從“科學探究”到“科學探究與實踐”

李麗，馬勇軍

摘要： 《義務教育化學課程標準（2022年版）》中凝練的“科學探究與實踐”是對以往“科學探究”的進一步發展。對2022年版化學課程標準中“科學探究”相關內容進行解析，以明晰作為學習方式的“科學探究與實踐”的新內涵，厘清2022版化學課標中“科學探究與實踐”變化的具體特征，這對探討學科核心素養與實踐育人取向下探究教學的進一步發展尤為重要。

關鍵詞： 科學探究； 科學探究與實踐； 義務教育化學課程標準

文章編號： 1005-6629（2023）02-0011-06? ??中圖分類號： G633.8? ??文獻標識碼： B

科學探究一度被視為科學學習的有效方式，這種認識也深刻地影響了我國的基礎教育改革。2001年我國頒布的《全日制義務教育化學課程標準（實驗稿）》明確提出“將科學探究視為課程改革的突破口”［1］，此舉奠基了科學探究在我國化學教育中的重要地位。《義務教育化學課程標準（2011年版）》進一步體現科學探究的重要價值（以下簡稱“2011版化學課標”）［2］。

隨著科學教育實踐和研究的發展，目前“科學實踐”替代“科學探究”成為國際科學教育界關注的一個研究熱點。《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“2022版化學課標”）中也將“科學探究”改為“科學探究與實踐”，“學科實踐”“探究實踐”“跨學科實踐”等圍繞科學探究而衍生的概念在2022版化學課標中多次出現。“科學探究與實踐”的具體內涵是什么？從“科學探究”到“科學探究與實踐”有怎樣的變化？如何實現從“科學探究”到“科學探究與實踐”的教學轉型？針對這些問題，有必要對2022版課標中“科學探究與實踐”進行深度分析，以明晰科學探究在學科素養背景下的新發展。

1? 2022版化學課標中“科學探究與實踐”內涵剖析

基于學科核心素養發展要求，2022版化學課標明確指出，“科學探究與實踐”是學生經過該階段的化學學習后所應達成的發展目標，從這個意義上來看，它是化學學科核心素養的重要組成部分。本文主要探析作為學習方式的“科學探究與實踐”對“科學探究”的新發展，從這個意義上來說，“科學探究與實踐”主要包含科學探究、學科實踐、跨學科實踐三方面。

1.1? 科學探究

2022版化學課標中將科學探究視為“收集證據和作出解釋，進行發現、創造與應用的科學實踐活動，也是獲取科學知識、理解科學本質、認識客觀世界的重要途徑”［3］。科學探究作為獲取知識的途徑，一般涉及提出問題、獲取證據、對證據進行解釋、反思評價及交流等要素。作為一種重要的科學實踐活動，科學探究一般分為實驗探究、調查探究和交流類探究三種不同類型。其中，實驗探究在化學科學探究中占有重要地位。

1.2? 學科實踐

科學探究的本意在于讓學生通過模仿科學家探索研究的過程，體會知識的創生、驗證和交流，幫助學生增進對知識的理解與運用。但在化學學習中，還有一些探究性不強但學科性、實踐性突出的活動，這樣的活動可以認定為學科實踐。2022版化學課標聚焦學科育人方式的轉變，探索與素養目標和內容結構相匹配的、學科典型的學習方式，推進以學科實踐為標志的育人方式變革［4］。如何使化學學習更好地體現學科特征，反映學科魅力，是學科實踐的追求所在。2022版化學課標中的學科實踐主要表現為非探究性的化學實驗活動以及基于化學知識學習與應用的實踐活動。

1.3? 跨學科實踐

學生發展核心素養既包括學科素養也包括跨學科素養。2022版化學課標注重發揮協同育人理念，重視融合各學科教學以促進學生核心素養的發展。跨學科實踐是綜合多學科知識和方法，指向復雜問題解決的多維學習方式。跨學科實踐強化的是實踐活動的跨學科性，它超越了單一的化學學科視角，致力于推進多學科知識和方法的融合與轉換，以促進學生復雜真實問題的解決。

