化學學科核心素養(yǎng)視域下科學探究教學辨析

蔣小飛，宋萬琚，江雪清

（貴州師范學院 化學與材料學院，貴州 貴陽 551088）

隨著全球化進程的加速和信息化時代的到來，素養(yǎng)也成了當代教育的核心詞匯，全球的許多國家和地區(qū)的教育標準都以素養(yǎng)導向為核心。核心素養(yǎng)問題已經(jīng)受到國際教育界持續(xù)地關注，我國也順應世界教育發(fā)展的新格局、新潮流以培養(yǎng)核心素養(yǎng)主旨進行課程改革，核心素養(yǎng)是學生在接受相應學段的教育過程中，逐步形成的適應個人發(fā)展和社會發(fā)展的必備品格和關鍵能力[1]。學科教育是形成學科核心素養(yǎng)的主要實施方式，學科知識是形成學科素養(yǎng)的主要承載內(nèi)容，是學習者了解學科必備的基礎知識、基本技能和基本能力，以及能用科學態(tài)度和方法判斷與解決學科問題的能力[2]。學科知識、學科思維和方法以及學科教學活動過程是學科核心素養(yǎng)形成的主要內(nèi)容，學科核心素養(yǎng)是指通過學科教育賦予學生未來發(fā)展和基本生活所需要的關鍵學科能力，新的課程標準中無不以發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)為基本理念。新課程理念改革的屢次推行，都存在著理念和實踐兩張皮的實踐困境，化學學科核心素養(yǎng)成了新課程標準的主旨，在新課程理念下如何更好地促進化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展，如何全面貫徹化學學科核心素養(yǎng)的高中化學課程目標體系，如何通過核心素養(yǎng)理念轉化教師具體的課堂教學行為，將化學學科核心素養(yǎng)落實到基礎教育課堂教學層面，是當前中學化學教師最為關注并困惑的問題。實驗是化學學科基礎，也是化學學科的學科特征，同時也是化學教學的一種重要的方法，化學學科核心素養(yǎng)是具有化學學科特征的科學素養(yǎng)，化學實驗是化學科學探究的基本方式，所以化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)以科學探究為基礎。

化學學科知識是化學學科教育的基本內(nèi)容，并且化學學科知識承載著化學學科的全面育人要求。核心素養(yǎng)理念下的知識觀不僅關注知識結果，更關注知識的過程性、情境性和建構性。新課程改革積極倡導學生由被動、單一、接受的學習方式，逐步向自主、合作和探究的學習方式轉變，在學科核心素養(yǎng)理念下的課堂轉型過程中應更關注學生學習方式的轉變，應通過轉變單一的被動接受學習方式來實施以科學探究為主的多樣化的學習方式[3]。鄭長龍教授解析了化學學科核心素養(yǎng)的具體內(nèi)容，辨析了化學學科素養(yǎng)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、科學態(tài)度與社會責任之間的相互關系[4]，“認為科學探究與創(chuàng)新意識”，屬于化學科學實踐范疇，是化學學科核心素養(yǎng)的源頭，化學學科核心素養(yǎng)涵蓋的五個要素，是相互依存和相互作用的動態(tài)要素。不僅表明了化學學科核心素養(yǎng)構成的主要要素，而且還展現(xiàn)了從化學科學實踐到化學科學認識再到化學科學應用素養(yǎng)形成與發(fā)展及其表現(xiàn)的過程。可見科學探究和創(chuàng)新意識是實施化學學科核心素養(yǎng)的重要構成因素。以化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)為主旨的新一輪課程改革，最終體現(xiàn)在基礎教育化學課堂教學的轉型，而探究教學的運用不失為一種化學學科素養(yǎng)全面達成的理想途徑。

