化學核心素養測評的發展性研究

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

核心素養是特定情境中綜合運用知識、技能和態度解決問題的高級能力與人性能力[1]。隨著2016年中國學生發展核心素養框架的發布，我國將學生的核心素養界定為學生在接受相應學段的教育過程中逐步形成的適應個人終身發展與社會發展的必備品質與關鍵能力[2]。這是我國教育發展的必然訴求，標志著我國學校的課程發展進入了新的階段。

《普通高中化學課程標準（2017年版）》3首次提出了化學學科核心素養（即“化學核心素養”）的概念，自此國內有關化學核心素養的研究得到了迅猛發展。《義務教育化學課程標準（2022年版）》4進一步明確了該階段的化學核心素養，兩個學段化學核心素養的銜接與融合形成了完善的化學教學目標體系和化學核心素養評價標準。因此，正確理解化學核心素養的內涵、測評發展對于化學教育研究和一線化學教學具有重要價值。

1研究背景

化學核心素養的發展是化學新課程改革的追求目標，是落實化學學科立德樹人的關鍵錨點。化學核心素養的測評研究則為發展學生化學核心素養提供了具體路徑，論證化學核心素養測評研究意義并對相關核心概念進行界定，是后續研究的基礎。

1.1 研究意義

自“化學核心素養”概念被提出后，化學教育工作者對此展開了有益研究和實踐探索，有關化學核心素養的測評研究取得了一些成果，為實施“素養為本”的化學教學奠定了基礎。然而，還存在幾個值得完善的方面：一是研究內容相對分散，各學者對某一化學核心素養要素進行研究，未能形成科學系統的研究框架。二是研究方法較為單一，主要是采用內容分析法和德爾菲法對構成要素進行水平劃分，接著應用Rasch模型開發出信效度合理的測評工具，最后選取合適的樣本進行測試，從而得出結論。三是研究結果難以落地應用，提出的對策與改進措施不夠“接地氣”，導致理論研究和實踐操作“兩張皮”，沒有形成教育合力。因此，有必要對化學核心素養的測評研究進行系統梳理，以全面了解該領域的研究現狀和發展趨勢，為未來探索指出研究方向。

1.2核心概念界定

“核心素養”是適應21世紀信息時代對人的自我實現、工作世界和社會生活的新挑戰而誕生的概念[5]，指的是在不可預測的復雜情境中，運用新方法創造性解決困難問題的能力，即協作、交往、創造性、批判性思維[6，是創造性思維能力和復雜交往能力，具有時代性、綜合性、跨領域性、復雜性。

“化學核心素養”是“核心素養”在化學學科的具體體現，是學習者通過化學知識這一載體和化學活動這一路徑而逐步形成的關鍵能力、必備品格與價值觀念。通過化學知識與活動的有機融合和相互作用，形成具有化學學科特質的學科思想、學科觀念、學科方法，能夠形成創造性解決實際生活中復雜問題的能力[7]。

2 研究思路與方法

文獻分析本著綜合性、代表性和客觀性等原則，對化學核心素養相關的重要研究成果進行梳理，客觀、全面地選擇對該領域研究產生持續影響和推動作用的觀點和看法。

2.1 文獻收集

中文文獻主要以中國學術期刊全文數據庫（CNKI為檢索源，以“化學核心素養”為主題詞檢索，按照引用次數進行排序，剔除相關性小的文章，挑選出175篇期刊文獻、23篇碩士論文、4篇博士論文進行分析。外文文獻在ERIC數據庫以“KeyCompetenciesinChemistry”“ChemicalLiteracy”等為主題詞檢索，按照引用次數進行排序，剔除相關性小的文章，挑選出35篇文獻進行分析。

2.2 文獻分析

針對檢索的文獻，重點研讀以“核心素養amp;化學核心素養”為主題的碩博論文、核心期刊、外文文獻、知名專家有關化學核心素養研究的文獻著作等，從研究意義、內涵、課程、教學、測評等幾個方面梳理，特別關注文獻在內涵、教學及測評方面的研究成果。通過文獻分析，將化學核心素養研究的文獻梳理為：一是化學核心素養實質內涵的深度剖析；二是提升學生化學核心素養的教學設計、教學策略、教學評價研究；三是化學核心素養的測評研究；四是化學核心素養的課程開發研究。本文主要針對化學核心素養測評的發展性研究展開述評。

