高中階段理化課程核心素養辨析及其培養研究

馬智　何學基

摘 要：核心素養是學科學習與能力建設的關鍵。現階段，針對學科素養的研究多以單一學科為目標，客觀上造成了學生學習壓力的增加。因此，文章以高中階段物理與化學為研究對象，在分析二者差異的基礎上，對學科素養進行辨析與整合，同時提出具體的培養策略。希望能夠為后續教學體系的升級與教學實踐的開展奠定基礎。

關鍵詞：理化;高中;核心素養;培養

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2022）15-0009-04

課題項目：文章系甘肅省教育科學“十三五”規劃2020年度一般課題《高中階段理化課程核心素養辨析及其培養研究》（課題立項號：GS[2020]GHB2077）的研究成果。

作者簡介：馬智（1980～），男，漢族，甘肅敦煌人，甘肅省敦煌市敦煌中學，一級教師，研究方向：高中化學教學;

何學基（1979～），男，漢族，甘肅武威人，甘肅省敦煌市敦煌中學，一級教師，研究方向：高中物理教學。

近年來，針對學科核心素養的研究相對較多，學科核心素養分支較多，培養目標多樣，部分核心素養脫離了學生的受教育階段，更加劇了此種問題。基于此，能否在學科之間找到共同的核心素養，形成學科間的統一培養體系成為廣受關注的熱點之一。因此，文章以高中階段理化課程為目標，以高中階段學習要求為框架，進行核心素養辨析，找到共性素養，并探究其培養的有效路徑。

一、高中理化課程核心素養

高中理化主要是指物理與化學兩個學科，二者在教學、考核等方面存在一定的互通性與學習共性。在現有的教學實踐中，教學方法、學習方法等方面的共通性已經得到了一定的證實。從學科核心素養層面上看也存在一定的交集，這對通過辨析將二者進行有效的整合提供了重要基礎與可能。在辨析的過程中，需要對物理及化學學科中的核心素養進行梳理。

（一）高中物理核心素養

從現階段的研究結果來看，物理學科核心素養包括了四個維度，即物理觀念和應用、科學探究和交流、科學思維和創新以及科學態度與責任。上述四個維度中包括了不同的具體素養及能力要求。其中物理觀念和應用維度中包括了具體的物理概念學習能力、概念理解能力、概念與現象的結合能力、現象的理論抽象能力、分析推理能力等5種;在科學探究和交流維度包括了實驗設計能力、實驗實現能力、歸納總結能力、提煉展示能力、再現能力、糾錯能力等6種;在科學思維和創新維度包括了思想實驗能力、思維導圖方法、科學方法論、創新思維、聯想思維、抽象構圖能力等6種;在科學態度與責任維度包括了數據驗證能力、證偽能力、數理統計能力、數學解釋能力、科學倫理能力、嚴謹科學態度等6種。

（二）高中化學核心素養

從現有研究結果來看，化學學科核心素養包括了五個維度（見圖1）。

落實到具體的核心能力體系層面上來，不同的學科素養維度包括了具體的能力要求。宏觀與微觀認識要求學生對相關理論、符號、知識具有一定的表達及應用能力，能夠在微觀及宏觀角度認知物質的理化性質及性質產生的具體機理;在變化與平衡思想維度上要理解物質的穩定以及變化規律，要明確化學反應的發生機理以及化學反應與能量變化之間的相關關系，要建立起動態變化的思考維度，用平衡思想解釋反應速率、反應方向等現象;在證據推理與模型認知維度上要鍛煉學生通過已知證據推理未知結果的能力，通過數量關系推理結構關系的能力，構建數學模型描述化學問題的能力等;在實驗探究與創新意識維度上包括了設計實驗、完成實驗、分析實驗、總結實驗、改進實驗等能力;在科學精神與社會責任維度上包括了嚴謹的科學態度、科學倫理能力、社會責任體系等。

二、核心素養的辨析與整合

（一）整合原則及方法

通過分析不難發現，現有研究階段下，由于研究的視角與維度的不同，核心素養指標相對較多。核心素養的重點在于“核心”二字，而過多的指標會顯著降低素養的相對權重，進而無法體現其核心價值。另外，當核心素養過于繁雜時，對學生掌握及教師構建有針對性的培養體系均存在一定的掣肘。這就決定了需要進一步對核心素養進行整理與二次建構。落實到具體的整合的過程要完成刪減與合并的雙重動作，通過兩方面的手段來實現高中理化學科核心素養“體量”的減少，從而實現高中階段學生能夠有效掌握的根本目標。

在刪減的過程中，要緊密聯合高中階段的學科要求與學生特征，對明顯具有不可實現以及脫離實際的核心素養進行剔除。是否能夠在高中階段得到有效的實現取決于兩方面內容：其一是對核心素養的掌握難度加以分析，對明顯超出高中學生能力范疇的內容予以剔除;其二要與高中課程的教學要求與目標的匹配度進行分析，對不符合高中教學要求的相關核心素養予以剔除。

