我國高中化學學科核心素養研究：理論建構與實踐策略

摘要： 梳理了國內高中化學學科核心素養研究的相關文獻，對國內化學學科核心素養的研究進展進行系統的總結，并根據已有研究成果提出需要進一步探索的方向。

關鍵詞： 化學學科核心素養; 高中化學; 理論研究; 實踐研究; 研究述評 ? ? 文章編號： 1005 6629（2019）6000906??????中圖分類號： G6338??????文獻標識碼： B

1?引言

《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱2017版課標）已經正式面世，其中化學學科核心素養理論的提出是2017版課標先進性和創新性的重要標志[1]。如何在教學中培養學生的學科核心素養是擺在化學教師面前的重要任務。完成好這項任務不僅需要認真研讀2017版課標的文本內容，也需要對已經發表的大量相關文獻進行研讀和分析。基于此，本文對國內化學學科核心素養的研究進展進行系統的總結，探討相關研究成果對化學學科核心素養培養、教師開展化學教學研究的啟示。

2018年8月在中國知網以“化學學科核心素養”、“宏觀辨識與微觀探析”等為篇名或關鍵詞，搜得文獻280多篇。通讀論文的主要內容，剔除其中與高中化學學科核心素養關系較小的文獻，最后共得文獻172篇。根據收集到的論文，從目前國內關于化學學科核心素養研究的文獻中提煉出兩個主要研究視角： 理論研究和實踐研究，理論層面的研究主要包括化學學科核心素養的內涵研究，化學學科核心素養與學生發展核心素養、三維目標及科學素養之間的關系研究;實踐層面的研究包括教學設計研究、教學策略研究及教學評價研究（見表1）。由于部分論文同時涉及多個研究視角的內容，因而要重復統計，所以表1中的總篇數大于172篇。

2?化學學科核心素養的理論研究

化學學科核心素養的內涵構建

對化學學科核心素養展開研究，首先面臨的問題是其內涵是什么？如何構建？較多的研究者

主研究視角研究視角篇數理論層面內涵構建16與學生發展核心素養的關系8與三維目標、科學素養的關系7實踐層面教學設計78教學策略42教學評價38對此展開了研究。筆者按照文章發表時間的先后順序將研究者對化學學科核心素養的內涵闡述列于表2。林小駒[2]等在2015年5月首次提出化學學科核心素養的內涵，這也是國內發表的第一篇關于化學學科核心素養的論文。此后房宏[3]、朱鵬飛[4]、吳俊明[5]、劉前樹[6]等相繼開展了化學學科核心素養內涵的研究。從論文作者的單位來看，既有中學一線教師，也有高校研究者。可以發現一線教師能夠主動開展課程理念的研究，這在以往的化學課程改革中是不多見的。

化學學科核心素養內涵

發表時間林小駒化學素養、化學信息素養、化學能力、合作能力和語言素養、化學思維素養、跨學科綜合創新素養以及情感、態度和價值觀20155房宏宏微結合、變化可控、服務社會、同類相似和實驗探究20166朱鵬飛化學觀念、化學思維和科學方法、科學實踐和應用、科學精神和態度20167

發表時間吳俊明基本觀念、關鍵能力、重要品格201611劉前樹化學基本觀念、化學過程、化學在生活中的應用、對化學的態度201611丁小婷學會學習與終身學習、學會思考與科學精神、化學思維與學科邏輯、團隊合作和溝通能力20176王香鳳等核心知識、關鍵能力、情感態度20185??從學科核心素養的內涵來看，盡管不同研究者的表述略有差異，但可以看出大多數研究者都認同其主要包括化學觀念、化學思維、實驗探究、科學精神等，這也與17版課標提出的化學學科核心素養5個維度是大體一致的。從素養水平劃分角度看，大多數研究者并沒有進行素養水平劃分，王香鳳、朱玉軍[7]則建構了一套包括3個維度和5個表現水平的化學核心素養框架體系，這5個表現水平分別對應于幼兒，小學、初中、高中必修、高中選修、大學化學專業等。