科學探究與學科實踐、跨學科實踐是化學學科中“科學探究與實踐”的具體表征。科學探究強調學生從未知出發的探索，在探究活動展開之前，學生不知曉探究活動的具體結果，通過自己的探索、實驗、分析等過程，實現對科學知識和科學觀念的理解。學科實踐與跨學科實踐更關注學生在探究過程中的親身體驗，更加重視學生將“身心”置于具體實踐活動中的感知覺、情感意志、心智功能等的協調配合［5］，即學生在實踐活動中認知、社會、行為、文化等多維度的活動狀態［6］，從而完成對學習者本人“獨一無二”的學習體驗。總體來說，三者之間并不是截然分離的，始于未知的探索與親身體驗并不矛盾，二者可以集中統一于學生具體的探究實踐活動中；而學科實踐和跨學科實踐本身都需要學科知識、學科思維、學科方法及共同體現科學領域的方法和態度等的綜合運用，因此二者有時也不存在非此即彼的界限。

2? 2022版化學課標中“科學探究與實踐”變化的特征

2.1? “科學探究與實踐”目標：指向學科核心素養的發展

化學課堂教學的價值取向大致經歷了3個發展階段，即“知識取向”“能力取向”和“素養取向”［7］。2011版化學課程標準體現“能力取向”，重視學生親身經歷科學探究過程學習化學知識的同時，發展學生的科學探究能力。核心素養理念的提出使得2022版化學課標轉向了“素養取向”，提倡“重視開展核心素養導向的化學教學”，更多使用“探究實踐”替代了“科學探究”。素養本身具有的不可傳遞性，決定了學生素養的發展不能僅依靠簡單的“動手”參與，更需要個體在復雜問題解決中通過具身性參與以實現個人認知、思維發展、情感體驗等融合，由此才能使個體獲得獨特的多維體驗與發展。由此，學生素養的發展必須依托于能動的實踐活動，科學探究與實踐活動的操作性和綜合性特點，決定了其在培養化學課程所要求的核心素養，以及發揮化學課程全面育人功能等方面具有不可替代的作用［8］。

2.2? “科學探究與實踐”設計：更重視活動情境的真實性和實踐性

知識形成、產生于實踐活動，其形成、產生總是有一定的背景的，脫離實際活動和背景的知識是孤立的、“死”的、沒有生氣，難以掌握，難以發揮育人作用的［9］。相比于2011版化學課標中的“學習活動建議”，2022版化學課標中設置的學生活動既注重與學生現實生活緊密相連，還與社會可持續發展問題、與化學有關的社會熱點問題、現代科學發展前沿有著密切聯系，如“調查我國探月工程和載人航天工程（如神舟系列飛船）中所研發的新型材料”“圍繞我國碳達峰、碳中和的目標開展討論，體會我國對推動構建人類命運共同體的責任和擔當”“參觀工廠或采訪企業家、工程技術人員，調查我國重要化工類產品的生產成本、經濟效益、綠色環保發展策略等”，緊密結合了當前我國航天事業的新發展及全球變暖背景下我國推進綠色發展的責任擔當，體現出2022版化學課標倡導學生從多維度的真實情境開展探究活動，以實現學生的科學探究與實踐能力的全面提升。

此外，2022版化學課標還注重凸顯探究活動的實踐性。其中，以項目式學習為依托的學科實踐活動，注重多場域的探究與實踐，如“走進社區調查垃圾分類及處理的具體做法和遇到的問題”“在家務勞動中感悟化學原理，繪制反映勞動過程和其中所含的化學原理的思維導圖”等活動，拓展了學生探究與實踐活動的空間。同時，2022版化學課標中設置了10項跨學科實踐活動，并明確規定跨學科實踐活動的開展不能少于本學科總課時的10%。2022版化學課標中的跨學科實踐活動涉及制作模型、組裝使用、設計自制多種實踐活動方式，使得學生的探究理解、方法學習與綜合問題解決能力等的發展在實踐活動中實現了統一。跨學科學習活動及項目式學習活動的設置，不僅加強了學科間的相互關聯，同時還超越了傳統的知識授受和探究的學習方式，更強調學生通過親身實踐獲得知識、理解知識、應用知識，超越科學探究的學科界限，使學科的核心觀念、科學方法等得以相互聯結。

