促进学科核心素养发展的化学学习任务： 要素、逻辑与功能

王爱富

摘要： 学习任务是促进学科核心素养发展、落实“素养为本”的课堂教学的核心因素。从学习任务的构成要素、逻辑关系以及素养发展功能等角度进行分析，旨在促进基于化学学科核心素养发展的课堂教学设计与实施。

关键词： 学习任务; 学习任务的要素; 学习任务的逻辑; 学习任务的功能; 学科核心素养

文章编号： 1005-6629（2021）10-0010-05

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

随着以学科核心素养为导向的新一轮课程改革的不断深入，落实“素养为本”的课堂教学正在实践中不断探索。化学学习任务是课堂教学的核心因素，促进学科核心素养发展的化学学习任务需要具备怎样的要求呢？本文从学习任务的构成要素、逻辑关系及其素养功能等角度进行分析，旨在促进基于化学学科核心素养发展的课堂教学设计与实施。

1  化学学习任务的要素

1.1  学习任务的内涵与构成要素

教材内容为发展学生学科核心素养提供了知识基础，但要落实一定教学目标下的学习内容，需要通过化学学习任务的形式呈现给学生。化学学习任务是指在化学教学中为实现一定的化学教学目标，落实一定的教学内容，由教师和学生共同完成的学习课题[1]。化学学习任务要实现一定的教学目标，为学习者指明了学习的方向;落实一定的教学内容，为学习者指明了“做什么”。即学习任务构成要素为： 一是内容要素，回答“做什么”问题，表征化学学习任务的内容;二是方法要素，回答“怎么做”问题，表征化学学习任务的完成途径或方法[2]。即学习任务的要素可以由方法要素和内容要素组成。

例如人教版必修第一册第二章第一节“钠及其化合物”中的学习内容“活潑的金属单质——钠”的学习任务可表征如下：

[学习任务1]查阅资料，金属钠在自然界中的存在形式以及获得的方法。

[学习任务2]观察金属钠、预测钠的性质并探究钠与氧气反应的原理。

[学习任务3]探究钠与水反应的原理。

[学习任务4]讨论归纳金属钠的化学性质。

“钠在自然界中的存在”“钠的获得方法”“钠的性质”等都表明了化学学习任务的内容。“查阅”“观察”“预测”“探究”“讨论”等表明化学学习任务的完成途径或方法。

1.2  学习任务的要素表征

根据学习任务的内涵和构成要素，学习任务是学习者的学习方向，学习任务的要素表征，关键在于科学、合理地表征完成学习任务的行为方式。

完成一定教学目标下的学习任务，对于学生来说，就是完成各种学习活动的表现，也就是完成各类学科能力活动的表现。根据化学学科能力内涵构成及其活动表现的理论研究成果[3，4]，基于核心素养的化学学科能力活动包括“学习理解活动、应用实践活动和迁移创新活动”，各类学科能力活动表现可概括为： 学习理解活动能力表现为辨识记忆、概括关联和说明论证三个水平层次;应用实践与迁移创新的活动能力表现分别为分析解释、推论预测和简单设计，复杂推理、系统探究和创新思维三个水平层次。每一类的学习活动都有其关键的心理操作要素，化学学科能力活动的关键心理操作要素可表征相应的化学学习任务的方法要素（具体见表1）。

如上述的[学习任务1]属于学习理解活动的第一个水平层次;[学习任务2]属于应用实践活动的第二个水平层次等。学科能力活动是学科能力发展水平的外在表现，是促进知识转化为能力素养的重要途经，根据学科能力活动表现来表征学习任务，既明确了发展素养能力的教学目标，也明确了素养能力的培养途径。

不同学习内容会体现不同的能力活动要求，如元素及其化合物知识的学习，重点是发展学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养，同时使学生的“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”以及“变化观念与平衡思想”等素养也得到相应的发展。基于此认识目标，结合无机物组成、结构及性质变化特点，发展学生化学学科能力与核心素养的教学目标可从以下几个角度入手：