從學科核心素養的研制依據來看，研究者普遍認同需要關注“化學”“核心”“人”三個關鍵詞，所謂“化學”就是指化學學科核心素養需要關注化學學科本質，體現化學學科獨特的育人價值[8]，所謂“核心”是指化學學科核心素養應該是化學素養中關鍵的、少數的、必要的素養[9]，而“人”是指化學學科核心素養指向的是人的發展，是人的素養[10]。還有研究者指出高中化學學科核心素養的確立需要考慮三維目標的繼承和發展，以及高中學習與初中、大學學習的銜接與貫通[11]。

從研究方法而言，不僅有依賴于研究者的個人經驗以及對文本的研究，也有研究者采用量化的實證研究方法。如丁小婷等采用扎根理論研究方法，基于多重個案分析，得出專家型教師對化學學科核心素養構成要素的理解[12];畢華林等運用德爾菲法，通過來自全國高等院校和科研院所的33名專家共同體基于我國社會發展背景和學生全面發展需求所作出的有效決策和權威共識，得出中學階段應重點培養的理科核心素養[13]，盡管其研究針對的是整個理科，但對化學學科核心素養內涵構建方法還是有啟迪意義的。

化學教學?2019年第6期

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化學教學?2019年第6期總體而言，不同研究者對化學學科核心素養內涵的認識趨向于一致，然而構建方法大多依賴于個人的經驗，較少采用實證研究的方法，此外部分化學學科核心素養的內涵究竟是否能夠真正體現“人”的素養，也值得進一步思考。

化學學科核心素養與學生發展核心素養的關系

如何認識、理解和處理學科核心素養與學生發展核心素養的關系是理論研究者重點關注的問題。這個問題處理得好，不但保證了學生發展核心素養的落實，也有利于體現學科的獨特特色與價值;如果處理得不好，可能會強化各學科的特色，造成學科和學科之間更清晰的分離，客觀上將學生發展核心素養變成抽象的言詞，而非撬動課程改革深化的杠桿[14]。

吳俊明等指出化學學科核心素養只是學生發展核心素養組成的一部分，兩者是部分與整體的關系[15];陸軍則認為學生發展核心素養是制定學科核心素養的依據，學科核心素養也是制定學生發展核心素養的依據[16]。本文作者在前人研究的基礎上系統地總結了兩者之間的關系，指出化學學科核心素養與學生發展核心素養之間是部分與整體、具體與抽象、特性與共性的關系，化學學科核心素養是學生發展核心素養的重要組成部分，是學生發展核心素養的部分要素在化學學科中的具體化[17]。

可以發現研究者已經初步分析了兩者之間的關系，但還不夠清晰。環顧世界各國和地區，可以發現鮮少有其他國家提出“學科核心素養”這個概念，大多只提出“核心素養”，究竟如何準確把握兩者之間的關系仍然是一個亟待解決的難題。近年來國內不少教育研究者如鐘啟泉[18]、朱旭東[19]等指出核心素養針對的應是人，只能修飾人，不應有“學科核心素養”這個概念，“學科核心素養”的概念提出會強化學科教學，分散對“學生發展核心素養”的注意。是否應有“學科核心素養”這個概念不是本文想討論的觀點，但筆者認為上述的分析指出了一個重要的問題，那就是如何避免出現教學過程中只關注學科核心素養而忽視學生發展核心素養的問題。解決這一問題一方面需要厘清學科核心素養與學生發展核心素養之間的關系，化學學科核心素養是能夠對學生發展核心素養的所有要素作貢獻，還是有其側重點，這些需要進一步明晰化;另一方面學科核心素養也應該具備一定的跨學科的特征，回顧表2中列舉的不同研究者對化學學科核心素養內涵的構建，可以發現丁小婷提出的化學學科核心素養構成要素更能關注到人本身，具有較強的跨學科特征[20]。

