化学学科核心素养视域下科学探究教学辨析

蒋小飞，宋万琚，江雪清

（贵州师范学院 化学与材料学院，贵州 贵阳 551088）

随着全球化进程的加速和信息化时代的到来，素养也成了当代教育的核心词汇，全球的许多国家和地区的教育标准都以素养导向为核心。核心素养问题已经受到国际教育界持续地关注，我国也顺应世界教育发展的新格局、新潮流以培养核心素养主旨进行课程改革，核心素养是学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人发展和社会发展的必备品格和关键能力[1]。学科教育是形成学科核心素养的主要实施方式，学科知识是形成学科素养的主要承载内容，是学习者了解学科必备的基础知识、基本技能和基本能力，以及能用科学态度和方法判断与解决学科问题的能力[2]。学科知识、学科思维和方法以及学科教学活动过程是学科核心素养形成的主要内容，学科核心素养是指通过学科教育赋予学生未来发展和基本生活所需要的关键学科能力，新的课程标准中无不以发展学生的学科核心素养为基本理念。新课程理念改革的屡次推行，都存在着理念和实践两张皮的实践困境，化学学科核心素养成了新课程标准的主旨，在新课程理念下如何更好地促进化学学科核心素养的发展，如何全面贯彻化学学科核心素养的高中化学课程目标体系，如何通过核心素养理念转化教师具体的课堂教学行为，将化学学科核心素养落实到基础教育课堂教学层面，是当前中学化学教师最为关注并困惑的问题。实验是化学学科基础，也是化学学科的学科特征，同时也是化学教学的一种重要的方法，化学学科核心素养是具有化学学科特征的科学素养，化学实验是化学科学探究的基本方式，所以化学学科核心素养的培养以科学探究为基础。

化学学科知识是化学学科教育的基本内容，并且化学学科知识承载着化学学科的全面育人要求。核心素养理念下的知识观不仅关注知识结果，更关注知识的过程性、情境性和建构性。新课程改革积极倡导学生由被动、单一、接受的学习方式，逐步向自主、合作和探究的学习方式转变，在学科核心素养理念下的课堂转型过程中应更关注学生学习方式的转变，应通过转变单一的被动接受学习方式来实施以科学探究为主的多样化的学习方式[3]。郑长龙教授解析了化学学科核心素养的具体内容，辨析了化学学科素养宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任之间的相互关系[4]，“认为科学探究与创新意识”，属于化学科学实践范畴，是化学学科核心素养的源头，化学学科核心素养涵盖的五个要素，是相互依存和相互作用的动态要素。不仅表明了化学学科核心素养构成的主要要素，而且还展现了从化学科学实践到化学科学认识再到化学科学应用素养形成与发展及其表现的过程。可见科学探究和创新意识是实施化学学科核心素养的重要构成因素。以化学学科核心素养的培养为主旨的新一轮课程改革，最终体现在基础教育化学课堂教学的转型，而探究教学的运用不失为一种化学学科素养全面达成的理想途径。

1 科学探究教学策略可以促进化学学科素养的形成

对于化学学科素养有研究者从化学的应用层面和CTS（化学技术社会）分别提出了实践性化学素养或者生活化化学素养和文化性化学素养，但对于利用化学符号、宏观和微观建立三重表征，认为把握化学知识的内在逻辑，在科学世界中理解知识过程性的学术型化学素养是化学学科核心素养的高端素养，其中包含了对探究和解释过程以及知识论证的研究方法，思维方法和学科观念以及学科本质的研究[5]。科学并非由个体经验获得的关于真理的结论性主张，而是科学共同体历经探究，不断解决分歧、达成共识的话语实践过程[6]。在这个过程中不仅体现探究主体获得知识所要经历的科学过程，也注重了科学结论获得的解释和论证过程，这个过程中还包括学生之间相互协作和表达交流以及在探究过程中对成功和挫折的体验。张紫屏认为素养本位的学习方法要素主要体现在坚持问题导向、创设真实情景、建构互动关系（合作）与实施指导性探究[7]。主要体现在科学探究过程中会经历实践——认识——再实践（应用）的科学认知过程，也能形成问题——探究——问题的良性循环，符合哲学认识论的一般过程。科学探究和实践的过程涵盖了新课标所包涵的学科知识、学科观念、学科思维和方法以及学科价值观。