（1） 从物质的分类、反应类型（如氧化还原反应、离子反应）、原子结构、元素周期律等不同认识角度对物质及其变化进行分析、推断，根据物质的类别、组成、结构及微粒间的相互作用力等说明或预测物质的性质，并初步形成基于物质的类别、元素的价态、原子结构与元素周期律（表）等三个角度认识物质的性质及其变化的认知模型。

（2） 从物质变化的实验现象、测得的实验数据或图表等事实中，从宏观与微观结合、定性与定量结合等角度收集证据，以及从物质变化的理论基础、变化的史实等角度收集理论证据，利用证据进行分析推理，证实或证伪假设，建立认知模型。并能利用理论模型解释或评价物质的检验、分离或制备等方案。

（3） 从选择的研究方法和研究角度，运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中的化学问题，并主动运用物质及其变化的认识角度、实验探究的活动过程经验对资源、环境的相关问题进行分析、评估和优化。

在上述教学目标指导下，完成相应教学内容的学习任务，如“查阅”“观察”“预测”“讨论”“列举”“解释”等表征了学习的认知性任务的完成，体现了从学习理解到应用实践的能力表现;“探究”“设计”“制备”“分离”“提纯”“检验”等表征了科学实践类任务的完成，体现了从应用实践到迁移创新的能力表现。

当然其他教学内容也可以根据化学学科能力活动表现表征相应学习任务的不同要求，根据学生的实际认知水平和学业要求制定合理、科学的学习任务。

2  化学学习任务的逻辑关系

教材内容是按照一定学科知识的顺序组织起来的，反映了化学学科知识之间的内在逻辑。教材的每一项学习内容的落实，是通过完成与之相对应的学习任务来实现的[5]，根据学科的教学目标，应将教材内容的逻辑顺序、学生的认知顺序及学生的心理发展顺序进行综合考量，进行教学设计，从而有利于实现教学内容与教学过程和谐统一。也就是教学的逻辑应该体现学科知识发展的因果关系，教学活动的推进必须符合学科知识逻辑顺序和学生认知顺序[6]，所以教学过程的设计既要符合学科逻辑，又要符合学生的认知逻辑。符合学科知识发展逻辑的学习任务构成了学习任务的文本逻辑，符合学生的认知发展水平展开具有真实学习情境的一系列学习活动就构成了学习任务的认知逻辑。

2.1  学习任务的文本逻辑

从学习内容到学习任务，实现了化学学习从知识文本向化学实践活动的转化，学习任务之间按照学习内容的知识逻辑关系，形成环环相扣的学习任务推进教学过程，从而形成教学的逻辑框架。例如人教版必修第一册第三章第一节“铁及其化合物”的知识逻辑主线为：

铁的存在形式→铁的冶炼方法→铁及其化学性质与实验→应用。依据课标“结合真实情景中的应用实例或通过实验探究，了解铁及其重要化合物的主要性质，了解这些物质在生产、生活中的应用”和“结合实例认识铁及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，从自然界中铁的获得途径认识自然资源综合利用的重要价值”[7]的内容要求，按照“鐵及其化合物”的知识逻辑转化为相应的一系列学习任务（如图1所示）。

如果学习任务之间没有很好按照知识的逻辑顺序进行设置，容易导致教学设计思路不明晰，削弱知识间的联系，连贯的知识学习和能力培养是发展学生核心素养的课程设计的根本要求[8]。根据课标的内容要求和学业要求，把需要学习的知识内容转化为一连串富有思想方法和目标明确的学习任务。学习任务之间不是简单的罗列，学习任务之间纵向的知识逻辑和横向的层次形成了一定教学单元学习任务的文本逻辑。

2.2  学习任务的认知逻辑

学习情境和学生认知是构建学习任务的载体和框架。学习任务的认知逻辑主要表现以下两个方面。

2.2.1  学习任务的方法要素要体现学业要求

学业要求是学生完成一定主题内容的学习应该达到的素养表现，表达了完成相应主题内容的能力活动任务，如“列举、描述、辨识、比较、概括、说明、分析、预测、设计、探究”等，即学生要完成的学习任务的活动能力要求，这是与用化学学科的不同能力活动表现来表征学习任务的方法要素是一致的，所以学习任务的方法要素应符合学业要求的认知水平。如“铁及其化合物”的“学业要求”有以下4个方面：

