我国高中科学学科核心素养透视

2017-09-06强春春宋蕊占小红

化学教学 2017年7期

强春春+宋蕊+占小红

摘要：核心素养体系的构建是提升我国人才培养的关键环节，而学生核心素养培养的最主要形式是学科教学，因此学科核心素养的设计成为了重中之重。使用概念映射和对应分析的方法，了解我国高中科学学科核心素养形成的特点及差异，认识科学学科核心素养与学生发展核心素养的关系，探讨通过科学学科教育来实现学生发展核心素养的部分目标的方式和途径。

关键词：核心素养；科学学科核心素养；概念映射；对应关系

文章编号：1005–6629（2017）7–0015–07 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 研究背景

进入21世纪信息化时代，信息技术的飞速发展每时每刻都在改变着人们的生活和生产方式[1]。正是信息时代经济新模式和职业新形态、社会生活的新特点和个人自我实现的新需求，对传统的工业时代的教育提出了挑战，为了培养适应新时代的人，核心素养概念应运而生。核心素养成为了21世纪全球教育新一轮改革的风向标。各个国家以及国际组织对核心素养的框架进行了热烈讨论。如美国、OECD、欧盟等都提出了自己的核心素养框架。为了适应全球教育改革发展趋势，提升我国综合国际竞争力，我国也于2016年9月13日正式颁布了学生发展核心素养框架并以此引领新一轮的课程改革，面对基于核心素养的课程改革，各基础学科又该做出怎样的反应呢？钟启泉教授曾提到“如果说核心素养是为新时代期许的新人形象所勾勒的一幅‘蓝图，那么，各门学科则是支撑这幅‘蓝图得以实现的‘构件”[2]。各学科想要成为这幅蓝图的一笔浓墨重彩要做出一些努力。国际上有些国家针对各学科如何支撑起培养核心素养的重任已经做了一些思考。我国也在近期陆续发展了学科核心素养体系[3]。核心素养的培养离不开特定课程体系的建设，各个学科课程都应承担起学生核心素养的培养责任，而且不同学科对学生核心素養应有着不同的独特贡献[4]。科学学科课程是基础教育课程体系的重要组成部分，在培养学生的批判性思维、创新性思维、对社会生活的反思意识、怀疑意识和追问意识上，发挥着不可替代的重要作用。我国高中阶段设置了科学分科（化学、物理、生物、地理），本文将其统称为科学学科。在提倡核心素养培养目标的背景下，各科学学科的学科核心素养也就理所当然地服务于学生发展核心素养的培养。但是由于各学科的特色，它们之间又必然存在着一定的差异性和自身的独特性。为此，本文通过对我国近期颁布的学生发展核心素养框架与高中各科学学科核心素养体系进行对应性分析，以期了解科学学科核心素养形成的一般思路、特点及差异，认识科学学科核心素养与学生发展核心素养的关系，以此探讨通过科学学科教育来实现学生发展核心素养的部分目标的方式和途径。

2 研究方法

本研究对我国学生发展核心素养框架与科学学科核心素养进行对应性分析，主要借鉴任友群等在“欧盟数字素养框架研究”一文中所采用的“概念映射”（Conceptual Mapping）方法。“概念映射”源于欧盟数字素养研制之初所进行的一项重要理论研究工作，具体包括三方面的内容：一是对有关术语的用法、内涵及其演变进行分析与梳理；二是对历史上曾经出现的或当前研究者仍在使用的含义接近的概念进行辨析；三是在前两个工作的基础上，从知识、技能与态度三个维度，提出各维度上的具体组成成分[5]。这种以科学性、实用性与专业化为导向的方法体系对本研究具有重要借鉴意义。本文利用“概念映射”进行学生发展核心素养中科学素养的提取，并进一步进行学生发展核心素养与科学学科核心素养的对应性分析。