1 科學探究教學策略可以促進化學學科素養(yǎng)的形成

對于化學學科素養(yǎng)有研究者從化學的應用層面和CTS（化學技術社會）分別提出了實踐性化學素養(yǎng)或者生活化化學素養(yǎng)和文化性化學素養(yǎng)，但對于利用化學符號、宏觀和微觀建立三重表征，認為把握化學知識的內(nèi)在邏輯，在科學世界中理解知識過程性的學術型化學素養(yǎng)是化學學科核心素養(yǎng)的高端素養(yǎng)，其中包含了對探究和解釋過程以及知識論證的研究方法，思維方法和學科觀念以及學科本質(zhì)的研究[5]。科學并非由個體經(jīng)驗獲得的關于真理的結論性主張，而是科學共同體歷經(jīng)探究，不斷解決分歧、達成共識的話語實踐過程[6]。在這個過程中不僅體現(xiàn)探究主體獲得知識所要經(jīng)歷的科學過程，也注重了科學結論獲得的解釋和論證過程，這個過程中還包括學生之間相互協(xié)作和表達交流以及在探究過程中對成功和挫折的體驗。張紫屏認為素養(yǎng)本位的學習方法要素主要體現(xiàn)在堅持問題導向、創(chuàng)設真實情景、建構互動關系（合作）與實施指導性探究[7]。主要體現(xiàn)在科學探究過程中會經(jīng)歷實踐——認識——再實踐（應用）的科學認知過程，也能形成問題——探究——問題的良性循環(huán)，符合哲學認識論的一般過程。科學探究和實踐的過程涵蓋了新課標所包涵的學科知識、學科觀念、學科思維和方法以及學科價值觀。

2 核心素養(yǎng)本位的知識觀的要求注重知識的過程性與探究性

化學學科知識是學科素養(yǎng)形成的內(nèi)容載體，學科學習活動是學科核心素養(yǎng)形成的主要渠道[7]。素養(yǎng)本位的學習是一種綜合運用知識、技能、情感、態(tài)度等社會心理資源，通過解決復雜情景中各種問題而獲得持久性能力改變的實踐活動[8]。傳統(tǒng)知識觀是一種關于外部世界的靜態(tài)表征，強調(diào)知識的客觀性和絕對真理性[7]。這種知識觀用在科學教育中，忽略了知識的情景性和知識的動態(tài)性、知識的相對真理性，以及知識的客觀隱性價值，這就勢必造成知識的“惰性”和去情景化，這樣獲得的知識遷移能力不強，無法促進知識的表征和發(fā)展，無法形成穩(wěn)定的知識結構和認識結構。“素養(yǎng)為本”體現(xiàn)為新的動態(tài)情境中遷移和使用知識技能解決復雜問題的能力，學習和認知是情景化的，學習發(fā)生在社會和生活情境中，情景化的學習能極大地提高個人回憶，檢索和重新使用知識等思維能力[9]。素養(yǎng)本位的科學知識觀強調(diào)知識的動態(tài)性、過程性、情景性和社會建構性。而探究教學注重知識的過程性、生成性和情境性是和素養(yǎng)本位的知識觀一致的。

3 探究教學可以促進學生化學學科思維和觀念和方法的形成

科學探究能更好的讓學生體驗科學知識的獲得過程，在獲取科學知識的過程中進行科學思維和科學方法的訓練，分享對探究過程、探究結果和探究的科學意義的觀點，以促進化學學科核心素養(yǎng)的全面達成。科學論證與解釋是科學探究一般過程的重要階段，論證成為科學教學的關鍵特征已成為學界共識[10]。論證就是使用推理、理論觀點和經(jīng)驗證據(jù)來辯護知識主張的過程。科學探究中“分析和判斷證據(jù)，得出結論”的基本要求實際上就是論證的具體表現(xiàn)。探究教學就是教師在預設的情境下讓學生產(chǎn)生認知沖突，從而讓學生體驗科學研究的一般過程，在這個科學過程中的體驗中，必然經(jīng)歷科學論證的過程，得到科學方法和科學思維的訓練，促進學生化學學科觀念的形成。現(xiàn)行的化學教材雖然注重以“科學探究”組織內(nèi)容和教學，但由于長期以教師為中心和化學知識的講授——接受模式為主，把對老師傳授的系統(tǒng)化學知識的記憶、理解作為化學知識形成的主要途徑。探究教學主張學生在一定的社會生活情境中提出問題，在解決問題的科學過程中自己建構知識，社會生產(chǎn)生活中的實際化學問題是學生理解和鞏固所學知識的一種手段，可以增進對化學知識的理解和記憶，加強化學知識的遷移能力和靈活性。由于化學學科的發(fā)展已占據(jù)自然科學的中心地位，它對自然科學和人文科學的發(fā)展都有重要的作用。建構主義的課程觀使學生從化學的角度來認識、解決社會中的有關問題，且能讓學生綜合應用有關的科學知識以及跨學科的觀點和方法，從整體上認識和解決科學技術和社會現(xiàn)實的問題。有利于其他學科和人文學科的相互滲透。科學內(nèi)容和科學知識是通過科學方法獲得的，在獲得科學知識的過程中，科學方法可以進一步發(fā)展，掌握科學方法和經(jīng)歷科學過程比掌握內(nèi)容更重要，已成為科學教學的一項基本原則[11]。

