我国高中化学学科核心素养研究：理论建构与实践策略

摘要： 梳理了国内高中化学学科核心素养研究的相关文献，对国内化学学科核心素养的研究进展进行系统的总结，并根据已有研究成果提出需要进一步探索的方向。

关键词： 化学学科核心素养; 高中化学; 理论研究; 实践研究; 研究述评     文章编号： 1005 6629（2019）6000906      中图分类号： G6338      文献标识码： B

1 引言

《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称2017版课标）已经正式面世，其中化学学科核心素养理论的提出是2017版课标先进性和创新性的重要标志[1]。如何在教学中培养学生的学科核心素养是摆在化学教师面前的重要任务。完成好这项任务不僅需要认真研读2017版课标的文本内容，也需要对已经发表的大量相关文献进行研读和分析。基于此，本文对国内化学学科核心素养的研究进展进行系统的总结，探讨相关研究成果对化学学科核心素养培养、教师开展化学教学研究的启示。

2018年8月在中国知网以“化学学科核心素养”、“宏观辨识与微观探析”等为篇名或关键词，搜得文献280多篇。通读论文的主要内容，剔除其中与高中化学学科核心素养关系较小的文献，最后共得文献172篇。根据收集到的论文，从目前国内关于化学学科核心素养研究的文献中提炼出两个主要研究视角： 理论研究和实践研究，理论层面的研究主要包括化学学科核心素养的内涵研究，化学学科核心素养与学生发展核心素养、三维目标及科学素养之间的关系研究;实践层面的研究包括教学设计研究、教学策略研究及教学评价研究（见表1）。由于部分论文同时涉及多个研究视角的内容，因而要重复统计，所以表1中的总篇数大于172篇。

2 化学学科核心素养的理论研究

化学学科核心素养的内涵构建

对化学学科核心素养展开研究，首先面临的问题是其内涵是什么？如何构建？较多的研究者

主研究视角研究视角篇数理论层面内涵构建16与学生发展核心素养的关系8与三维目标、科学素养的关系7实践层面教学设计78教学策略42教学评价38对此展开了研究。笔者按照文章发表时间的先后顺序将研究者对化学学科核心素养的内涵阐述列于表2。林小驹[2]等在2015年5月首次提出化学学科核心素养的内涵，这也是国内发表的第一篇关于化学学科核心素养的论文。此后房宏[3]、朱鹏飞[4]、吴俊明[5]、刘前树[6]等相继开展了化学学科核心素养内涵的研究。从论文作者的单位来看，既有中学一线教师，也有高校研究者。可以发现一线教师能够主动开展课程理念的研究，这在以往的化学课程改革中是不多见的。

化学学科核心素养内涵

发表时间林小驹化学素养、化学信息素养、化学能力、合作能力和语言素养、化学思维素养、跨学科综合创新素养以及情感、态度和价值观20155房宏宏微结合、变化可控、服务社会、同类相似和实验探究20166朱鹏飞化学观念、化学思维和科学方法、科学实践和应用、科学精神和态度20167

发表时间吴俊明基本观念、关键能力、重要品格201611刘前树化学基本观念、化学过程、化学在生活中的应用、对化学的态度201611丁小婷学会学习与终身学习、学会思考与科学精神、化学思维与学科逻辑、团队合作和沟通能力20176王香凤等核心知识、关键能力、情感态度20185  从学科核心素养的内涵来看，尽管不同研究者的表述略有差异，但可以看出大多数研究者都认同其主要包括化学观念、化学思维、实验探究、科学精神等，这也与17版课标提出的化学学科核心素养5个维度是大体一致的。从素养水平划分角度看，大多数研究者并没有进行素养水平划分，王香凤、朱玉军[7]则建构了一套包括3个维度和5个表现水平的化学核心素养框架体系，这5个表现水平分别对应于幼儿，小学、初中、高中必修、高中选修、大学化学专业等。

从学科核心素养的研制依据来看，研究者普遍认同需要关注“化学”“核心”“人”三个关键词，所谓“化学”就是指化学学科核心素养需要关注化学学科本质，体现化学学科独特的育人价值[8]，所谓“核心”是指化学学科核心素养应该是化学素养中关键的、少数的、必要的素养[9]，而“人”是指化学学科核心素养指向的是人的发展，是人的素养[10]。还有研究者指出高中化学学科核心素养的确立需要考虑三维目标的继承和发展，以及高中学习与初中、大学学习的衔接与贯通[11]。

从研究方法而言，不仅有依赖于研究者的个人经验以及对文本的研究，也有研究者采用量化的实证研究方法。如丁小婷等采用扎根理论研究方法，基于多重个案分析，得出专家型教师对化学学科核心素养构成要素的理解[12];毕华林等运用德尔菲法，通过来自全国高等院校和科研院所的33名专家共同体基于我国社会发展背景和学生全面发展需求所作出的有效决策和权威共识，得出中学阶段应重点培养的理科核心素养[13]，尽管其研究针对的是整个理科，但对化学学科核心素养内涵构建方法还是有启迪意义的。