2 核心素养本位的知识观的要求注重知识的过程性与探究性

化学学科知识是学科素养形成的内容载体，学科学习活动是学科核心素养形成的主要渠道[7]。素养本位的学习是一种综合运用知识、技能、情感、态度等社会心理资源，通过解决复杂情景中各种问题而获得持久性能力改变的实践活动[8]。传统知识观是一种关于外部世界的静态表征，强调知识的客观性和绝对真理性[7]。这种知识观用在科学教育中，忽略了知识的情景性和知识的动态性、知识的相对真理性，以及知识的客观隐性价值，这就势必造成知识的“惰性”和去情景化，这样获得的知识迁移能力不强，无法促进知识的表征和发展，无法形成稳定的知识结构和认识结构。“素养为本”体现为新的动态情境中迁移和使用知识技能解决复杂问题的能力，学习和认知是情景化的，学习发生在社会和生活情境中，情景化的学习能极大地提高个人回忆，检索和重新使用知识等思维能力[9]。素养本位的科学知识观强调知识的动态性、过程性、情景性和社会建构性。而探究教学注重知识的过程性、生成性和情境性是和素养本位的知识观一致的。

3 探究教学可以促进学生化学学科思维和观念和方法的形成

科学探究能更好的让学生体验科学知识的获得过程，在获取科学知识的过程中进行科学思维和科学方法的训练，分享对探究过程、探究结果和探究的科学意义的观点，以促进化学学科核心素养的全面达成。科学论证与解释是科学探究一般过程的重要阶段，论证成为科学教学的关键特征已成为学界共识[10]。论证就是使用推理、理论观点和经验证据来辩护知识主张的过程。科学探究中“分析和判断证据，得出结论”的基本要求实际上就是论证的具体表现。探究教学就是教师在预设的情境下让学生产生认知冲突，从而让学生体验科学研究的一般过程，在这个科学过程中的体验中，必然经历科学论证的过程，得到科学方法和科学思维的训练，促进学生化学学科观念的形成。现行的化学教材虽然注重以“科学探究”组织内容和教学，但由于长期以教师为中心和化学知识的讲授——接受模式为主，把对老师传授的系统化学知识的记忆、理解作为化学知识形成的主要途径。探究教学主张学生在一定的社会生活情境中提出问题，在解决问题的科学过程中自己建构知识，社会生产生活中的实际化学问题是学生理解和巩固所学知识的一种手段，可以增进对化学知识的理解和记忆，加强化学知识的迁移能力和灵活性。由于化学学科的发展已占据自然科学的中心地位，它对自然科学和人文科学的发展都有重要的作用。建构主义的课程观使学生从化学的角度来认识、解决社会中的有关问题，且能让学生综合应用有关的科学知识以及跨学科的观点和方法，从整体上认识和解决科学技术和社会现实的问题。有利于其他学科和人文学科的相互渗透。科学内容和科学知识是通过科学方法获得的，在获得科学知识的过程中，科学方法可以进一步发展，掌握科学方法和经历科学过程比掌握内容更重要，已成为科学教学的一项基本原则[11]。

4 基于化学学科核心素养发展的探究教学策略

素养是使用知识和技能在新的动态的情景中解决复杂问题的能力，基于化学学科核心素养发展的教学应该是基于真实生活情景中的问题解决活动。科学教育是探究本质和教育的综合体，科学探究不仅是一种教学策略而且构成了学习的目的和手段。科学知识的获得过程就是科学探究的过程，基于化学学科核心素养发展的探究教学应考虑以下几个策略：

4.1 以化学学科核心素养为本的探究应注重情境性，以问题为核心

科学探究是围绕问题进行的，问题既是起点也是终点。问题成为贯穿整个科学探究的核心要素。任何学科知识只有被转化为学习者的情景实在（生活情景），它对学习者才是有意义的，也才有可能帮助学习者提出问题，生成探究主题。否则，学科知识就可能论为抽象的、封闭性实在，学习者只能储存而不能探究[12]。知识问题化，问题情景化，情景生活化，维果茨基认为脱离情景的知识毫无意义，只有通过社会活动，个人才能在思维中建构认知，唯有将知识植根于情境中，才能找到知识学习的意义，促进素养的发展，化学学科核心素养的学科知识的形成依赖于情景，学科知识的应用又超越于某一具体情景的限制，唯有将知识学习与真实情景联系起来，在“做中学”才能使知识的迁移性增加，去情境化的知识是惰性的，无法满足为迁移而教的原则。

