(xiàn)了課程改革的精神及方向，其能力要求考查如下：（1）實驗和科學探究能力：化學實驗是化學學科的重要知識內容，也是學習化學知識的重要工具。化學實驗的考查重點不但包括實驗結果， 而且還包括重要實驗的過程， 可見化學實驗探究試題在中考化學試卷中占有不可或缺的重要的地位。中考化學實驗探究題 均考查到科學探究能力八要素中的5～6個，即設計方案、進行實驗、收集證據(jù)、解釋與結論、反思與評價、表達與交流。通過按照科學探究的步驟解決問題的一系列思維活動 ，不僅使學生體會科學研究的方法和科學探究的一般過程，而且也對其科學探究能力進行了考查。（2）問題解決能力：試題設置突出了化學與生活、社會的密切聯(lián)系，著重考查了學生從化學視角看待問題，用化學思想分析問題、解決問題的能力。此外利用題目設置的情景考查了學生獲取信息的能力、文字表述能力。

上海市中考試卷的命題關注學生的學習過程。情境提供以科學、技術、社會的相互關系為側重點，大多從生產實踐或綠色化學角度出發(fā)，力圖引導學生感受到化學的實用性和人文價值來編制試題，考查學生運用化學知識解決簡單實際問題的能力和提取、篩選和加工信息的能力。其次，試題本著尊重科學事實的科學態(tài)度和科學的研究問題的方法，重視對實驗能力的考核，如實驗基本操作、物質的制備、檢驗、分離等試題；在部分實驗題中增加試題的開放性，如要求學生用文字將缺少的實驗儀器和藥品、實驗步驟和實驗現(xiàn)象寫出來，這對學生的文字表達能力是一個很大的考驗，同時反應出學生的探究能力和創(chuàng)新思維。

五、建構化學學科能力

總結學者們對化學學科能力的研究成果并結合高考考察能力要素，化學學科能力要素包括：符號表征能力、模型思維能力、定量化能力、觀察能力、學習能力、實驗能力、科學探究能力、創(chuàng)新能力。觀察以上要素，并參照上文對學科能力構成的分析，科學探究能力、實踐能力和創(chuàng)新能力是涉及化學基本知識理解和運用多種能力要素才能達成的綜合能力，三者本身存在交叉，在化學實驗中，提出問題及假設并設計實驗方案，表現(xiàn)出探究能力，觀察實驗現(xiàn)象需要觀察能力，得出結論評價實驗方案運用了邏輯推理、分析綜合等思維過程，學習能力是個體完善自身發(fā)展、培養(yǎng)終身學習所必備的能力，是其他能力的基礎；即這些能力不能突出化學學科特點，可將其歸為一般能力，并提出了。

化學研究物質的組成和結構這一特點使其從其它學科和研究中獨立出來，其研究方法就是化學實驗。通過化學實驗發(fā)現(xiàn)元素，建立模型、尋找規(guī)律，發(fā)現(xiàn)元素周期律，填補元素周期表，探究了物質的組成，同時驗證了化學實驗中的一些基本定律，如：質量守恒、能量守恒等。比較楊玉琴提出的四種能力要素，化學實驗能力包含符號表征、模型思維和定量化能力，同時又以三種能力為基礎。基于此，化學實驗能力是化學學科長期積淀而成，獨具的，支撐化學學科過去、現(xiàn)在和未來的能力，是學生學習化學形成的基本能力，是化學學科核心能力。

（作者單位：哈爾濱師范大學）