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起点合理 规则明确 层次不乱 突出特点

2017-10-19吴俊明

化学教学 2017年9期
关键词:逻辑起点化学学科核心素养学科核心素养

摘要:在界定和解释素质、核心素养、学科核心素养以及观念、品格、能力等概念基础上,阐述对厘定化学学科核心素养具体内容的初步思考。以化学学习中涉及的问题以及解决这些问题必须的活动为逻辑起点,按照6个厘定准则提出化学学科核心素养具体内容的系统架构、一般表述和概括表述。指出学科核心素养不能、也不应该取代“三维目标”。

关键词:化学学科核心素养;学科核心素养;逻辑起点;厘定准则;化学育人功能

文章编号:1005–6629(2017)9–0003–06 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

化学学科核心素养究竟包含哪些具体内容?这是广大化学教育工作者,尤其是中学化学教师十分关心、迫切希望得到明确答案的问题。对这个问题,许多人都有自己的意见,可谓众说纷纭,莫衷一是。究竟哪种方案恰当?笔者认为,要做出合理的判断,其实并不难,关键在于先正确地界定和解释素质、核心素养、学科核心素养以及观念、品格、能力等概念,选择好确定学科核心素养具体内容的逻辑起点、制定好评判的准则,进行理性的思考。正是出于上述认识,前一段时间,笔者先后对素养、核心素养、学科核心素养等概念不厌其烦地进行了討论。本文在前几次讨论[1~3]的基础上,阐述笔者对厘定化学学科核心素养具体内容的初步思考,以就教于各位学者和广大读者。

1 学科核心素养概述

学生发展核心素养(简称学生核心素养)是“学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”。社会性是人特有的、区别于动物的根本属性[4],学生核心素养因此理所当然地具有社会性。根据学生的成长规律和社会对人才的需求,学生核心素养应该强调“社会关爱、家国情怀”以及“合作参与”等等。同时,学生核心素养又具有个体性特点,因而要“突出个人修养”,“更加注重自主发展”以及“创新实践”等等[5,6]。

1.1 学科核心素养的界定

学科核心素养跟学生核心素养是两个不同的概念,必须注意区分。

学科核心素养是在普通高中各学科课程标准修订中出现的一个概念,目前尚未见正式的界定,这就难免出现认识的混乱。

对于正在成长的年轻一代来说,在学科教学中,不但要进行知识、技能等学科要素的教学,还存在着大量非学科的教育活动。从学科教学的实际出发,把学科核心素养界定为“学科教学中应该注意培养的核心素养”,既包含学科素养成分,又不囿于学科素养,这是合理的、必要的。同时,这也意味着学科核心素养跟学科素养是有区别的:学科素养只是通过学科问题解决活动形成和发展的、稳定的、能在学科学习或者学科研究活动中长期发挥作用,作为人在学科学习或者学科研究方面进一步发展基础的基本品质,跟非学科的其他活动没有直接的联系。因此,在学科教学中只注意培养学科素养是不够的。即使是学科素养,也要注意公民学科素养和专业学科素养的区分[7]。

1.2 学科核心素养的结构

核心素养界定中的“基本品质”通常由核心观念、必备品格和关键能力3类成分(要素)构成。每一类成分都由(1)学科特有或特需的;(2)上位领域诸学科都具有或需要的;(3)各领域普遍具有或需要的3个层次构成。分为3个层次也是合理的、必要的:例如,培养、提升学生的科学素养,是科学课程教学的一项重要任务,如果化学、物理学、生物学等学科都只顾自己狭隘的“小摊子”,不顾及上位的科学素养,岂不是要使科学素养培养落空?至于各领域普遍需要的核心观念、重要品格和关键能力的养育就更是如此、不用多说了。而且,分为3个层次有利于突出重点。