3 我国学生发展核心素养与学科核心素养的提出

作为当前全球教育改革的关键——核心素养，其产生是根植于传统的“能力为本”教育改革历史中[6]。20世纪60年代后期，美国、英国、澳大利亚等发达国家，先后掀起了以“能力为本”的教育改革。80年代后期，各国或地区又启动了“标准为本”的教育改革，以保障最基本的基础教育质量。进入21世纪信息化大时代以来，传统教学观念已经无法满足处于新时代学生日益增加的需求。核心素养（Key Competences）应运而生并很快影响了世界范围内的教育改革。它既反映了新时代的要求，也是教育在自我反思中挣脱传统教育观念的桎梏，对教育宗旨的重新思考与立意[7]。各国以及各地区根据各自国情或者地区特色，对核心素养的定义、框架及其内容体系都进行了一系列讨论。尽管由于各国或地区的历史文化背景不同，对核心素养的表述也不尽相同，但他们都有一个主旨，那就是“在一定时期内，能够帮助个体实现自我，成功生活与融入社会的最关键、最重要的必备品格和关键能力”。也正是因为存在教育理念和目标上的不同，各国及地区所构建的框架体系也存在差异。在借鉴国际经验基础上，结合我国基础教育课程改革的实际情况和现实问题[8]，2014年3月30日，教育部正式印发了《教育部关于全面深化课程改革——落实立德树人根本任务的意见》，首次在国家文件中提出“研究制订学生发展核心素养体系和学业质量标准”。随后“核心素养”概念越来越被国人所熟知。2016年2月我国颁布了《中国学生发展核心素养（意见稿）》，以林崇德教授为主的专家团队[9]经过长期的研究，提出学生发展核心素养是指学生应具备能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力[10]。这既是新的历史时期贯彻落实党的十八大“立德树人”根本任务的理论构想，也是对我国改革开放以来基础改革成果和经验的继承和发展。文件中从文化基础、自主发展和社会参与三个维度提出了六大综合素养：人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当和实践创新，并分别对这六大综合素养进行了划分，细化出18项素养，见图1。

核心素养体系的构建顺应了国际教育改革趋势，成为增强国家核心竞争力，提升我国人才培养质量的关键环节。学生核心素养的培养在各个领域掀起了一股热潮。学科课程仍然是我国的主流课程形式，学科课堂成为培养学生核心素养的主要阵地。因此在学生发展核心素养框架下谈论学科核心素养体系显得尤为重要。

4 我国学生发展核心素养框架中科学素养成分的提取

20世纪50、60年代美国“课程改革运动”（Curriculum Reform Movement）确立了科学素养（Scientific Literacy）的概念，并应用于基础教育领域[11]，成为科学教育的核心目标[12]。纵观近二十年来我国从小学至高中的科学教育课程文件，无不把科学素养作为主线贯穿始终[13]，这既符合科学教育的本质，又顺应了国际科学教育改革的趋势。当前，在提倡核心素养培养的教育改革背景下，如何理解科学素养与核心素养的关系非常关键。谭永平先生在其文章中曾指出“科学素养是高中生核心素养不可或缺的一部分”。在UNESCO把素养定义为“功能素养”[14]的前提下，王夔教授也明确指出“没有核心素养作为基础，无论科学素养和任何其他素养都成为无源之水”[15]。可见，科学素养与新时代所倡导的核心素养存在着实质性的关系，核心素养是发展科学素养的功能基础，科学素养是核心素养的领域化、学科化。

基于以上分析，本研究要进行学生核心素养框架与科学学科核心素养的对应性分析，首先需要从学生发展核心素养的整体框架中离析出与科学学科关系最为密切的科学素养成分。

从20世纪50年代到80年代，科学素养内涵不断演绎和发展，从强调科学知识、科学原理的掌握，到发展科学技术能力，再到强调理解科学与社会的关系、重视科学在人们生活中的实际应用。直到2000年，三大著名国际学生评价项目中有关科学素养的评估内容[16]更是较为一致地提出了核心素养的四个维度：科学知识与原理，科学探究技能，与科学有关的态度，科学世界观，具体内涵见表1。

我们利用概念映射的方法，从表1中科学素养内涵出发，逐一找到它们与学生发展核心素养框架内容的关联，并进一步聚合成学生发展核心素养中的科学素养要点，形成本研究进行核心素养与科学学科核心素养对应分析的上位内容。

如“科学知识与原理”即要求中学生应该了解或理解基本科学事实、概念、原理和规律，能用所学知识解释生活和生产中的有关现象，解决有关问题等。而林崇德教授将“理性思维”定义为崇尚真知，能理解和掌握基本的科学原理和方法；尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度；逻辑清晰，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等。通过对术语的内涵进行梳理和分析，“科学知识与原理”中的“基本科学事实、概念、原理和规律”，与“理性思维”中的“理解掌握基本的科学原理和方法”相对应。

又如“科学探究技能”要求学生运用一定的科学探究技能自主地获取科学知识，运用科学的思考方式审视自然界以及辨别社会信息的真伪，使用证据做出科学结论；观察、分类、应用时空关系、传达、应用数字、测量、推理、预测等八种技能；下操作性定义、控制变量、形成假设、实验、解释资料。通过对术语的内涵进行梳理和分析，“科学探究技能”中的“运用科学的思考方式审视自然界”和“理性思维”中“能运用科学的思维方式认识事物”相对应。