化學學科核心素養與三維目標、科學素養的關系

三維目標與科學素養是《普通高中化學課程標準（實驗）》提出的課程理念，化學學科核心素養與三維目標、科學素養的關系也是研究者所關注的。綜合來看，研究者對三維目標與學科核心素養的關系認識較為一致，認為化學學科核心素養是對三維目標的繼承和發展。

對三維目標的繼承體現在以下幾個方面： 首先兩者在價值取向上呈現一脈相承的關系，都是旨在提高學生的科學素養水平;其次兩者在內涵上都保持一致，都包含學科觀念、學科思維、科學探究、科學精神等方面的要素，學科核心素養來源于三維目標，三維目標包含了化學學科核心素養的基本要素[21];最后學科核心素養側重于培養的結果方向，三維目標更側重于培養內容要素的解構以及培養過程的解構[22]。對三維目標的發展體現在三個方面： 其一，化學學科核心素養較三維目標而言更具體明確、更具有學科內涵、操作性更強;其二，化學學科核心素養能夠進行更清晰的水平劃分;其三，從“知識與技能”到學科核心素養，凸顯了化學知識的觀念價值，使“過程與方法”具體化和明確化，更加明確“情感態度與價值觀”維度的價值取向和立場[23]。

而關于化學學科核心素養與科學素養之間的關系，鄭長龍指出化學學科核心素養是對科學素養的深化和具體化，其是在化學學科層面來落實科學素養，是科學素養的深化和發展;同時，它又要反映和體現化學學科特質，是科學素養的具體化和化學學科化，可以看出其認為科學素養是化學學科核心素養的上位概念。陳進前對此持不同的觀點，認為科學素養不是化學學科核心素養的上位概念，學生發展核心素養才是[24]，目前兩者之間的關系還有待進一步研究。

除了上述問題的探討外，還有研究者以哲學的基本原理、思想和方法對化學學科核心素養進行解讀，總結其各自特征和內在聯系[25][26]。

3?化學學科核心素養的實踐研究

教學設計研究

對教學設計的研究，是理解教學理論和教學實踐的橋梁。從表1可以發現： 有關教學設計研究占發表文獻的比例最大。教學設計研究涉及的主題涵蓋必修和選擇性必修模塊，在選擇性必修模塊中化學反應原理主題最多（見圖1）。既有從學科核心素養的全部五個要素來展開教學設計，如李姍姍等設計的教學案例“海水資源的開發利用”[27]，也有根據教學內容的素養發展價值選擇某幾個要素來進行研究，如保志明從發展學生“證據推理與模型認知”的角度進行“化學鍵”的教學設計[28]，顧建辛等從“證據推理與模型認知”的角度構建了具有一般意義上的課堂教學結構流程，并據此對“原電池”教學的現狀作合理的分析[29]。從設計的課型來看，不僅有基于單課時的教學設計，也有單元教學設計（見圖2），如王云生以“電解質溶液”為例建構基于發展學生化學學科核心素養的教學單元[30]。俞建鋒等從發展學生“宏觀辨識與微觀探析”維度的素養為導向，以高中化學必修“電離和離子反應”為例進行單元教學設計[31]

從研究角度來看，研究者從教學及評價目標、學習及評價任務、教學情境等角度開展教學設計。在教學目標方面，不再從三維目標的三個方面分別列舉教學目標，而是將三維目標整合化、功能化設置教學目標，“整合”是素養為本的教學目標設計發展的方向。陳進前認為制訂教學目標時，需要熟悉該主題的內容要求、學業要求，將素養水平等級、學業質量水平羅列出來，再從中確定教學目標的重點和難點，并以必修課程中“Fe2+、 Fe3+之間的轉化”為例進行列舉[32]。評價目標的設置是基于學科核心素養發展的教學設計新的視角，楊梓生等通過研讀課程標準、厘清素養要求開展評價目標的設計研究，其以“離子反應”為例確定該課時的重點評價目標： 通過對具體化學反應微觀本質的探究活動，診斷并發展學生實驗探究的水平（定性和定量）、對化學反應的認識進階（宏觀水平和微粒水平）等[33]。