素养的社会性决定了学生核心素养具有地域性和时代性。因此,学科核心素养并非完全“普世通用”,它还应该有国别特点和时代特点。

1.3 学科核心素养的意义与任务

每一门学科都有其特定的视域,有独特的育人价值,但也有其局限性,不足以使学生全面发展。为了强调本学科,硬说本学科如何很全面并无必要。一般说来,人文学科具有比较显著的育人优势,容易受人重视;数学、科学、技术等课程的育人价值不太显著,容易被忽略,需要注意挖掘、提升和强调。

就化学学科而言,化学能够使学生养成科学精神,提升精神追求;能够使学生形成重视实践、实证的观念;化学学习有助于学生学会学习,更好地承担社会责任和开展实践创新活动;也能够弘扬民族精神、爱国主义,使学生具有国际视野……从而促进人才成长。尤其是,化学能够帮助学生具体地体察世界的物质性与辩证规律,为形成正确的世界观奠定基础;化学学科重视原子、分子层次的微观探索,能够使学生从特定角度形成和创新认识世界的方式,发展认识世界的能力;能够使学生比较全面地了解和认识物质,更好地开发资源、利用自然,满足社会日益增长的物质需要,促进物质文明进步,使国家更加富强、文明;能够改造自然、保护自然,保护人类的生存环境,在保证生命安全方面发挥重要作用……这些功能是其他学科无法替代的[8]。学科核心素养的提出,不仅有利于教好化学、学好化学,更重要的是有利于强化学科教学的育人意识,以德育为先、能力为重搞好化学教学,也有利于有目的、有步骤地养育学生发展核心素养,促进学生全面发展,最终成为社会主义合格建设者和可靠接班人,落实立德树人根本任务。跟“三维目标”比较,学科核心素养强调的是作为核心的素养,具体地、细致地、深入地回答了“培养什么人、怎样培养人”的问题,明确了各种素养培育的优先顺序,也明确了不对各种目标平均使用力量。因此,学科核心素养是对“三维目标”的超越,反映了课程理念新的发展和进步。对学科核心素养的认识有利于更好地理解和把握“三维目标”。但“三维目标”仍然是需要的,学科核心素养不能、也不应该取代“三维目标”。

人的素质(素养)是通过活动逐渐形成和发展的,学生的素养也是如此,主要通过他们的学习活动逐渐形成和发展。但是,学生的学习活动不仅是学科学习活动,他们还要、还会通过其他活动(例如跨学科或者非学科的课外活动、实践教育活动等等)进行学习。因此,学科核心素养只是学生发展核心素养组成的一部分,即使搞好了全部学科核心素养的养育,也不能完整地搞好学生发展核心素养的养育;学科核心素养是从属于学生发展核心素养的,应该受学生发展核心素养的指导和约束。

同一上位学科的不同学科教学应该注意通过概括、升华、相互启发、借鉴、强化等,协同发挥作用,促进上位学科核心素养的形成、巩固和发展。不同上位学科的各门学科核心素养,应该注意加强学科间的相互配合和相互补充。同时,还要注意发挥学科课程之外的其他教育活动对核心素养形成、完善和发展的作用。

2 确定化学学科核心素养具体内容的逻辑起点

逻辑起点是思维活动的出发点。恰当的逻辑起点,能够使思维活动向着正确的方向、沿着成功的路径进行,使活动过程合乎逻辑、比较顺畅;不恰当的逻辑起点则可能把活动引向不正确的方向和曲折甚至错误、失败的路径,使活动过程违背逻辑规律。在确定学科核心素养具体内容时明确地找到恰当的逻辑起点是非常重要的。上位思考有助于准确地找到恰当的逻辑起点。