（1） 能列举、描述、辨识铁及其重要化合物的性质及实验现象，能用化学方程式（或离子方程式）表征其主要化学性质。

（2） 能从物质的类别、化合价角度预测铁及其化合物的性质变化，并能设计简单实验验证。

（3） 结合真实情景实例，理解重要铁盐或亚铁盐的制备、提纯、检验等实验方案以及实验室保存等问题。

（4） 能说明铁及其重要化合物的应用，能从物质类别和化合价角度说明物质转化的途径。

上述学习任务中的任务1“查阅、了解”等符合学业要求（1）的“描述、列举、辨识”的认知要求;任务2“预测、探究”符合学业要求的（1）的“描述（现象、性质）”和（2）的“预测、设计、验证”的认知要求等。学业要求也为学生完成相应学业提出了认知水平要求。

2.2.2  学习任务下的学习活动要符合学生的认知发展水平

完成一定教学目标下的学习任务，是通过有序的学习活动来实现的。学习任务需以一定的化学问题情境为载体，活生生的、具有真实性、情境性的化学学习任务，更能激发学生的学习兴趣，有利于促进学生思维的发展和能力的提升。学习情境不仅遵循知识发展的逻辑，避免学习情境之间的孤立，同时又要符合学生学习活动的认知水平，防止学习情境游离于学习任务的要求之外。化学学习任务与教学内容、学习情境以及学习活动之间的逻辑关系如图2。

如学习“铁及其化合物”时，学生已经具备的认知水平为： 学生通过氯及其化合物、钠及其化合物内容的学习，对元素化合物的学习方法有了一定的体验，对离子反应、氧化还原反应的本质有了初步认识，开始建立了基于价类二维的元素观，初步形成了基于无机元素化合物知识和经验的学科核心素养。“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等素养得到一定程度的发展。如根据学习任务3“根据铁的性质变化，设计铁盐与亚铁盐的检验方法”，基于学生已有的学习认知发展水平，可设计如下的学习情境开展学习活动：

[学习情境]打印机使用的墨粉中铁的氧化物成分的分析。

[学习活动]问题1  常见铁的氧化物有哪些？

问题2  铁有多种氧化物，你认为打印机墨粉中可能是哪种铁的氧化物？

问题3  设计简单实验证明打印机墨粉中铁的氧化物的成分。

从学习任务的知识逻辑上，上述的学习任务在学习教学内容“铁的性质”，具备了铁有+2价、+3价不同价态形式的认识后，继续学习“铁的重要化合物”中有不同价态形式的“铁的氧化物”内容，进一步推进知识的发展;从学习任务的认知逻辑上，学习情境下的活动展开符合学生已有对元素化合物的认知水平，同时也符合学业要求的“分析、探究”等学科能力活动水平的要求。通过这些逐渐深化、层层递进、具有内在联系的问题完成学习任务，体现了学习任务的文本逻辑和认知逻辑的要求。