3 研究結果

3.1化學核心素養的內涵理解

普通高中化學課程標準指出，化學核心素養是學生通過化學學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力[8]。化學核心素養主要包括在化學學習過程中所形成的化學基本觀念和科學探究能力，認識物質結構與性質之間的關系及化學變化中能量轉化的基本規律，掌握化學反應的基本原理和開展化學研究活動的基本方法[9]

3.2國外化學核心素養的主要觀點

化學核心素養一詞最早由DouglasBond提出：化學核心素養屬于化學科學的范疇，缺乏化學核心素養會妨礙個人在社會發展中發揮作用[10]。英國納菲爾德課程中心是最早對化學核心素養開展系統研究的團隊，他們提出化學核心素養應包括化學語言、核心化學觀念、化學家在做什么、基本技能、化學與社會等五部分，并且認為中學化學課程的主要功能是讓全體學生獲得基本的科學素養[1]。隨后，國外學者們對于化學核心素養提出了諸多新的觀點（見表1）。

表1早期不同專家提出的化學核心素養要素及核心觀點

Dessy，Y.等認為化學核心素養應被分為四個領域，即科學和化學內容知識、化學內涵、高階學習技能和情感方面。化學核心素養的測量采用科學素養量表，它由基礎素養、功能素養、概念素養和多維素養組成[15]。Muntholib M.與Ibnu S.等學者認可經合組織提出的科學素養測評框架，并將其中框架內容的科學知識替換為化學知識，認為化學核心素養包含化學知識、化學和社會之間的關系、應用化學知識來解決實際問題的能力[16]

綜合國內外學者的核心觀點，測評化學核心素養水平應包含對化學基礎知識及技能、化學探究能力和化學價值觀念三部分內容的探查。

3.3化學核心素養的測評發展

20世紀80年代，以泰勒的目標、測量、評價為基本框架的目標導向式評價體系擴寬了化學教育評價的研究視野，為學生化學核心素養的測評研究打下了堅實的理論基礎[17]。化學核心素養測評的起步階段為1989～2002 年，此階段相關概念未正式提出，研究也相對淺顯和分散。2003年，教育部印發了普通高中課程方案和課程標準實驗稿，指導了十多年來普通高中課程改革實踐，化學教育目標由知識達成向素養提升轉變，因此， 2003～2016 年為化學核心素養測評研究的穩步發展階段，此階段化學核心素養的研究已經嶄露頭角，但是依然沒有形成系統化、共識化、批量化的研究。隨著2017年我國普通高中課程標準的頒布，明確提出了化學核心素養的概念，并將其分為5個要素，對每個要素進行水平劃分，我國掀起了一股化學核心素養研究熱潮，各類研究方法層出不窮，研究成果也異常豐富，即2017年至今是化學核心素養測評研究的快速發展階段。

3.3.1 起步階段（ 1989～2002 年）

1989～2002 年這一時期，國內外關于化學核心素養測評的文獻并不多，此階段的化學核心素養測評研究只是初見雛形，尚未形成較為一致的測評方式或測評路徑。1989年，RonaldW.等在大學畢業前一周，詢問了美國的25名高年級學生“原子和分子之間的區別是什么”這一問題，結果只有三分之一的學生回答出了，即很多美國大學生在完成教育時沒有最基本的化學概念，缺乏關鍵的化學核心素養，無法在環境問題、資源管理和研究經費方面做出明智的決定[18]。之后，RobertM.等在1991年發表論文，對RonaldW.和WilliamR.的調查結果發表看法，認為美國學生在完成教育時甚至沒有學會最基本的化學概念，這些公民缺乏關鍵的知識。在大學的核心課程中，很少涉及關于原子、鍵合、生命的化學物質以及我們周圍豐富多樣的材料的基本化學知識[19]

在這一階段，學者并未清晰界定出化學核心素養的概念，研究多停留在化學核心素養的理論建構層面[20]，對化學核心素養的內涵理解尚未統一，具體的測評不多；相關測評方法既有訪談法及問卷調查法，亦有基于已有數據的二次分析[21]，評價工具和數據處理呈現出單一性、粗略性；相關測評維度較為多樣，包括化學核心概念、理解能力、培養策略、學科關聯等;對得到的結果進行簡要統計分析，結果處理較為粗略。但可以明確的是，此階段的“模糊化”探索為后期的研究奠定了重要基礎。