在確定好教學目標和評價目標的同時，就需要據此來設計相應的學習任務和評價任務。王星喬等以“鐵及其化合物的應用”為例，設置了相應的學習任務和評價任務，如通過對“燕麥片中是否有鐵粉”的實驗探究和還原鐵粉作用的判斷與分析，診斷并發展學生對鐵的性質認識水平等[34];楊陽、富瑤等以“從微觀角度分析電解質在水溶液中行為”為例也設置了相應的學習任務和評價任務，并指出評價設計基本思路： 依據學生在學習活動中的表現，評價學習目標是否達成[35]。鄭長龍進一步指出教學設計的關鍵需要注重“兩個一致性”，即評價目標與教學目標的一致性、評價任務與學習任務的一致性，并以“甲烷分子結構”的教學進行了闡釋[36]。

總體而言筆者發現部分教學設計類文獻存在如下問題： 首先教學設計思想與學科核心素養的關聯不大，僅僅是“貼標簽”式的教學設計;其次不少文獻的教學目標生搬硬套學科核心素養的五個維度，并不是所有教學內容的教學目標都能夠與化學學科核心素養的五個要素相聯系，需要根據具體教學內容的特點和相應的學情來進行確定;第三，大部分教學設計僅僅確定了教學目標，并未確定相應的評價目標;最后較多文獻為單課時的教學設計，較少開展基于核心素養的單元教學設計。“注重教學評的一致性”、“注重學生認識方式和認識視角的轉變”、“開展單元或主題教學設計”是教學設計未來研究的趨勢。

教學策略研究

核心化學教學策略直接關系到化學學習內容素養功能的落實[37]，因此一些研究者圍繞教學策略展開了研究，主要集中于創設真實的學習情境、開設高水平的實驗探究活動、設計具有診斷學生學科核心素養達成情況功能的問題等。王磊指出新課標中設置的情境素材既具備核心素養培育功能，又具有實踐意義，同樣的知識在不同的情境中如何能夠自主調用是學生能力水平、素養水平高低的重要差異[38]。在問題設置方面，曹旭琴認為學生在真實問題的解決過程中能夠真正理解學習內容，建構知識、技能體系，進而發展學科核心素養[39]。鄭長龍指出要發揮課堂提問對學生化學學科核心素養發展水平的診斷功能，設置具有較好素養診斷價值的問題[40]。在“開設高水平的探究活動”方面，胡先錦認為教師應真正樹立實驗探究意識、指導化學實驗和科學探究的過程和方法[41]。

除了上述教學策略外，還有研究者提出充分開發和利用現代信息技術資源[42]、注重化學實驗的綠色化設計[43]、微型科學議題的設置[44]，這些都是實施基于化學學科核心素養發展的化學課堂教學的有效教學策略。也有研究者針對核心素養的單一維度提出相應的教學策略，如束長劍指出發展學生微觀探析能力可以從如下角度入手： 引導全面、客觀地觀察宏觀現象，增強探究微觀本質的意識，加強對微觀知識的理解和應用等[45]。

教學評價研究

研究者在教學評價上的研究除了上述關于教學設計過程中評價目標、評價任務的研究外，主要集中于對高考化學試題滲透學科核心素養的分析，如鐘輝生等從核心素養水平劃分的角度對2017年全國高考Ⅰ卷化學試題進行評析[46]，劉江田等對高中化學核心素養在2016年高考化學試題（江蘇卷）中的考察模型和對應考點進行了分析[47]。一些研究者采用了量化實證研究的方法來進行分析，汪紀苗等對4份浙江省高中化學學業水平試題展開研究，結果表明試題在廣度上基本涵蓋了核心素養各維度的考查，在深度上對核心素養各維度的考查總體處于中游水平[48]。許文學等根據化學學科核心素養的結構，對2017年高考理綜綜合科目3套全國卷的化學試題進行文本分析，研究發現3套試題對化學學科核心素養各維度有不同的考查要求及其比例分布[49]，值得注意的是采用量化的方法進行研究，要注重方法的科學性，上述兩篇文章采用同樣的方法進行編碼，但一篇對選擇題的正確選項進行編碼，另一篇對選擇題的所有選項進行編碼，方法有差異，因此得出的結論仍需進一步研究。目前來看基于化學學科核心素養的評價研究不僅是薄弱點，也是難點，如何依據學業質量標準和學業要求開展學習評價的研究和實施是教學評價未來發展的方向。