确定化学学科核心素养具体内容的逻辑起点可以由素养这个概念的特质着手。

我们知道,素质是人以某些生理基质和心理功能(主要是神经系统、脑,以及感觉和运动器官的生理基质或心理功能)为基础,通过活动逐渐形成和发展的、稳定的、能长期发挥作用的基本品质,它有着多层次和多方面的内容,能影响人的活动意愿、主体性、能动性、方向选择、活动行为及效果,并最终影响人的思维、意识、行为、体质、品性、修养、成熟程度以及对环境的适应等,能够作为人生存和进一步发展的基础,蕴含着人发展的潜在可能性,是人适应环境、全面发展、持续发展的前提条件、基础和核心内容。人的素质中,除去先天因素所决定的那些成分之后剩余的部分(即决定于后天的养育因素和环境影响的那些部分)通常被称为素养。根据这个界定,人的素质、素养跟主体的活动密切地联系着,要确定化学学科核心素养的具体内容,就必须考察化学学习过程中学习主体活动的具体内容。

思维的过程是问题解决的过程。化学学习或者化学研究活动本质上是解决化学问题的活动,化学问题决定着化学学习或者化学研究活动的内容及其特点。因此,要考察化学学习过程中学生活动的具体内容,就必须考察化学学习中涉及的问题。

综上所述,化学学习中涉及的问题,以及解决这些问题必须的活动应该是确定化学学科核心素养具体内容的逻辑起点。

化学学习中涉及的问题可以归结出若干基本问题。所谓化学的基本问题,是贯穿于化学的全部历史,长期发挥作用、具有永恒魅力的问题。化学的基本问题是什么?张嘉同教授在对化学发展史进行研究的基础上提出:在化学发展的全部历史中,尽管涉及的问题多种多样,但是从总体上看,基本的问题是组成、结构和化学反应(问题):近代化学形成时期,重点是组成和化学反应;近代化学发展时期,重点是结构和化学反应;现代化学发展时期,以原子内部结构为基础,进一步认识物质的结构和化学反应[9]。唐有祺院士界定“化学是在原子水平上研究物质的组成、结构和性能以及相互转化的学科”[10]。在他和王夔院士共同主编的《化学与社会》一书中,则把化学组成、化学结构和化学反应作为“化学与哲学”的3个主题[11]。

20世纪以来,特别是21世纪初,化学科学的发展呈现了一系列新的特点:(1)研究对象更加复杂,开始注意研究介于宏观和微观之间的介观体系(或称亚微观体系,例如纳米体系),注意复杂系统的多尺度问题;领域进一步拓展到各种生物功能分子及其聚集体或复杂组织、具有其他独特功能结构的天然产物分子及其聚集体或复杂组织、人造无机与有机功能材料、复合材料以至金属掺合材料;(2)由研究简单反应体系向研究复杂反应体系(例如组分数量巨大、反应数目繁多、各反应间强偶联的正构烷烃或者异构烷烃裂解制取丙烯和汽油的复杂反应体系[12];需氧生物体内普遍存在的代谢反应体系三羧酸循环等)以及高选择性反应(也称作不对称合成或手性合成控制)逐步发展;(3)由注重结构-性质关系向注重组成-结构-性质-功能关系发展;(4)由被动地研究、合成物质向主动地设计、合成、组装具有特定性质功能的分子发展,由偶然发现向自觉寻找或发明发展;(5)由应用传统手段向应用现代科学技术和现代信息技术发展;(6)由单一学科闭门独干向多学科相互渗透、交叉、协同发展;有关社会问题的解决、跟自然界和谐相处、有关的伦理道德乃至化学文化等等,都开始进入化学的视野,绿色化学思想及绿色技术进一步发展和普及[13],等等。

现代化学的上述特点表明,组成问题、结构问题和化学反应问题不但是近代化学的基本问题,还依然是现代化学的基本问题,但是它们都有了新的特点和内容。比较广为人知的例证,如研究蛋白质时,需要了解它的氨基酸组成,而不仅是元素组成;核酸是由许多个核苷酸聚合而成的生物大分子多聚核苷酸,研究核酸时,需要了解核苷酸是由哪些含氮碱基、核糖或脱氧核糖跟磷酸等分子连接而成的;研究蛋白质和核酸的结构时,需要研究它们的一级结构、二级结构、三级结构乃至四级结构和活性中心;一些特种合金的性能跟它的组分和微晶结构有关……对于许多物质来说,不但要研究它们的物理性质、化学性质,常常还要研究它们的生物功能、对生命和环境的影响及其组织结构,等等。化学的基本问题应该在化学学科核心素养具体内容中得到反映。