3.3.2穩步發展階段（ 2003～2016 年）

21世紀以來，國際經合組織、聯合國教科文組織等相繼在教育領域建立核心素養模型[22]。2014年，教育部印發《關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》，提出“教育部將組織研究提出各學段學生發展核心素養體系，明確學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力”。依據總體框架研制不同教育階段學生核心素養的結構模型，進一步形成可操作、可測量、可評價的指標體系。

此階段學界關于化學核心素養的研究較多，由于對于化學核心素養所包含的要素研究未形成統一的定論，因此關于化學核心素養的測評研究相對不多，在測評的內容維度，有化學信息素養、化學研究素養、化學科學素養、化學學科素養等，關于化學核心素養的測評呈現出了多元化的趨勢。

關于化學信息素養，李敏基于國內外信息素養和化學信息素養的研究，結合化學學科特點，構建中學生化學信息素養理論框架，基于該框架編制中學生化學信息素養調查量表并對學生進行測評，對測評結果進行分析[23]。關于化學研究素養，Dell JensenJr.等學者認為化學文獻檢索能力并不等同于化學研究素養，在基本信息素養技能的基礎上，幫助學生評估、解釋和使用化學文獻的技能稱為化學研究素養[24]。關于化學核心素養，劉前樹提出了其概念定義和操作定義，從化學核心概念、化學與生活、化學的研究過程與方法、態度與價值觀四個維度設計學生化學核心素養調查工具，采用個別訪談和問卷調查相結合的方式展開調查。選取物質與化學變化兩個基本概念，對高中三個年級的310位學生從四個維度展開化學核心素養水平測評，發現學生化學核心素養并沒有隨著他們“知道”的知識的增加而得到相應提高、相鄰學科對化學核心素養的提高有較大影響、迷思概念普遍存在而不易轉變[25]。關于化學科學素養，高云瑾提出化學科學素養是帶有學科特點的科學素養，共由五大構成要素，即科學知識、科學方法、科學能力、科學意識、科學品質，并對學生的化學科學素養水平展開行動研究，提升了學生素養水平[26]

此階段研究者們更多地注重展現如何科學構建測評工具、測評方法及測評時所需要注意的問題，但測量理論和測評工具的科學性有待提升，測評結果不夠明確。

3.3.3快速發展階段（2017年～至今）

2017年以來，隨著普通高中化學課程標準的出臺，明確提出化學核心素養的概念、要素和水平，化學核心素養的測評研究進入了快速發展階段，測評內容和測評方法進一步科學化、體系化。化學核心素養可分為5類，是從正確價值觀念、必備品格和關鍵能力層面對化學核心素養內涵的系統揭示。“宏觀辨識與微觀探析”體現了化學學科特質，“變化觀念與平衡思想”反映了化學學科主要思想方法，“證據推理與模型認知”凸顯了化學學科的科學理性思維特征，三者從思維視角集中體現了化學學科特質的思想方法；“科學探究與創新意識”是對化學科學實踐的表征，激勵學生勇于創新；“科學態度與社會責任”是對化學科學價值取向的刻畫，從價值層面進一步揭示了化學學習的更高追求。目前我國學者關于化學核心素養的研究主要圍繞這五個方面展開，也有一些從上述維度衍生細化的素養分支，例如化學實驗素養、化學信息素養、化學可持續素養等。

這一階段關于化學核心素養的測評研究主要集中在上述5個方面，說明國家有關核心素養的界定起到了引領作用。對化學核心素養的測評側重于定量研究，在研究內容上多數還是借助于學生對于化學知識、技能等掌握情況對化學核心素養進行測評。在研究角度上，國外的研究較為多元。例如DessyL.等對高中的100名學生進行了一項定性的描述性研究，調查學生在電解質和非電解質溶液材料方面的化學核心素養，發現學生能夠在宏觀層面上解釋化學概念，但在亞微觀層面上能力仍然很低，尤其是在概念層面和多維素養方面的化學核心素養能力還比較差[27]。2020 年，MuntholibM.等學者借鑒經合組織的科學素養測評框架，對學生的化學核心素養進行測量，測評結果反映在教學過程中對學生進行了事實性和概念性知識的講解，而沒有區分基本的概念性知識和陳述性知識，只強調記憶事實和概念的學習，在培養學生的高階思維和提高學生的能力方面效果較差[28]。2021年，Sugiarti等學者基于科學素養指標構建了化學核心素養的分項指標，隨機抽取了印尼的811名學生對初中基于原子、離子和分子材料的化學核心素養進行了測評，結果表明素養指標、學校水平和學生化學核心素養之間的相互作用存在著差異，教師可以使用適當的學習模式培養學生的化學核心素養[29]。Yusmaita等人使用教育重建模式（MER）構建了化學核心素養的測量工具，用以測量學生對化學概念的理解、態度以及對化學在生活中的應用價值的認識[30]