2.3? “科學探究與實踐”過程：更強調化學學科思維

化學思維是化學探究實踐活動的靈魂［10］。經過二十年的化學科學探究教學實踐，我們能夠清楚地認識到科學思維在科學探究中的核心地位。2022版化學課標中將“科學探究與實踐”和“科學思維”共同體現作為科學課程重要組成部分的核心素養的“領域特質”［11］。同時，在課程內容中明確指出“模型建構”和“實驗探究”是化學科學研究的基本方法，確立了“模型構建”與“實驗探究”在化學科學研究基本方法中的同等地位。在初中化學學習中，科學思維往往包含兩方面［12］：一是科學研究領域的一般科學方法，即運用分析、推理、綜合、歸納等對化學問題展開思考和判斷，進行質疑與批判；二是從化學學科的角度，通過觀察、實驗等手段獲取化學事實、進行證據推理，從宏觀、微觀、符號相結合的視角揭示物質及其變化的規律，解決化學問題。“模型構建”與“實驗探究”作為化學研究中廣泛采用的方法，所體現的便是具有化學學科特征的認識方法和思維方式。此外，2022版化學課標重視以活動為依托將學生思維外顯化，如“觀察水的三態變化和水分解的實驗現象，并用圖示表征變化的微觀過程”活動中，學生不僅需要從分子水平構建對化學變化的理解，同時還需以圖示的形式將隱性的思維理解外顯化。

2.4? “科學探究與實踐”內容體系：更關注與學科本質的耦合

沒有任何一種科學方法是獨立于相關的科學知識而存在的，且學科不同，科學知識與科學方法之間的聯系便是不同的［13］。2022版化學課標基于大概念，遴選學科重要觀念、主題內容和基礎知識，優化課程內容的設計，從化學物質知識的內容、獲取化學知識的內容、化學物質知識價值的內容三方面構建學科的學習主題［14］，以落實化學課程的育人功能。在對2011版化學課程標準中“科學探究”主題繼承的基礎上，2022版化學課標重新調整主題內容結構，設立“科學探究與實驗”學習主題，全面呈現科學探究與化學實驗的重要內容，為學生參與科學探究與實踐活動奠定了知識、能力基礎。將兩版化學課標中“科學探究”內容主題進行對比后發現，2022版化學課標中“科學探究與化學實驗”主題不僅在表述上不同，二級主題內容也進行了調整，體現為以下特點：

一是“科學探究與實驗”主題的學習更注重凸顯學科本質。2022版化學課標新增“化學學科本質”“化學實驗探究的思路與方法”等多個二級主題內容，以加強作為研究方法的探究與學科本質之間的深度耦合。其中，“化學學科本質”從學科特征、學科方法視角、學科價值、科學態度與精神多方面對學生的學習提出了基本要求，有利于增強學生對化學科學探究價值取向的進一步認識。這一部分內容的設置，不僅凸顯了科學探究的學科本質，同時也使得化學科學研究的基本方法得以與具有普適性的科學探究相區分。此外，實驗探究在不同學科中的特性及意義是不同的。“化學實驗探究的思路與方法”特別凸顯了控制變量和對比實驗兩種實驗設計方法，使得我們關注化學實驗探究與物理、生物等學科實驗得以區別的獨特性。

二是“科學探究與實驗”的內容滲透在各個主題的學習中。2022版化學課標中的每一內容主題下，既有對大概念、學科核心知識的具體要求（內容要求），又有學生在該主題學習過程中應達到的能力要求（學業要求），還從教學策略建議、情境素材建議、學習活動建議三方面（教學提示），以科學思維、實驗探究、項目式學習、真實情境等多維度全面引導教師把握主題內容的教學價值。此外，各主題的內容要求中還包含了基本思路與方法、重要態度，以及學生必做實驗及實踐活動等維度的要求（見表1）。由此，科學探究與實踐中所蘊含的研究方法、科學態度等，以及科學探究與實踐的各類活動得以與學科主題內容知識緊密結合，有利于學生逐步完善對整個學科的完整認識，促進學生學科核心素養的發展。

2.5? “科學探究與實踐”中的實驗教學：追尋實驗本身的教育價值

實驗教學本身就是化學教育的重要內容，而不僅僅是輔助的教學手段和探究方法。實驗教學在培養學生探究技能、探究能力以及科學態度和方法中具有不可替代的作用，為學生參與復雜的實踐活動奠定了素養基礎。將兩版課標中的“基本實驗技能要求”進行對比發現，2022版化學課標中新增實驗安全防護措施使用及撰寫實驗報告的技能要求，具體表述為“熟悉化學實驗室安全警示標志，學會正確使用安全防護設施，學會妥善應對實驗室安全問題的必要措施”“初步學會觀察實驗現象，并如實記錄、處理實驗數據，撰寫實驗報告等技能”［15］。