化学教学 2019年第6期

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化学教学 2019年第6期总体而言，不同研究者对化学学科核心素养内涵的认识趋向于一致，然而构建方法大多依赖于个人的经验，较少采用实证研究的方法，此外部分化学学科核心素养的内涵究竟是否能够真正体现“人”的素养，也值得进一步思考。

化学学科核心素养与学生发展核心素养的关系

如何认识、理解和处理学科核心素养与学生发展核心素养的关系是理论研究者重点关注的问题。这个问题处理得好，不但保证了学生发展核心素养的落实，也有利于体现学科的独特特色与价值;如果处理得不好，可能会强化各学科的特色，造成学科和学科之间更清晰的分离，客观上将学生发展核心素养变成抽象的言词，而非撬动课程改革深化的杠杆[14]。

吴俊明等指出化学学科核心素养只是学生发展核心素养组成的一部分，两者是部分与整体的关系[15];陆军则认为学生发展核心素养是制定学科核心素养的依据，学科核心素养也是制定学生发展核心素养的依据[16]。本文作者在前人研究的基础上系统地总结了两者之间的关系，指出化学学科核心素养与学生发展核心素养之间是部分与整体、具体与抽象、特性与共性的关系，化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是学生发展核心素养的部分要素在化学学科中的具体化[17]。

可以发现研究者已经初步分析了两者之间的关系，但还不够清晰。环顾世界各国和地区，可以发现鲜少有其他国家提出“学科核心素养”这个概念，大多只提出“核心素养”，究竟如何准确把握两者之间的关系仍然是一个亟待解决的难题。近年来国内不少教育研究者如钟启泉[18]、朱旭东[19]等指出核心素养针对的应是人，只能修饰人，不应有“学科核心素养”这个概念，“学科核心素养”的概念提出会強化学科教学，分散对“学生发展核心素养”的注意。是否应有“学科核心素养”这个概念不是本文想讨论的观点，但笔者认为上述的分析指出了一个重要的问题，那就是如何避免出现教学过程中只关注学科核心素养而忽视学生发展核心素养的问题。解决这一问题一方面需要厘清学科核心素养与学生发展核心素养之间的关系，化学学科核心素养是能够对学生发展核心素养的所有要素作贡献，还是有其侧重点，这些需要进一步明晰化;另一方面学科核心素养也应该具备一定的跨学科的特征，回顾表2中列举的不同研究者对化学学科核心素养内涵的构建，可以发现丁小婷提出的化学学科核心素养构成要素更能关注到人本身，具有较强的跨学科特征[20]。

化学学科核心素养与三维目标、科学素养的关系

三维目标与科学素养是《普通高中化学课程标准（实验）》提出的课程理念，化学学科核心素养与三维目标、科学素养的关系也是研究者所关注的。综合来看，研究者对三维目标与学科核心素养的关系认识较为一致，认为化学学科核心素养是对三维目标的继承和发展。

对三维目标的继承体现在以下几个方面： 首先两者在价值取向上呈现一脉相承的关系，都是旨在提高学生的科学素养水平;其次两者在内涵上都保持一致，都包含学科观念、学科思维、科学探究、科学精神等方面的要素，学科核心素养来源于三维目标，三维目标包含了化学学科核心素养的基本要素[21];最后学科核心素养侧重于培养的结果方向，三维目标更侧重于培养内容要素的解构以及培养过程的解构[22]。对三维目标的发展体现在三个方面： 其一，化学学科核心素养较三维目标而言更具体明确、更具有学科内涵、操作性更强;其二，化学学科核心素养能够进行更清晰的水平划分;其三，从“知识与技能”到学科核心素养，凸显了化学知识的观念价值，使“过程与方法”具体化和明确化，更加明确“情感态度与价值观”维度的价值取向和立场[23]。

而关于化学学科核心素养与科学素养之间的关系，郑长龙指出化学学科核心素养是对科学素养的深化和具体化，其是在化学学科层面来落实科学素养，是科学素养的深化和发展;同时，它又要反映和体现化学学科特质，是科学素养的具体化和化学学科化，可以看出其认为科学素养是化学学科核心素养的上位概念。陈进前对此持不同的观点，认为科学素养不是化学学科核心素养的上位概念，学生发展核心素养才是[24]，目前两者之间的关系还有待进一步研究。