4 基于化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展的探究教學策略

素養(yǎng)是使用知識和技能在新的動態(tài)的情景中解決復雜問題的能力，基于化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展的教學應該是基于真實生活情景中的問題解決活動。科學教育是探究本質(zhì)和教育的綜合體，科學探究不僅是一種教學策略而且構成了學習的目的和手段。科學知識的獲得過程就是科學探究的過程，基于化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展的探究教學應考慮以下幾個策略：

4.1 以化學學科核心素養(yǎng)為本的探究應注重情境性，以問題為核心

科學探究是圍繞問題進行的，問題既是起點也是終點。問題成為貫穿整個科學探究的核心要素。任何學科知識只有被轉化為學習者的情景實在（生活情景），它對學習者才是有意義的，也才有可能幫助學習者提出問題，生成探究主題。否則，學科知識就可能論為抽象的、封閉性實在，學習者只能儲存而不能探究[12]。知識問題化，問題情景化，情景生活化，維果茨基認為脫離情景的知識毫無意義，只有通過社會活動，個人才能在思維中建構認知，唯有將知識植根于情境中，才能找到知識學習的意義，促進素養(yǎng)的發(fā)展，化學學科核心素養(yǎng)的學科知識的形成依賴于情景，學科知識的應用又超越于某一具體情景的限制，唯有將知識學習與真實情景聯(lián)系起來，在“做中學”才能使知識的遷移性增加，去情境化的知識是惰性的，無法滿足為遷移而教的原則。

解釋是科學探究的重要素養(yǎng)，對自然現(xiàn)象利用證據(jù)進行解釋，是科學的基本功能，基于化學學科核心素養(yǎng)的科學探究具體表現(xiàn)在學會提出有探究價值的問題，理解探究活動的本質(zhì)和一般程序，以及能將結論在簡單情景中運用解決問題，進而遷移到復雜情景中創(chuàng)造性的解決問題[13]。探究在學科知識的探究教學中，應該堅持問題為導向，選擇與學生先前知識結構發(fā)生緊密聯(lián)系的問題，創(chuàng)設與日常生活經(jīng)驗緊密聯(lián)系的情景，在學生的最鄰近發(fā)展區(qū)引發(fā)學生的認知沖突。如何選擇與化學學科知識緊密聯(lián)系的情景性問題成為關鍵，科學知識是對客觀的世界的真實反映，就學科教學而言，就化學學科知識的單一側面提出問題，無法真實的聯(lián)系和解釋客觀世界，基于素養(yǎng)的問題選擇應該是基于多層面反映和解釋客觀世界的跨學科問題，這樣的問題可以讓學生在多學科間建立聯(lián)系，消除學科的割裂，深入體現(xiàn)問題，反映客觀世界的全面性，以及更好融入知識的科學社會技術之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學生科學態(tài)度和社會責任感素養(yǎng)。

4.2 以化學學科核心素養(yǎng)為本的探究教學應注重批判性思維的培養(yǎng)