實驗安全教育應是實驗教學中的重要內容，但在以往的實驗教學中安全意識的培養并未受到足夠的重視，使得學生在實驗操作中并未將安全、規范操作置于首位。2022版化學課標不僅在主題內容中新增“熟悉實驗室安全警示標志、安全防護措施的使用”等實驗安全內容，還指出教材編寫在關注實驗探究內容的選取時，要高度重視實驗安全意識的培養。實驗教學中安全操作、實驗室安全規則等內容在教育教學中的滲透，能夠引起學生對實驗安全、規范化操作的關注，幫助學生獲得實驗安全知識、應對實驗安全問題的必要技能，并逐漸養成良好的實驗習慣。

此外，實驗報告作為化學實驗的一部分，其對學生核心素養發展的作用不容忽視。實驗報告的撰寫不僅需要學生能夠正確開展實驗活動，而且要求學生能對實驗過程進行再認識，對收集到的信息進行分析、推理，明晰實驗操作過程中所蘊含的原理。在撰寫實驗報告這一過程中，學生得以建立起觀點、證據、結論三者之間的邏輯關系，實現從“動手做”實驗到“動腦思考”及“動筆記錄”的轉化。同時，撰寫實驗報告還要求學生能夠對實驗現象進行客觀記錄、基于證據事實進行客觀推理，這也有利于學生養成嚴謹求實的科學態度［16］。

3? 從“科學探究”到“科學探究與實踐”的教學轉型策略

3.1? 重視多樣化活動的開展，促進學生核心素養的發展

學生核心素養的形成和發展離不開科學實踐，又在實踐活動過程中表現出來。教師應充分認識到科學探究、學科實踐、跨學科實踐三種活動所具有的不同教育價值，組織學生開展多樣化的探究實踐活動。教師可結合教育目標有針對性地選擇活動類型，并結合實踐活動類型靈活分配學生各環節活動的進行，打破探究實踐的時間和空間結構，將探究實踐活動向課外拓展，鼓勵學生采用豐富多樣的探究方式獲取證據、解決問題等，讓學生在做中學、用中學、創中學的過程中發展核心素養。如調查與交流類探究活動，教師可引導學生利用課下時間，通過實驗、訪談、現場調查、網絡等搜集資料，課上匯報交流、討論等形式。

3.2? 以真實性活動任務為依托，推進科學探究與實踐在教學中的落地

探究實踐在教學中的具體落地，關鍵在于教師能夠將實踐活動置于真實性任務中，即教師選擇的活動任務應是現實社會中真實存在的問題，可以是產品的設計、制作等，以真實性任務驅動學生主動參與和親身實踐。真實性任務所具有的復雜性特點，決定了任務的解決需要學生在調查分析、推理與思考的基礎上，綜合運用多學科內容和思維方式解決問題。同時真實性任務往往對學生來說有一定的難度，學生需要團結協作和嘗試多種手段及方式進行探索。由于學生基于個體的生活背景、經歷及能力的而不同，在參與真實性任務解決的過程中所運用的研究視角、解決方案各不相同，每個學生在參與過程中都能提升自己對知識應用和遷移的適應性，發展運用多學科知識解決復雜問題的能力。

3.3? 將學生活動與學科大概念相整合，推進學生對學科的理解

科學實踐總是與科學知識相融合，不存在脫離學科知識的探究與實踐。無論是學科實踐還是跨學科實踐，都需要回歸學科知識基礎、學科本質，才能真正發揮科學探究與實踐的教育價值。2022版化學課標中學習內容主題下的學科大概念具有概括性和普遍性，能夠明確地顯示出該主題內容的本質，為學生在實踐活動中的問題解決提供思考方向和認識視角。因此，教師可圍繞學科大概念設計可供學生探索的學習任務，讓學生在多環節的探究中建構起對學科觀念的理解，形成獨特的認識視角，為學生真實問題解決能力及知識遷移能力的發展奠定基礎。