除了上述问题的探讨外，还有研究者以哲学的基本原理、思想和方法对化学学科核心素养进行解读，总结其各自特征和内在联系[25][26]。

3 化学学科核心素养的实践研究

教学设计研究

对教学设计的研究，是理解教学理论和教学实践的桥梁。从表1可以发现： 有关教学设计研究占发表文献的比例最大。教学设计研究涉及的主题涵盖必修和选择性必修模块，在选择性必修模块中化学反应原理主题最多（见图1）。既有从学科核心素养的全部五个要素来展开教学设计，如李姗姗等设计的教学案例“海水资源的开发利用”[27]，也有根据教学内容的素养发展价值选择某几个要素来进行研究，如保志明从发展学生“证据推理与模型认知”的角度进行“化学键”的教学设计[28]，顾建辛等从“证据推理与模型认知”的角度构建了具有一般意义上的课堂教学结构流程，并据此对“原电池”教学的现状作合理的分析[29]。从设计的课型来看，不仅有基于单课时的教学设计，也有单元教学设计（见图2），如王云生以“电解质溶液”为例建构基于发展学生化学学科核心素养的教学单元[30]。俞建锋等从发展学生“宏观辨识与微观探析”维度的素养为导向，以高中化学必修“电离和离子反应”为例进行单元教学设计[31]

从研究角度来看，研究者从教学及评价目标、学习及评价任务、教学情境等角度开展教学设计。在教学目标方面，不再从三维目标的三个方面分别列举教学目标，而是将三维目标整合化、功能化设置教学目标，“整合”是素养为本的教学目标设计发展的方向。陈进前认为制订教学目标时，需要熟悉该主题的内容要求、学业要求，将素养水平等级、学业质量水平罗列出来，再从中确定教学目标的重点和难点，并以必修课程中“Fe2+、 Fe3+之间的转化”为例进行列举[32]。评价目标的设置是基于学科核心素养发展的教学设计新的视角，杨梓生等通过研读课程标准、厘清素养要求开展评价目标的设计研究，其以“离子反应”为例确定该课时的重点评价目标： 通过对具体化学反应微观本质的探究活动，诊断并发展学生实验探究的水平（定性和定量）、对化学反应的认识进阶（宏观水平和微粒水平）等[33]。

在确定好教学目标和评价目标的同时，就需要据此来设计相应的学习任务和评价任务。王星乔等以“铁及其化合物的应用”为例，设置了相应的学习任务和评价任务，如通过对“燕麦片中是否有铁粉”的实验探究和还原铁粉作用的判断与分析，诊断并发展学生对铁的性质认识水平等[34];杨阳、富瑶等以“从微观角度分析电解质在水溶液中行为”为例也设置了相应的学习任务和评价任务，并指出评价设计基本思路： 依据学生在学习活动中的表现，评价学习目标是否达成[35]。郑长龙进一步指出教学设计的关键需要注重“两个一致性”，即评价目标与教学目标的一致性、评价任务与学习任务的一致性，并以“甲烷分子结构”的教学进行了阐释[36]。

总体而言笔者发现部分教学设计类文献存在如下问题： 首先教学设计思想与学科核心素养的关联不大，仅仅是“贴标签”式的教学设计;其次不少文献的教学目标生搬硬套学科核心素养的五个维度，并不是所有教学内容的教学目标都能够与化学学科核心素养的五个要素相联系，需要根据具体教学内容的特点和相应的学情来进行确定;第三，大部分教学设计仅仅确定了教学目标，并未确定相应的评价目标;最后较多文献为单课时的教学设计，较少开展基于核心素养的单元教学设计。“注重教学评的一致性”、“注重学生认识方式和认识视角的转变”、“开展单元或主题教学设计”是教学设计未来研究的趋势。

教学策略研究

核心化学教学策略直接关系到化学学习内容素养功能的落实[37]，因此一些研究者围绕教学策略展开了研究，主要集中于创设真实的学习情境、开设高水平的实验探究活动、设计具有诊断学生学科核心素养达成情况功能的问题等。王磊指出新课标中设置的情境素材既具备核心素养培育功能，又具有實践意义，同样的知识在不同的情境中如何能够自主调用是学生能力水平、素养水平高低的重要差异[38]。在问题设置方面，曹旭琴认为学生在真实问题的解决过程中能够真正理解学习内容，建构知识、技能体系，进而发展学科核心素养[39]。郑长龙指出要发挥课堂提问对学生化学学科核心素养发展水平的诊断功能，设置具有较好素养诊断价值的问题[40]。在“开设高水平的探究活动”方面，胡先锦认为教师应真正树立实验探究意识、指导化学实验和科学探究的过程和方法[41]。

除了上述教学策略外，还有研究者提出充分开发和利用现代信息技术资源[42]、注重化学实验的绿色化设计[43]、微型科学议题的设置[44]，这些都是实施基于化学学科核心素养发展的化学课堂教学的有效教学策略。也有研究者针对核心素养的单一维度提出相应的教学策略，如束长剑指出发展学生微观探析能力可以从如下角度入手： 引导全面、客观地观察宏观现象，增强探究微观本质的意识，加强对微观知识的理解和应用等[45]。