21世紀以來世界各國出現(xiàn)了技能導向的教育改革運動，從讀寫算的3R技能轉向高階、多維和復雜的 4C（Critical thinking，Communication，Collaboration，Creativity）技能，批判性思維是一種源于問題意識的理性，反思的開放性思維，批判性思維是創(chuàng)新思維的前提，批判性思維是創(chuàng)新意識不可缺少的重要品質(zhì)，是21世紀技能的核心，也是教育改革的核心[14]。探究性學習是培養(yǎng)批判性思維的一種重要途徑，大量的研究表明，參與探究式教學的學生相對于參與傳統(tǒng)教學形式的學生具有更嚴謹?shù)乃季S能力和解決問題的能力，具有更強的批判性思維能力，在學習上表現(xiàn)更自信、合作、創(chuàng)新、管理、人際交往意識等社會參與行為都得到更大的發(fā)展[15]。核心素養(yǎng)是基于學生未來發(fā)展和生活的關鍵素養(yǎng)，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)的本質(zhì)要求培養(yǎng)學生的批判性思維，這就要求學生將學科知識當成為質(zhì)疑和批判的“應用對象”。注重學生批判性思維的培養(yǎng)，把學科知識的批判性、實踐性、假設性置于首位[16]。在以學科核心素養(yǎng)為基礎的探究教學中要滲透批判性思維的培養(yǎng)，提高教師的批判性思維意識和專業(yè)能力，需要真正把批判性思維融入到學科教學中去，需要在科學課堂中注意真正以學生為主體，建設民主的課堂文化和氛圍，在教學中注重基于理解和對話教學，把發(fā)展批判性思維技能落實到每次的課堂教學之中，在教學評價中注意運用表現(xiàn)性和過程性評價，把學生獲得的豐富的現(xiàn)實生活中的任務和問題作為教學材料來激發(fā)學生的思考，在化學課堂中采用任務驅動模式的探究教學模式是教師提高學生批判性思維的有效途徑[3]。

4.3 以化學學科核心素養(yǎng)為本的探究教學應積極融入社會責任素養(yǎng)和科學態(tài)度教育

科學態(tài)度和社會責任素養(yǎng)是屬于價值觀的核心素養(yǎng)[17]。科學態(tài)度和社會責任素養(yǎng)的內(nèi)涵要求崇尚真理，實事求是能夠贊賞化學對社會發(fā)展的貢獻，具有可持續(xù)發(fā)展和綠色化學的觀念，能夠對于化學有關的社會問題作出正確的價值判斷和關注重要的化學科學社會實踐活動。在“做科學”的探究實踐中逐步形成終身學習的意識和能力，注重探究教學情境創(chuàng)設的價值性，引導學生注重STS之間的關系，注重教學情境融入對學生社會責任的情感體驗，注重在科學探究過程中對學生的科學態(tài)度和科學精神以及科學倫理觀施加影響。

新課程標準明確把“科學探究與創(chuàng)新意識”作為化學五大學科核心素養(yǎng)之一。以個人體驗科學探究的過程性為基礎，將學科知識活動化、探究化、實踐化，培養(yǎng)探究習慣和問題意識。基于核心素養(yǎng)的教學真正應該實現(xiàn)的是課堂教學的轉型，要求教師及時轉變教學理念，將知識的探究轉向學習能力的培養(yǎng)，真正理解核心素養(yǎng)視域下的教師觀、學生觀、知識觀、教學觀和評價觀。科學探究教學或許成為全面實施學科核心素養(yǎng)的一種可行途徑，科學探究注重知識的情境性和建構性，不僅是可以更好對已有知識進行重新建構，而且可以促進新知識和已有知識的聯(lián)結，更好促進新知識的同化順應，幫助學生建立和擴大新的知識結構，在探究教學中，體驗科學過程，掌握科學方法，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度，建立學科觀念，更好地滲透STS教育內(nèi)容，培養(yǎng)學生的社會態(tài)度和社會責任素養(yǎng)。