解释是科学探究的重要素养，对自然现象利用证据进行解释，是科学的基本功能，基于化学学科核心素养的科学探究具体表现在学会提出有探究价值的问题，理解探究活动的本质和一般程序，以及能将结论在简单情景中运用解决问题，进而迁移到复杂情景中创造性的解决问题[13]。探究在学科知识的探究教学中，应该坚持问题为导向，选择与学生先前知识结构发生紧密联系的问题，创设与日常生活经验紧密联系的情景，在学生的最邻近发展区引发学生的认知冲突。如何选择与化学学科知识紧密联系的情景性问题成为关键，科学知识是对客观的世界的真实反映，就学科教学而言，就化学学科知识的单一侧面提出问题，无法真实的联系和解释客观世界，基于素养的问题选择应该是基于多层面反映和解释客观世界的跨学科问题，这样的问题可以让学生在多学科间建立联系，消除学科的割裂，深入体现问题，反映客观世界的全面性，以及更好融入知识的科学社会技术之间的联系，培养学生科学态度和社会责任感素养。

4.2 以化学学科核心素养为本的探究教学应注重批判性思维的培养

21世纪以来世界各国出现了技能导向的教育改革运动，从读写算的3R技能转向高阶、多维和复杂的 4C（Critical thinking，Communication，Collaboration，Creativity）技能，批判性思维是一种源于问题意识的理性，反思的开放性思维，批判性思维是创新思维的前提，批判性思维是创新意识不可缺少的重要品质，是21世纪技能的核心，也是教育改革的核心[14]。探究性学习是培养批判性思维的一种重要途径，大量的研究表明，参与探究式教学的学生相对于参与传统教学形式的学生具有更严谨的思维能力和解决问题的能力，具有更强的批判性思维能力，在学习上表现更自信、合作、创新、管理、人际交往意识等社会参与行为都得到更大的发展[15]。核心素养是基于学生未来发展和生活的关键素养，发展学生的核心素养的本质要求培养学生的批判性思维，这就要求学生将学科知识当成为质疑和批判的“应用对象”。注重学生批判性思维的培养，把学科知识的批判性、实践性、假设性置于首位[16]。在以学科核心素养为基础的探究教学中要渗透批判性思维的培养，提高教师的批判性思维意识和专业能力，需要真正把批判性思维融入到学科教学中去，需要在科学课堂中注意真正以学生为主体，建设民主的课堂文化和氛围，在教学中注重基于理解和对话教学，把发展批判性思维技能落实到每次的课堂教学之中，在教学评价中注意运用表现性和过程性评价，把学生获得的丰富的现实生活中的任务和问题作为教学材料来激发学生的思考，在化学课堂中采用任务驱动模式的探究教学模式是教师提高学生批判性思维的有效途径[3]。

4.3 以化学学科核心素养为本的探究教学应积极融入社会责任素养和科学态度教育

科学态度和社会责任素养是属于价值观的核心素养[17]。科学态度和社会责任素养的内涵要求崇尚真理，实事求是能够赞赏化学对社会发展的贡献，具有可持续发展和绿色化学的观念，能够对于化学有关的社会问题作出正确的价值判断和关注重要的化学科学社会实践活动。在“做科学”的探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力，注重探究教学情境创设的价值性，引导学生注重STS之间的关系，注重教学情境融入对学生社会责任的情感体验，注重在科学探究过程中对学生的科学态度和科学精神以及科学伦理观施加影响。

新课程标准明确把“科学探究与创新意识”作为化学五大学科核心素养之一。以个人体验科学探究的过程性为基础，将学科知识活动化、探究化、实践化，培养探究习惯和问题意识。基于核心素养的教学真正应该实现的是课堂教学的转型，要求教师及时转变教学理念，将知识的探究转向学习能力的培养，真正理解核心素养视域下的教师观、学生观、知识观、教学观和评价观。科学探究教学或许成为全面实施学科核心素养的一种可行途径，科学探究注重知识的情境性和建构性，不仅是可以更好对已有知识进行重新建构，而且可以促进新知识和已有知识的联结，更好促进新知识的同化顺应，帮助学生建立和扩大新的知识结构，在探究教学中，体验科学过程，掌握科学方法，培养学生的科学态度，建立学科观念，更好地渗透STS教育内容，培养学生的社会态度和社会责任素养。