教学评价研究

研究者在教学评价上的研究除了上述关于教学设计过程中评价目标、评价任务的研究外，主要集中于对高考化学试题渗透学科核心素养的分析，如钟辉生等从核心素养水平划分的角度对2017年全国高考Ⅰ卷化学试题进行评析[46]，刘江田等对高中化学核心素养在2016年高考化学试题（江苏卷）中的考察模型和对应考点进行了分析[47]。一些研究者采用了量化实证研究的方法来进行分析，汪纪苗等对4份浙江省高中化学学业水平试题展开研究，结果表明试题在广度上基本涵盖了核心素养各维度的考查，在深度上对核心素养各维度的考查总体处于中游水平[48]。许文学等根据化学学科核心素养的结构，对2017年高考理综综合科目3套全国卷的化学试题进行文本分析，研究发现3套试题对化学学科核心素养各维度有不同的考查要求及其比例分布[49]，值得注意的是采用量化的方法进行研究，要注重方法的科学性，上述两篇文章采用同样的方法进行编码，但一篇对选择题的正确选项进行编码，另一篇对选择题的所有选项进行编码，方法有差异，因此得出的结论仍需进一步研究。目前来看基于化学学科核心素养的评价研究不仅是薄弱点，也是难点，如何依据学业质量标准和学业要求开展学习评价的研究和实施是教学评价未来发展的方向。

4 我国高中化学学科核心素养研究的启示

我国对高中化学学科核心素养的研究，是在国际科学教育强调培养科学素养和国内教育开始注重培养学生发展核心素养、关键能力的背景下，结合高中教育的培养目标，基于化学学科本质对化学课程给予学生发展价值的思考。目前，化学学科核心素养的理论和实践体系已渐趋完善，充分体现了我国化学教育研究者的实践智慧，但化学学科核心素养研究要对化学课堂教学实践产生实质性影响，还需对以下问题进行深入研究。

首先在理论研究方面，需要进一步分析思考化学学科核心素养与学生发展核心素养、科学素养的关系，这是当前研究的争论点。不解决好这样的问题，教师就会在三维目标、学生发展核心素养、学科核心素养、科学素养等多个概念中迷失。此外还需研究化学学科核心素养与物理、生物等其他学科核心素养之间的关系，核心素养本质上是跨学科的，科学各学科的教与学有相同之处，分析研究不同学科核心素养之间的关联与差异，加强各学科核心素养的借鉴、配合、协同关系，有助于解决跨学科融合难以实现的问题。

其次在实践研究方面，教师在开展教学设计时需要建立系统性的思维，从内容、活动、情境、评价、策略五个方面整体进行教学设计。教师需要着力思考的是： 如何将课程内容素养化呈现，如何确定素养化的教学、评价目标及学习、评价任务，注重教、学、评的一致性。此外由于学科核心素养的达成需要一个较长的时间，教师在进行教学实践研究时不仅要注重单课时的教学过程，更要关注单元教学和学科主题教学。在教学评价方面，教师要依据学业要求、学业质量标准开展日常学习评价、研制相应试题。

在研究方法方面，要从过去思辨研究、经验总结研究转向实证研究。实证研究是通过对研究对象进行观察、实验或调查，对收集的数据或信息进行分析和解释，以事实为证据探讨事物本质属性或发展规律的研究方法，主要包括量化研究、质性研究以及混合研究等方法[50]，是学科教育研究发展的潮流。以教学策略研究为例，以往大多通过相应的思辨研究来阐述教学策略的有效性，而教学策略能否促进学生化学学科核心素养发展，应该有量化的数据、证据来说明，因此需要开发能够衡量学生学科核心素养达成情况的测量工具，采用课堂观察、深度访谈等多种质性和量化研究方法开展研究等。

最后，在研究者方面，无论是理论研究，还是实践研究，都应该倡导由高校研究者和中学教师合作进行研究。长久以来，学术界形成一种不成文的共识，即高校化学教育研究者主要从事理论研究如课程理念等，中学教师关注教学实践如教学设计等就可以了。实际上，这不仅不利于双方之间的交流，造成双方的不信任，也不利于学科发展。在这一轮课程改革中，不仅高校教师主动进入中学课堂，和中学教师一起开展教学研究，如北京师范大学王磊教授的研究团队开展的高端备课活动设计了大量的教学案例，对中学化学教学设计研究起到了较大的推进作用，另一方面，从已经发表的大量文献也可以发现中学教师也积极主动参与学科核心素养的理论研制工作，这是值得提倡和鼓励的。基于学科核心素养的化学课程、教学研究应该是高校化学教育研究者和中学化学教师研究和工作的核心交汇区。

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