3 化學学科核心素养具体内容的厘定准则

要合理地确定化学学科核心素养的具体内容,需要明确它们的属性、应该满足哪些要求,制定相应的评判、甄别和选择准则,减少随意性。

笔者认为,这些属性、要求和准则主要是:

(1)属于观念或者品格、能力范畴,而且易于辨认,不应该把一般的知识、方法等作为学科核心素养的具体内容。例如,“化学平衡”在中学化学中主要停留在知识层面,没有达到观念高度,把它作为化学学科核心素养比较牵强。

(2)在学科的发展、应用、学习以及学生的发展中具有核心的作用,能够拓展、带动、包容其他发展内容。例如,形成化学基本观念,掌握化学学科特点,应用化学为国家、社会乃至人类服务的志向等都具有这种核心作用,有利于多种具体素养的形成和发展;而“平衡”即使提升到观念层面也很难拓展、带动、包容其他发展内容,很难在化学学科及其发展中起核心作用,把它作为化学学科核心素养具体内容,不那么适当。

(3)能反映学科特质,有独特的、无可替代的作用,具有“学科专属性”。例如,化学变化普遍性、化学变化中物质间相互转化、化学变化具有多样性等观念都有利于学生在实物材料层面形成辩证唯物主义认识,这是其他学科不可替代的。符合不符合这一条,有一个简单的检验方法:看其他学科有没有、需要不需要、适用不适用就行了。例如,就“宏-微结合”来说,物理学中用光的波粒二象性来解释宏观的光传播等现象、生物学中用基因来解释遗传现象、用细胞解释生物机体功能……不能说不是“宏-微结合”;“宏-微结合”甚至在社会科学领域也不少见:马克思通过研究商品、研究剩余价值来发现资本的秘密,社会学家通过乡村调查进行农村研究等等也可以说实行了“宏-微结合”……可见,“宏-微结合”不具有化学专属性,不是化学独有的特质,似不宜作为化学学科核心素养的具体内容,至少不宜这样简化表述。“变化观念”、“实验探究”也与此有所类似。

(4)层次归属准确,不错位,不把上位学科领域的核心素养内容挪为下位的学科核心素养内容。表1是根据网络资料[14]制作的。在总共13项学科核心素养具体内容中,大部分都属于(自然)科学学科核心素养。这样,各学科间存在重叠也就难以避免了。如果这种重叠是应该允许的话,干脆就用科学素养(或者科学核心素养)代替理化生学科核心素养,不是更好吗?

关于“证据推理”需要作一点讨论:推理是根据一个或几个已知为真的命题推出一个新命题的思维形式,其作用是从已知的知识得到未知的知识,特别是不能通过感觉经验掌握的未知知识。所谓命题则是指表达判断的语句[15]。按推理过程的思维方向划分,推理的种类主要有演绎推理、归纳推理和类比推理。演绎推理是从一般到特殊,由普遍性的前提推出特殊性结论的推理。归纳推理是从特殊到一般,由特殊的前提推出普遍性结论的推理。类比推理是从特殊性前提推出特殊性结论的一种推理,即从一个对象的属性推出另一对象也可能具有这一属性。推理能够把不能直接证明或证伪的命题转换成能够直接证明或证伪的等效命题,从而使证明或证伪活动得以进行,但它本身并不直接具有证实或证伪的功能。推理活动在其他领域也广泛存在,并不是化学领域特有的,也不是科学领域特有的。至于“证据”,它是证明判断真或伪的事实依据,证据问题是诉讼的核心问题,全部诉讼活动实际上都是围绕证据的搜集和运用进行,所以它被认为是一个司法概念,不过它也被其他领域广泛使用,不是化学特有的。把“证据推理”作为化学学科素养,不那么准确。

(5)位于学生的“最近发展区”,不会导致增加学习负担。把“微观探析”定为化学学科核心素养的具体内容之一,是不是要求学生进行微观探析活动?除了思维、想象以外,他們具有微观探析的必要手段吗?如果依旧只是学习用有关的微观知识来解释一些化学问题,并不增加什么内容,这个“帽子”是否可能会引发教师加码教学内容?