4?我國高中化學學科核心素養研究的啟示

我國對高中化學學科核心素養的研究，是在國際科學教育強調培養科學素養和國內教育開始注重培養學生發展核心素養、關鍵能力的背景下，結合高中教育的培養目標，基于化學學科本質對化學課程給予學生發展價值的思考。目前，化學學科核心素養的理論和實踐體系已漸趨完善，充分體現了我國化學教育研究者的實踐智慧，但化學學科核心素養研究要對化學課堂教學實踐產生實質性影響，還需對以下問題進行深入研究。

首先在理論研究方面，需要進一步分析思考化學學科核心素養與學生發展核心素養、科學素養的關系，這是當前研究的爭論點。不解決好這樣的問題，教師就會在三維目標、學生發展核心素養、學科核心素養、科學素養等多個概念中迷失。此外還需研究化學學科核心素養與物理、生物等其他學科核心素養之間的關系，核心素養本質上是跨學科的，科學各學科的教與學有相同之處，分析研究不同學科核心素養之間的關聯與差異，加強各學科核心素養的借鑒、配合、協同關系，有助于解決跨學科融合難以實現的問題。

其次在實踐研究方面，教師在開展教學設計時需要建立系統性的思維，從內容、活動、情境、評價、策略五個方面整體進行教學設計。教師需要著力思考的是： 如何將課程內容素養化呈現，如何確定素養化的教學、評價目標及學習、評價任務，注重教、學、評的一致性。此外由于學科核心素養的達成需要一個較長的時間，教師在進行教學實踐研究時不僅要注重單課時的教學過程，更要關注單元教學和學科主題教學。在教學評價方面，教師要依據學業要求、學業質量標準開展日常學習評價、研制相應試題。

在研究方法方面，要從過去思辨研究、經驗總結研究轉向實證研究。實證研究是通過對研究對象進行觀察、實驗或調查，對收集的數據或信息進行分析和解釋，以事實為證據探討事物本質屬性或發展規律的研究方法，主要包括量化研究、質性研究以及混合研究等方法[50]，是學科教育研究發展的潮流。以教學策略研究為例，以往大多通過相應的思辨研究來闡述教學策略的有效性，而教學策略能否促進學生化學學科核心素養發展，應該有量化的數據、證據來說明，因此需要開發能夠衡量學生學科核心素養達成情況的測量工具，采用課堂觀察、深度訪談等多種質性和量化研究方法開展研究等。

最后，在研究者方面，無論是理論研究，還是實踐研究，都應該倡導由高校研究者和中學教師合作進行研究。長久以來，學術界形成一種不成文的共識，即高校化學教育研究者主要從事理論研究如課程理念等，中學教師關注教學實踐如教學設計等就可以了。實際上，這不僅不利于雙方之間的交流，造成雙方的不信任，也不利于學科發展。在這一輪課程改革中，不僅高校教師主動進入中學課堂，和中學教師一起開展教學研究，如北京師范大學王磊教授的研究團隊開展的高端備課活動設計了大量的教學案例，對中學化學教學設計研究起到了較大的推進作用，另一方面，從已經發表的大量文獻也可以發現中學教師也積極主動參與學科核心素養的理論研制工作，這是值得提倡和鼓勵的。基于學科核心素養的化學課程、教學研究應該是高校化學教育研究者和中學化學教師研究和工作的核心交匯區。

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