合并的過程則相對簡單，在具體的合并工作中需要重點考察物理與化學之間的特征，尋找到共性，進而將單獨的物理與化學學科的核心素養進行統一。如二者都需要一定的抽象思維，如在解決物理運動受力分析和化學合成反應過程中，均需要通過學生的部分想象能力來對理論進行抽象。涉及此種能力的核心素養可以合二為一。另外，需要分析現有學科下核心素養之間的相互關系，并將內涵要求一致的核心素養指標進行合并，如設計實驗與改進實驗對學生的能力要求基本一致，則可以合并。

（二）核心素養的整合與辨析

落實到核心素養的辨析層面上來，物理核心素養中的四個維度，并非均具有高中階段的適應性。如科學探究與交流維度中的實驗設計能力、實驗實現能力涉及理論物理、應用物理等學科分支，物理實驗設計的外部條件也相對苛刻，很難在高中階段予以實現，此類核心素養應該予以剔除。在化學學科之中，設計實驗、完成實驗等能力建設要求也屬于此類。按照這一思路，高中理化學科的核心素養可以進行有效的整合（見表1）。

嚴謹科學態度外部信息收集能力由表1可知整合后的核心素養分為如下4個維度：

其一是基礎能力，包括了概念理解與應用。該部分能力包括了學生對基礎知識的理解，重點在于知識體系與網絡的構建;理論知識的推演，能夠應用現有知識解釋新的問題;理論知識的概括，能夠從現象中總結出一般性規律;理論知識的現實應用，能夠用書本知識解釋生活中的常見現狀。

其二是拓展能力，包括了實驗的理解與分析。該部分能力不對學生設計、實現實驗的能力進行過多的要求。但是需要學生能夠對現有的實驗進行實踐，并分析成熟的實驗過程，具有一定的改進及探索能力。以化學學科為例，簡單的合成實驗在高中課堂中可以進行實現，學生可以對成型的實驗體系進行分析與探究，找到其中的限制性條件與影響因素，明確在反應條件后，實驗結果發生的變化，能夠應用理論推導的方式計算實驗中的各個環節數據，并對實驗結果進行總結與分析。

其三是外部信息收集能力，包括了多種途徑獲得新知識的能力。該部分能力重點鍛煉學生收集信息并完成自我提高的能力。要求學生能夠利用互聯網資源、文獻資源、教材資源等多種途徑實現對新知識的掌握，能夠充分有效地利用非課堂平臺進行有效學習，找到自身知識體系的漏洞與不足，并加以補充及改善。

其四是思想與推演能力，包括了思想實驗、思維導圖等能力。該部分的能力建設重點在于培養學生有效的思維方式，促進學生通過多種思路解決固定問題的能力。通過構建思想實驗等推論體系能夠將復雜問題簡單化，如物理中描述物體在磁場中的運動情況，要善于形成“質點”思維，應用極端條件設定解決相關問題。思維導圖的建立則有助于學生完善知識結構網絡，有助于學生利用其他學科知識解決理化問題。如利用數學公式求解的方式確定物體運動中的參數求解，利用幾何形知識等手段描述化學結構中的特定節點等。

上述四種核心思維是在高中階段理化學科中較為重要的一環，通過構建學科核心素養不僅為當下的理化學習提供了重要保證，也為后續的專業學習提供了堅實基礎。

三、高中理化核心素養培養策略

在優化整合后的核心素養基礎上，對學生進行有針對性的能力培養。能力培養可以配合著課堂教學進行，同時也不能忽視課下及線上教學的具體功用。

第一，以體系重構為基礎，夯實學生基礎。對部分教學內容可以按照知識體系的形式對教學過程，甚至是教材內容進行重構，從而幫助學生更為有效地建立對應的知識體系。以學生對知識點的核心素養作為教學內容的構建框架，以思維導圖為具體的構建工具，對教學內容進行重新安排，形成以應用作為線索，以需求代替順序的方式來進行。如高中物理中的能量守恒定律的教學，在傳統教學方式中是以教師講解的方式為主線，而在重構的教學環節中，可以引導學生觀察物體運動狀態改變中的能量變化，進而引發學生對能量變化的興趣，產生實際的知識需求。在此基礎上，教師在課堂中完成對能量守恒定律的講解，并在后續的教學中逐步將其納入學生的知識體系中去。隨后的教學規劃也可以以該具體知識點構建知識思維導圖，將之與平拋運動、圓周運動等進行整合，甚至可以與化學教學相聯系（熵增、熵減或化學反應中的化學能變化），以能量作為解釋化學微觀結構中的一種手段，從而達到更好的教學效果，提高學生的理解水平。