另外,虽然个别性是化学研究对象的特点[16],人们还是努力尝试用各种各样的模型来概括有关的化学认识,建立状态模型、过程模型、结构模型、性质模型、结构-性能关系模型、反应模型等等。原先的化学教材中对模型已经有所涉及、渗透,但未突出强调。事实上,真实的模型建构是要以大量事实资料为基础的,以社会应用为主线的化学教材很难满足这个要求。没有这个基础,恐怕并不能使学生形成正确的模型认知。

(6)有适当和足够的学科知识等作为学科核心素养具体内容的载体。脱离了学科知识等载体,学科核心素养具体内容就成了无根的“花草”、空洞的教条,发展学生核心素养就难以有效地实现。因此,在确定学科核心素养具体内容时,还应该注意有没有适当和足够的学科知识、学科活动和学科实践等载体和基础。如果缺乏必要的学科知识、学科活动和学科实践等基础,应该适当推迟相应的学科核心素养具体内容的养育,或者对教学内容作适当的补充。

实际上,明确学科核心素养具体内容也有利于更好地确定学科知识、学科活动和学科实践等具体教学内容,有利于提升学科知识、学科活动和学科实践等的教学水平。学科知识、学科活动和学科实践等学科具体内容跟学科核心素养具体内容的关系是基础与提高、不可缺一的关系。

4 化学学科核心素养具体内容之我见

4.1 化学学科核心素养具体内容的系统架构

现代化学中的化学组成问题、化学结构问题和化学反应问题的解决需要现代化学的元素观、结构观和化学变化观的指引,也需要相应的必备品格和关键能力。它们都应该是化学学科核心素养的重要组成部分。由此,可以确定化学学科核心素养具体内容的系统架构如下:

A 核心观念

A1 化学学科专有的基本观念

A1-1:化学物质观(包括化学元素观、化学物质结构观以及化学能量观等)

A1-2:化学变化观(包括化学变化本质观、化学变化规律观等)

A1-3:化学学科观(包括化学学科本体观、化学学科价值观、化学物质及其变化利弊观、绿色化学观、化学实践伦理道德观等)

A2 科学技术的基本观念

A2-1:科学本质观、科学知识观、科学过程方法观、科学价值观、科学伦理道德观等

A2-2:技术本质观、技术过程方法观、技术价值观、技术伦理道德观等

A3 各领域广泛适用的基本观念

A3-1:科学世界观、科学发展观、社会主义核心价值观以及积极的人生观等

B 重要品格

B1 化学学科及学习活动专需的重要品格(例如浓厚、持久的化学学习与化学探究兴趣等)

B2 科学技术领域普遍需要的重要品格(例如严谨的理性、智慧的灵活性,实证精神,敢于质疑、创新,不怕困难的科学精神;积极、认真、实事求是的态度等)

B3 各领域广泛需要的重要品格(例如学习的自主性、自觉性,合作互助精神,强烈、持久的社会责任心、对人民群众的关爱心;社会生存素养与创新创业精神、积极情感、家国情怀以及国际视野等)

C 关键能力

C1 化学学科专需的关键能力

C1-1 化学信息能力(包括对化学物质及其变化信息初步的识别、收集、结构化、计算、变换、推理、应用能力等)

C1-2 化学学习能力(包括宏观观察与原子-分子层次微观考察结合、分类通性与特别个性研究结合等化学认知策略及能力等)

C1-3 化学实践能力(包括化学实验及应用的意识、意向与能力等)

C2 科学技术领域普遍需要的关键能力及方法策略(包括经验研究能力、理性研究能力、想象与直觉研究能力以及综合研究能力等)