3.4? 充分利用問題設計與評價，引導學生學科思維發展

思維是銜接不同維度素養的核心，多維素養的發展需要以思維的發展為基礎。無論是作為教與學的活動過程，還是作為育人目標，科學探究都以科學思維為核心［17］。始于問題的探究是調動學生思維的關鍵。教師可以通過設計不同層次基本問題的追問，引導學生在推進問題探究的過程中，經歷邏輯思維的層次性。此外，對學生在探究實踐活動中的思維參與進行評價也能促進學生積極運用科學思維處理問題。但是，學生在探究實踐過程中的思維活動往往是內隱性的，教師無法通過直接觀察學生的表現來對學生的思維活動進行判斷。因此，能夠使學生思維活動外顯的任務設置對科學探究評價尤為重要。教師可通過設置作圖、匯報交流、操作等活動，將學生的抽象思維顯性化，并基于學生個性的特點及發展及時予以評價，以及時強化學生的積極思維活動表現。

3.5? 注重科學實驗的教育價值，落實實驗安全教育

化學實驗教學的有效實施是化學學科學習的基礎，也是學科育人功能實現的重要保障。當前2022版化學課標強調學生的學科實踐、素養發展，并不意味著可以忽視科學實驗在化學教育中的價值和意義。在實驗教學中，嚴謹求實的科學精神、探究問題的欲望固然不容忽視，但也要注意實驗的安全意識與安全事故處理能力的培養。教師可通過真實實驗事故案例的呈現，加強學生對規范實驗操作的認識；借助安全實驗清單幫助學生將實驗安全事項爛熟于心；在正式開展實驗之前幫助學生了解每種實驗儀器、藥品等所需實驗物品的特性及注意事項；實驗過程中引導學生將安全操作要點應用到具體的實驗操作中，以實現實驗安全意識在實驗教學中的多維滲透。

新課標將“科學探究與實踐”作為學科育人方式持續優化的突破口，既對科學教育中的“探究”認識有了進一步的突破，同時也為學科育人背景下“如何通過化學課程培養全面發展的人”這一問題指明了方向。當然，科學探究與實踐在化學課程中的落實并不是件容易的事，它對教師素養、課程開發、校本教研、教學實施等都提出了更高的要求，今后我們仍需不斷探索，加強研究。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部制定. 全日制義務教育化學課程標準（實驗稿）［S］. 北京： 北京師范大學出版社， 2001.

［2］中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2011年版）［S］. 北京：北京師范大學出版社， 2012.

［3］［15］中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2022年版）［S］. 北京： 北京師范大學出版社， 2022.

［4］崔允漷. 學科實踐， 讓“自主、合作探究”迭代升級［EB/OL］. 2022-04-21［引用日期2022-09-23］. http：//www.moe.gov.cn/fbh/live/2022/54382/zjwz/202204/t20220421_620105.html.

［5］黃恭福， 鄒海龍. 科學實踐： “科學探究與創新意識”核心素養的意蘊［J］. 化學教學， 2020， （10）： 3～7+13.

［6］林兆星. 科學教學如何實現從科學探究到科學實踐的轉型［J］. 課程·教材·教法， 2020， 40（3）： 65～69.

［7］［8］［14］鄭長龍， 遲銘. 從理念看變化： 《義務教育化學課程標準（2022年版）》解析［J］. 教師教育學報， 2022， 9（3）： 129～136.

［9］吳俊明. 芻議新階段我國基礎教育化學課程的發展走向［J］. 化學教學， 2021， （7）： 3～7.

［10］吳俊明. 關注化學思維? 研究化學思維［J］. 化學教學， 2020， （3）： 3～10+49.

［11］義務教育化學課程標準修訂組. 促進基礎化學教育高質量發展——義務教育化學課程標準（2022年版）解讀［J］. 基礎教育課程， 2022， （10）： 53～60.

［12］房喻， 王磊. 義務教育化學課程標準（2022年版）解讀［M］. 北京： 高等教育出版社， 2022： 64.

［13］肖思漢， William A. Sandoval. 科學課堂上的“探究”與“實踐”有何不同［J］. 課程·教材·教法， 2017， 37（12）： 110～115.

［16］王麗燕， 林珩. 落實實驗報告提升學生學科核心素養［J］. 化學教與學， 2021， （11）： 89～91.

［17］胡衛平， 郭習佩， 季鑫， 嚴國紅， 張睆. 思維型科學探究教學的理論建構［J］. 課程·教材·教法， 2021， 41（6）： 123～129.