3  化学学习任务的素养功能

化学学习任务的功能在于促进学生的关键能力和学科核心素养的培养与发展。

3.1  引导建构知识，提升认知水平

知识之间的结构关联需要一定的逻辑才能有效建构，学习任务之间的逻辑体现了知识的内在逻辑。层层递进、环环相扣的学习任务推进教学活动，是学生由浅层的认知向深度学习转变的重要路径，是促进学生从知识的掌握向能力的提高和素养形成的有效课堂教学策略。如“钠及其化合物”知识的学习，从钠的原子结构以及钠的化合物类别等视角实现物质的性质转化形成知识逻辑主线（如图3），通过实验探究的方法，融合物质的一般性质、氧化还原反应、离子反应等核心概念促进学生对钠及其化合物的认识方式的发展，形成认识思路的结构化，以此知识的逻辑结构与认识思路为基础，设计相应的学习任务促进学生的深度学习。其中“活泼的金属单质——钠”的学习，就是按照“钠的原子结构→预测钠的化学性质→实验探究”的内在逻辑设计的4个学习任务（如前文）推进教学活动。从钠的原子结构出发，认识钠的原子结构决定了钠在自然界中的存在形式;通过“钠的发现史”等资料，结合氧化还原反应原理，了解制取钠的方法;根据钠的原子结构预测钠的一般性质，通过钠与O2、 H2O等反应的实验探究深入理解钠的性质;根据钠的性质解释实验室里钠的保存方法，进一步感悟钠的性质变化及其条件。这样以递进的逻辑方式设置的学习任务，不仅有利于知识的结构化，更有利于学生的认知水平不断深入。

3.2  蕴含学科问题，促进思维发展

学习任务是完成一定教学目标下的学习课题，学习任务蕴含的一个个化学问题，更能激发学生的学习热情，激励学生的思考，学习任务引领学生解决化学问

题，在解决问题中发展高阶思维。在学科能力活动表现中从“应用实践”向“迁移创新”发展，属于高阶思维过程，化学学科核心素養的形成与发展的关键是学科思维水平的发展。如要完成“归纳铁及其化合物之间转化的角度，构建元素及其化合物之间转化的认知模型”的学习任务，可以通过以下问题的解决促进学生思维的发展：

（1） 根据物质的类别，铁及其化合物之间有怎样的转化规律？

（2） 铁及其化合物之间的转化与铁元素的化合价变化又有怎样的关系？

（3） 根据铁及其化合物之间的转化关系，设计“实验室以废铁屑为原料制取硫酸亚铁晶体”的方案。

通过上述问题的解决，构建基于物质的类别和元素价态角度认识元素及其化合物性质转化的认知模型，再利用认知模型解决物质性质转化的实际问题，促进学生思维方法的建立与发展。

3.3  基于学习情境的“实践探索”，提升学生对科学本质的认识

科学的本质是探索客观世界的实践活动。以学习任务为导向，以真实的学习情境为载体，以解决实际问题为核心的学习活动，是学生探索化学世界的实践活动，在探索化学实践活动中提升学生对化学学科本质的认知。如要完成“探究Fe2+、 Fe3+的转化途径及其应用”这一学习任务，可以设置“印刷电路板的制作”为学习情境，从Fe2+与Fe3+相互转化的条件到实验室制备FeSO4的方法等一系列问题，以实验探究方式展开学习活动。以层层递进的化学问题进行“实践探索”，引导学生的思维不断跟进，从而建构知识结构、基本观念和研究方法。

化学学习任务的设置应关注学科观念的统领作用，要从核心素养培养的角度挖掘渗透在显性教学内容中的隐性的思维方式、学科观念、科学精神和价值观念[9]，将教学内容转化为相互关联的学习任务时，应聚焦于学生的深度学习，致力于学生核心素养的发展。

参考文献：

[1][2][5]教育部基础教育课程教材专家工作委员会. 普通高中化学课程标准（2017年版）解读[M]. 北京： 高等教育出版社， 2018： 185， 186.

[3]王磊. 基于学生核心素养的化学学科能力研究[M].北京： 北京师范大学出版社， 2017： 12， 13.

[4]王磊. 学科能力构成及其表现研究—基于学习理解、应用实践与迁移创新导向的多维整合模型[J]. 教育研究， 2016，（9）： 83～92.

[6]杜淑贤. 普通高中化学课程标准（2017年版）解读——中学化学真实情境研究与案例[M].上海： 上海教育出版社， 2019： 2， 91.

[7]普通高中课程标准修订组. 普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S]. 北京： 人民教育出版社，2020： 17.

[8]周玉芝. 化学学科关键能力的培养： 教师教学的角度[J].课程·教材·教法， 2019， 39（11）： 130～136.

[9]查魏林. 指向化学学科核心素养的单元教学设计研究[J]. 上海课程教学研究， 2020， （7）： 49～54.