如上述过程，对文本和内涵进行细致分析和梳理，依次建立对应，形成图2。

观察图2，不难发现，在这个对应关系图中，从左至右均为“一对多”的关系，科学素养的四个维度均与学生发展核心素养框架中的多个要素具有对应关系。在此基础上，我们再根据对应关系进行聚合[17]，具体要求是：在“一对多”的关系中，保持“一”的独立性；在“多对一”的关系中，将“多”进行聚合整理。根据上述原则，我们可以将“一对多”中的“一”——科学知识和原理，科学探究技能，与科学有关的态度，科学世界观，视为学生发展核心素养中的科学素养成分。

5 我国高中科学学科核心素养与学生发展核心素养体系的对应性分析

高中科学学科（物理、化学、生物、地理）是基础教育阶段培养学生核心素养的主要学科领域，尤其是发展其中的科学素养成分的主要学科领域。那么，各科学学科核心素养是如何反映学生发展核心素养的培养目标，如何与核心素养框架中科学素养成分建立关系的？本研究将采取文本对应性分析的方法对上述问题进行探讨。

5.1 科学学科核心素养

作为核心素养“蓝图”上的重要构件[18]，各学科根据自身特点依次形成了指导各科教学的学科核心素养。它们是学科育人价值的集中体现，是学生核心素养在特定学科（或学习领域）的具体化，学生学习该学科（或特定学习领域）之后所形成的、具有学科特点的关键成就。本研究对各科学学科（化学、物理、生物、地理）已经发布的学科核心素养框架进行内容整理，具体见表2。

5.2 高中科学学科核心素养与学生发展核心素养中科学素养成分的对应分析

为了研究高中科学学科核心素养和学生发展核心素养中科学素养成分之间的对应关系，笔者将这二者的具体内容以表格形式列出，进行文本分析。以物理学科核心素养与学生发展核心素养中科学素养成分之间的对应关系为例。

首先，对照分析学生发展核心素养中科学素养成分与物理学科核心素养的各维度及其具体内涵，寻找其中的相似之处，并提炼关键词。如根据“物理观念”内涵提炼的“基本认识”、“物理概念”、“规律”；“科学思维”维度的“物理学视角”、“本质属性、内在规律及相互关系的认识方式”；“实验探究”维度中的“物理问题，形成猜想和假设”、“基于证据得出结论并作出解释”、“交流、评估和反思”；“科学态度和责任”维度的“正确态度以及责任感”、“科学态度、科学伦理、STSE”。同样的，在核心素养的科学素养成分中也做相应的提取关键词的操作，如“科学知识与原理”维度的“基本事实、概念、原理和规律”、“解决有关问题”、“科学观”；“科学探究技能”维度的“运用科学的思考方式審视自然界”、“证据”、“推理、预测”、“假设、实验、解释资料”；“与科学有关的态度”维度的“谨慎、批判的精神，适当的怀疑、客观的态度”；“科学世界观”维度的“实验和证据的重要性”、“科学技术是一把双刃剑”、“科学技术是第一生产力”。具体见表3。

其次，根据在科学素养成分内涵和学科核心素养内涵中提炼的关键词进行二者的对应分析，并对具有对应关系的连线示意。如“科学知识和原理”内涵中的关键词“概念、原理和规律”与“物理观念”内涵中的关键词“基本认识、物理概念和规律”，两者具体一致的内涵，就可以建立对应关系（在对应的两者之间连线）。又如从“科学探究技能”提取出的关键词“科学的思考方式审视自然界”与“科学思维”中提取出来的“物理学视角”、“科学态度与责任”中提取出来的“正确态度以及责任感”，都在内涵层面有对应关系。再如从“科学探究技能”中提取出来的关键词“证据”、从“科学思维”中提取出来的关键词“事实证据”，以及从“实验探究”中提取出来的关键词“基于证据得出结论并作出解释”，也均在内涵层面有对应关系。还如从“与科学有关的态度”中提取出来的关键词“谨慎、批判的精神、适当的怀疑、客观的态度等”与从“科学态度与责任”中提取出来的关键词“正确态度以及责任感”和“科学态度、科学伦理、STSE”，根据内涵分析同样具有对应关系。依据上述建立对应关系的过程，将两个领域的关键词进行逐一分析和建立关联。结果见图3。

按照上述分析操作，我们进一步对化学、生物和地理的学科核心素养内容与学生发展核心素养框架中的科学素养成分进行了对应性分析，结果如图4所示。

由图4可以看出，学生发展核心素养中的科学素养成分与科学学科核心素养的对应关系总体上是一对多和多对一并存，如物理学科的“科学思维”、“实验探究”、“科学态度和责任”；化学学科的“科学精神与社会责任”；生物学科的“理性思维”、“社会责任”；地理学科中的“综合思维”、“区域认知”都至少与三项科学素养成分相对应。