第二，以探索學習為方法，提高學生拓展能力。教師要建立引導思維，以理化現象或者理化實驗作為具體知識的載體。在具體的教學過程中，首先列舉學生能夠接觸到的生活現象，并讓學生設計相關的實驗對具體的知識點進行推定與驗證。這一學習過程，可以實現對學生自我探索能力的引導。并在后續課堂實驗的過程中實現在現有的實驗方法下充分分析教學內容的目的，同時進行一定的外部條件變更，進而達到拓展能力的目的。如物理中的打點計時器實驗，其本質是對加速度進行測量與計算。要讓學生理解核心的本質為“單位時間位移的不同”。同時。在具體的教學過程中可以引導學生自我發現生活中的實際案例，如汽車的剎車距離、短跑運動員的起跑加速過程等。讓學生在對實際觀察的過程中產生對物體速度變化的關注與興趣，進而通過課堂打點計時器實驗的方式對具體的知識進行講解。隨后引導學生以改變外部條件的方式進行探索，如改變重物的質量，通過對比得到“重力加速度與質量無關”的直觀結論。

第三，以外部教學為資源，提高學生自我學習能力。在外部資源的應用上可以分為課上與課下兩種模式。在課上，教師在課堂中要充分應用外部資源，并將外部資源的應用方法向學生進行教授。如化學中關于“化學平衡”的教學中，教師可以引入相關微課資源，利用動畫演示的方式來讓學生更為直觀地體會到化學平衡的動態過程。同時要將教師的微課檢索過程、資源庫向學生進行講解，引導學生利用上述資源解決類似的問題。在學生的交流中達到良好的教學效果。在課下，教師要做好資源的收集與分享，同時培養學生利用包括互聯網在內的外部資源對相關知識進行收集與學習的能力。從方法論的角度來看，引導學生對互聯網工具進行應用有助于拓展學生的知識面，也有助于學生建立綜合的學科知識架構。在具體的工具層面上，如騰訊教育中提供了豐富的學科知識短視頻和微課;知網與萬方等提供了豐富的教學資源研究與學科研究前沿進展;Endnotes、E-Study等軟件提供了科學的知識管理系統與模塊等。教師可以有目的地將上述手段與資源向學生進行分享，并定期或不定期地通過專項課堂、學生分享、匯報等方式進行檢驗，發現并解決學生在外部資源應用中可能存在的問題。

第四，以引導辨析為手段，構建學生全新思維方式。要進一步激發學生的自主學習能力，引入更為豐富的教學手段，使得學生脫離單純的知識學習，轉變為對知識的應用與對知識的分析。在具體的教學層面上，可以引入更為豐富的“作業”體系。如讓學生通過分組的方式撰寫實驗報告或論文。通過此種方式鍛煉學生對實驗現象的觀察、對數據的分析、對現象的描述等客觀能力。與此同時，在小組化學習過程中也是學生相互交流與分享的過程，在知識之外還能夠培養學生團隊合作、語言表達、科學思維、信息收集與處理等多方面能力。如在物理圓周運動的教學過程中，建立學生學習小組，從施加單一電場為起點，以改動一個外部條件為步驟，鼓勵學習小組之間的相互“為難”。在這一過程中學生學習小組也經歷了由簡入深的學習及思考過程，并通過在小組內充分地討論達到了辨析的目的，形成了一定的學習自信，使其對學科的認知以及興趣達到最好效果，同時對學生的抽象思維及極端條件思想實驗等能力的培養也具有一定的積極意義。

四、結語

高中階段理化學科具有同質性特征，在學科素養上有一定的交叉。文章基于這一角度在分別對物理及化學學科核心素養進行總結的基礎上，通過剔除部分無法實現的核心素養，整合具有相同要求的核心素養，分別從基礎能力、拓展能力、外部信息收集能力以及思想與推演能力等四個方面進行辨析，提出了更具有可行性的核心素養培養目標。與此同時，從教學實踐的角度給出了上述核心素養的培養方式，希望通過文章的研究能夠為后續的教學改革提供必要參考。

參考文獻：

[1]羅瑩.基于核心素養的物理學科關鍵能力測評研究[J].中國考試，2020（10）：24.

[2]馬一卓，胡永濤.核心素養視野下高中化學教學模式探究[J].科學咨詢（科技·管理），2020（10）：251.

[3]湯建明，洪先露.從試題命制的角度談談高中物理學科核心素養的培養[J].科學咨詢（教育科研），2020（9）：157-158.

[4]胡森.核心素養視域下物理師范生教學技能訓練模式的構建[J].湖北第二師范學院學報，2020，37（8）：86-89.

[5]趙軍年.淺談核心素養背景下的高中物理信息化教學[J].學周刊，2021（33）：65-66.

[6]詹克龍.高中物理教學中應處理好的幾對平衡關系[J].試題與研究，2021（30）：61-62.