C3 各领域普遍需要的信息能力、学习能力、探究能力、自主与合作能力、思维能力、批判能力、行为能力、实践能力、人际交流和社会交往能力及方法策略等

4.2 化学学科核心素养具体内容的一般表述

从学科教学的实际出发,综合地说,化学学科核心素养具体内容(不限定高中阶段)主要是:

(1)关注物质(实物材料)的组成:具有考察实物材料的元素组成或者复杂物质的化学组分(单质或化合物组分等)来识别物质的习惯和适当水平能力。

(2)关注物质的结构:具有在原子以上层次考察物质不同层次微观(包括介观)结构及其与物质性质关系的习惯和适当水平能力。

(3)关注物质的化学反应及性质、功能:具有考察、识别物质的化学变化、化学性质和生物功能、对生命和环境的影响的习惯和适当水平能力。

(4)了解化学的特点、基本观念以及对人类社会的重要性,有较浓的化学学科兴趣,重视在原子、分子层面认识物质,熟悉化学语言,具有敢于质疑,不怕困难,积极创造新物质、新方法,通过实验等手段探究化学现象,寻找并应用有关规律解决化学问题的习惯和适当水平能力。

(5)关注应用化学满足人类生活需要、改善生存环境、提高生活质量、促进社会发展与进步:具有开发利用物质资源,制造新物质、开发新工艺的意识和适当水平能力;关注环境的化学保护和治理,对通过化学过程制得物质的应用持审慎态度,积极参与社会(社区)对有关问题的讨论和决策。

4.3 化学学科核心素养具体内容的概括表述

上述“系统架构”和“一般表述”内容较多,不便于记忆,可对文字进行凝练:

化学学科核心素养总体结构可以概括为

三个要素:核心观念、必备品格、关键能力;

三个层面:化学教学层面、科学教育层面、所有领域层面。

具体内容可以概括为

4个“关注”:关注物质的组成、结构、反应、功能(形成观念和习惯);

4个“掌握”:掌握化学的对象、内容、方法和目的特点(形成适当水平能力);

6种必备品格:格物求真,务实入微,理性严谨,创新灵活,服务国家,造福人类;

10个关键词:组成、结构、反应、功能;求真、入微、严谨、灵活;服务、造福。

参考文献:

[1]吴俊明.关于核心素养及化学学科核心素养的思考与疑问[J].化学教学,2016,(11):3.

[2]吴俊明.对学生核心素养的再思考[J].化学教学,2017,(3):3.

[3][7]吳俊明.从化学素养说起——对“化学学科核心素养”与“学科核心素养”的思考[J].化学教学,2017,(5):3~7.

[4]袁贵仁.人的素质论[M].北京:中国青年出版社,1993:36~37.

[5] http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s7054/201404/167226.html.

[6]统筹推进立德树人工作——教育部基础教育二司负责人就《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》答记者问 .教育部网站[引用日期2014-05-5].

[8]吴俊明,许颖如.挖掘,创新,更好地发挥化学课程的育人功能[J].化学教学,2016,(5):27.

[9][16]张嘉同.化学哲学[M].南昌:江西教育出版社,1994:170.

[10]《大学化学》编辑委员会编.今日化学[M].北京:北京大学出版社,1995.

[11]唐有祺,王夔.化学与社会[M].北京:高等教育出版社,1997:227.

[12]马法书等.分子尺度的复杂反应体系动力学模拟ⅡDCCⅠ反应动力学模型的建立[J].化工学报,2003,54(11):1546~1551.

[13]吴俊明,束婷婷.科学技术及学学学科新发展对化学教学的启示(上)[J].化学教学,2016,(9):11;吴俊明,束婷婷.科学技术及学学学科新发展对化学教学的启示(下)[J].化学教学,2016,(10):3.

[14]普通高中各学科核心素养一览表.教师教育论坛,2016-04-22http://learning.sohu.com/20160422/n445632409. shtml.

[15]王汉清编著.逻辑学[M].北京:机械工业出版社,2003:41.

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