國內研究主要是圍繞著課程標準中提出的核心素養展開，研究范式一般為先對具體素養進行水平劃分，再應用基于Rasch模型檢驗開發出信效度合理的測評工具，最后選取合適的樣本進行測試，從而得出結論。較為典型的研究有楊玉琴對“模型認知”素養的測評研究，其定義何為學生化學“模型認知”能力，構建學生化學“模型認知”能力的水平維度劃分，使用Rasch模型對測評工具進行了信效度的檢驗，確保了測評工具的科學有效，并對來自不同年級的743名高中生展開測評。測評發現，我國學生模型認知能力的水平普遍較低[31]。黃郁郁等基于Rasch 模型原理及學生化學素養測評工具開發框架，構建了初中生化學“宏微結合”素養水平測評工具，分析了影響九年級初中生化學“宏微結合”素養的因素及潛在類別[32]

總的來說，該時期國內外研究結果都表明學生的化學核心素養處于較為低階水平，而關于高階思維能力方面的素養較差。整體研究趨勢從對文獻的定性分析到對學生某一具體化學核心素養的定量測評，從深化課程改革的課程建設研究到立德樹人的價值取向轉變。

4 研究結論與啟示

通過文獻檢索和梳理化學核心素養測評的研究，發現其在研究內容上從單一到多元，在研究范圍上從窄化到廣泛，在研究方法上從定性到定量，在測量工具上從隨意性到科學化，展現出了學者們對化學核心素養測評研究的動態發展過程，研究體系和研究范式逐步科學化。前人的研究方法和測評工具是未來持續深入、系統研究的寶貴經驗。雖然當前相關研究數量眾多，但是研究角度比較分散，核心觀點眾說紛繪，沒有形成統一的認識和系統的研究架構。對未來的研究主要有以下啟示：

第一，研究內容上，囊括了化學核心素養概念、內容指標測評等方面，但如何基于已有測評結果研制出促進個體成功和社會發展的化學課程和教學體系，如何使化學課程內容與化學核心素養目標保持一致仍需深入研究。此外，化學是一門以實驗為基礎的科學，可是當前高中學段研究中仍然缺乏關于“科學探究”和“科學態度”等維度的測評研究，這與當前化學教學中的實驗教學缺失或不足有關。

第二，研究維度上，當前研究主要是對化學核心素養的某一具體維度的測評研究，只能側重于對學生某一個方面的測查，不能有效地對學生的化學核心素養整體水平進行綜合測評。因此，需要進一步深入論證當前研究成果的科學性與合理性，進一步完善化學核心素養水平測評體系，從而形成科學有效的評價標準，為學校化學教學效果的測評提供科學合理的評價量規。

第三，研究方法上，主要是采用內容分析法初步確定化學核心素養的構成要素和結構維度，然后利用德爾菲法對構成要素進行意見征集，對具體素養進行水平劃分，再用層次分析法確定各要素比重及隸屬關系，接著基于Rasch模型檢驗開發出信效度合理的測評工具，最后選取合適的樣本進行測試，從而得出結論。可見，化學核心素養的研究方法和數據處理方式已經形成了一定的范式，但是關于此研究方法的科學性和合理性還有待研究驗證。

綜上，未來研究需把握以下幾個方面：一是推動高校與中學的聯動合作模式。增進高校與中學的合作交流，形成理論研究與實踐應用的有機統一。二是基于最新研究理論，轉變研究范式。隨著化學核心素養研究的不斷深人、心理學在教育領域的不斷滲透，教育工作者可開發出更加科學合理的、能夠深入到學生化學學習心理層面的核心素養測評研究工具。三是合理運用現代技術手段，充分發揮人工智能賦能教育發展的優勢，開展人工智能教育促進化學核心素養測評發展研究。

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