进一步分析图4，可以发现学科核心素养与学生发展核心素养中的科学素养成分的关系大体上呈现如下两大特点：

（1）科学各学科（物理、生物、化学、地理）都共同承担起了培养核心素养中科学素养的任务。这从图中错综复杂的对应连线可以看出，如科学素养中的“科学知识与原理”分别与科学各学科学科核心素养中的全部四项对应；“科学探究技能理”分别与生物、化学学科核心素养的全部四项对应，与物理、地理学科核心素养的三项对应；物理学科核心素养中“科学思维”、生物学科核心素养中的“理性思维”均与科学素养中的四项对应。

（2）不同的科学学科又对部分核心素养中的科学素养成分有所侧重。如物理学科核心素养中的“实验探究”、生物学科核心素养中的“科学探究”、化学学科核心素养中的“实验探究与创新意识”均与科学素养的三到四项对应；地理学科核心素养中的“人地协调观”与科学素养中的四项对应；生物学科核心素养中的“社会责任”与科学素养的四项对应。

6 结论及启示

通过对我国学生发展核心素养与高中科学学科核心素养的对应性分析，可以看出科学学科核心素养体系充分体现了学生发展核心素养的要求，并呈现了具体的对应和发展关系。

（1）科学学科核心素养与学生发展核心素养保持一致，保障了学生核心素养的真正落实。科学各学科（物理、生物、化学、地理）核心素养在其各个维度上与我们解离出的学生发展核心素养中的科学素养成分呈现出明显的对应关系。这种对应关系保障了核心素养落实到学科课程中去。避免了学科教育与总体目标之间的不衔接问题，打破了学科之间的壁垒，使各科学学科在育人价值上实现了真正的统整。

（2）科学学科核心素养对培养学生核心素养各有侧重点，关照了学科育人的独特功能。由于各个学科性质不同，不同学科又具有着独特的育人功能。各科学学科核心素养在与学生发展核心素养中的科学素养成分建立对应关系的同时，既共同支持核心素养的发展，又有所侧重。例如，由于化学和生物这两门学科与我们日常生活联系紧密。对工业生产、社会问题的解决具有重要意义，因此两门学科有关于社会责任这一学科核心素养格外受到关注，旨在促进学生认识化学与生物学科应该承担的社会责任。化学工业污染问题愈演愈烈，随着辅助生殖技术、基因克隆技术、人体胚胎干细胞培养等引发的伦理道德问题甚嚣尘上。这两门学科无疑还承担着更多的社会责任。基础教育有义务对学生进行正确的教育，让学生认识到化学与生物学科应该承担的社会责任。再如，化学是一门以实验为基础和背景的科学学科，因此化学学科核心素养中的“实验探究与创新意识”与科学素养成分的四项相对应，重要性不言而喻。又如，地理学科中学生对人地关系的正确认识的素养，显然是地理学科的独特的、个性化的贡献[19]。

（3）重视学科内容，科学价值观和科学世界观培养不突出。各學科核心素养之间呈现出共同的性质——与科学素养成分中的“科学知识与原理”和“科学探究技能”呈现大幅的对应关系。这在一定程度上也能反映出一些问题：过于重视学科内容[20]。科学价值观的培养并没有成为真正的主线，这必将导致核心素养培养不突出的问题。

参考文献：

[1]张华.论核心素养的内涵[J].全球教育展望，2016，（4）：10～24.

[2]钟启泉.基于核心素养的课程发展：挑战与课题[J].全球教育展望，2016，（1）：3～25.

[3]楚江婷.试论科学课程的社会建构及其教育意义[J].教育理论与实践，2004，（5）：50～54.

[4]邵朝友，周文叶，崔允漷.基于核心素养的课程标准研制：国际经验与启示[J].全球教育展望，2015，（8）：11～20.

[5]任友群，随晓筱，刘新阳.欧盟数字素养框架研究[J].现代远程教育研究，2014，（5）：3～12.

[6]左璜.基础课程改革的国际趋势：走向核心素养为本[J].课程·教材·教法，2016，（2）：39～46.

[7]屠莉娅.基于变革社会的视角：核心素养阐发与建构的再思考[J].全球教育展望，2016，（6）：3～16.

[8][20]杨向东.核心素养与我国基础教育课程改革的关系[J].人民教育，2016，（19）：19～22.

[9]《中国学生发展核心素养》项目组.中国学生发展核心素养（征求意见稿）[R]. 2016-1-29.

[10]孙思雨.国内关于核心素养研究的文献综述[J].基础教育研究，2016，（17）：14～20.

[11][19]盛思月，何善亮.论学科核心素养的构建途径——基于近年来核心素养主题研究成果的量化分析[J].教育参考，2016，（2）：12～20.