对高中化学学科核心素养的认识和理解

毕华林

关键词：高中化学;学科核心素养;学科育人价值;教学目标制定

发展化学学科核心素养是新一轮高中化学课程改革的核心理念。普通高中化学课程标准（2017年版）明确指出，学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。高中化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是学生综合素质的具体体现，反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值。同时，课标还强调，化学学科核心素养是学生必备的科学素养，是学生终身学习和发展的重要基础。

学科核心素养、科学素养、三维目标、学业要求、学科育人价值……如何认识和理解它们之间的关系？如何基于学科核心素养制定化学教学目标？如何落实和实施“教、学、评”一体化？

1学科核心素养与三维目标的关系

知识、能力、素养，它们体现了新中国成立以来理科教学目标的演变…。从早期的以传授知识为目的，到20世纪80年代重视学生能力的培养，再到21世纪强调学生科学素养的发展，理科教学目标的变化体现了社会发展对人才培养的新要求。

1.1知识、能力、素养的关系

知识，大家都耳熟能详，但至今也没有一个非常明确的界定。在哲学上从认识论的角度，知识被认为是人们在实践当中去认识客观世界的一个成果，它表现为具体的事实、概念、理论，展现在各种书籍、媒体材料当中。学生在学校所学的知识，主要是书本知识，即教材中明确呈现出来的那些事实和结论。以传授知识为目的的教学就是把课本上的这些事实、概念、理论教给学生，因此系统地讲授和记忆是最有效的方式。而技能是经过练习所形成的一种动作方式或者智力活动方式，技能的形成需要反复不断的练习，直至达到一种自动化的水平，即熟能生巧。学生通过强化记忆和重复训练能够掌握基础知识和基本技能，能够解决特定情境中的问题（如课本习题或模拟试题），形成较高水平的解题能力、记忆能力、文字表达能力等。但是当面对陌生的、复杂的问题情境时，则往往不能运用所学的知识和技能去分析和解决实际问题。

研究表明，知识在学生头脑中的组织是分为不同水平的，如图1所示。假定每个圆点代表一个知识点，水平a的知识是孤立的、零散的;水平b表示这些知识之间形成了网状联系，即进行了一定的整合;而水平c则意味着这些知识不仅具有一种内在的联系，而且形成了不同的层次结构。学生解决问题的过程，就是依据问题线索从头脑中检索提取相应的知识信息，然后加工这些信息进而去寻找解决问题的方法策略。所以学生头脑中的知识线索是否清晰，联系是否紧密，直接影响了学生问题解决的能力水平。

能力，从心理学的角度讲就是能够顺利地完成某种活动任务的稳定的个性心理特征。能力外在表现为个体顺利完成某个任务或解决某个问题的本领，而其实质是系统化、概括化、程序化的知识、技能和策略。知识是能力形成的基础，无知便无能，但掌握了知识不一定就具有某种能力。在教学中如何将知识转化为能力？一方面要增进学生对知识的深刻理解，不断提高知识的系统化、概括化水平;另一方面，要结合具体情境，教给学生分析和解决实际问题的思路与方法。要努力将这两个方面紧密地结合起来。

素养，一般认为是一种运用知识满足复杂情境需要、成功解决问题的能力。它是一种高级能力，是在面对复杂、陌生情境时，个体知识、技能、态度的综合表现，它超脱了知识和技能，强调态度与价值观对知识和技能应用效果的重要影响。就是说，素养是后天习得的、与特定情境有关的、可培养的一种实践能力。离开真实的情境，离开实践活动，能有知识技能的熟练而不可能有素养的发展。知识、能力、素养的关系可用图2表示。

1.2核心素养的基本特点

素养可分为基础素养、关键素养和职业素养，核心素养就属于关键素养，它是指那些更重要、更关键、更高级的能力。实际上，核心素养（key conlpetencies，key skms）是一个舶来品，英文直译过来是关键能力、关键技能，美国直接定义为面向21世纪的技能。随着当代信息技术与人工智能的快速发展，人们的生活和工作方式发生了根本性变化。为应对知识经济和信息时代的挑战，普通公民需要具备什么样的关键能力或技能？这是西方国家研制核心素养的一个主要出发点。因此，核心素养也称作“21世纪素养”。

我国研制中国学生发展核心素养，更主要的是基于我们的国情，即党的十八大提出的学校教育要全面落实立德树人的根本要求，积极践行社会主义核心价值观，尤其是要解决“培养什么样的人”的问题。这是研制中国学生发展核心素养的一个主要背景。也就是说，怎么把“立德树人”的根本任务具体化为学生的品格和能力要求，来贯彻到每个学段，落实到每个学生身上。林崇德先生将中国学生发展核心素养界定为：21世纪中国学生应具备的、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，围绕培养“全面发展的人”的宗旨，制定了由3个方面、6大维度、18项要素构成的中国学生发展核心素养体系。

核心素养具有哪些基本特点？首先，它是最关键的共同基础。核心素养是面向未来信息化社会所需要的那些最关键、最重要的能力，包括创新能力、批判性思维、合作能力、交流能力等。其次，它是跨学科的、融合的。核心素养打破了学科之间的界限，是各个学科领域都应该培养和具备的，它是融合的。第三，它是综合性的、整体的。也就是说核心素养是一个整体性的概念，尽管它的内容表述是分领域的、分维度的，但这并不意味着核心素养是各个领域、维度的简单集合，它们具有内在的逻辑联系，在面对复杂的不可预测的情境时，各维度核心素养是共同发挥作用的。所以对核心素养的理解，需要从学生全面发展的整体上去认识，而不能把它割裂成毫无联系的不同方面。

1.3学科核心素养与三维目标的关系

高中化学学科核心素养是中国学生发展核心素养的重要组成部分，反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，是学生通过化学学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力，它包括“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”5个方面。学科核心素养与三维目标是什么关系？2000年开始的新课程改革以提高学生的科学素养为主旨，通过知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三个方面来体现化学课程对学生科学素养的要求，這三个方面我们把它叫做“三维目标”。因此，三维目标指向的就是一个目标，即科学素养，它是科学素养的三个维度而不是三个目标，科学素养是三维目标的灵魂。

普通高中化学课程标准（2017年版）指出，化学学科核心素养是学生必备的科学素养，是学生终身学习和发展的重要基础。就是说，化学学科核心素养与科学素养（三维目标），都是着眼于学生的全面发展，二者不是割裂的、毫无联系的，学科核心素养是三维目标的传承和发展，它是立德树人的根本要求与科学素养的整合，是三维目标更加系统化、具体化的描述，它更具有学科内涵与价值导向。我们倡导学科核心素养，不能把三维目标就抛弃了，三维目标为我们认识和理解化学学科核心素养、为我们分析和挖掘知识的素养价值提供了一个很好的思考和操作框架。

2化学学科特征与学科育人价值分析

化学学科核心素养是化学学科独特育人价值在学生身上的体现和落实。化学是一门什么样的学科？它对学生发展的独特价值是什么？要理解化学学科核心素养的内涵，首先要去认识化学学科的特征和育人价值。

2.1形成化学学科的思维方式

普通高中化学课程标准（2017年版）中指出：化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科，其特征是从微观层次认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质。如何理解课程标准中对化学学科特征的描述？

中国科学院蒋明谦院士在1979年发表的“当代化学的发展趋势”一文，对当代化学的发展趋势进行了阐述，今天读来仍然非常有启发。他讲当代化学的发展，从基本上是描述性的科学向推理性科学的过渡，从主要是定性的科学向定量科学的发展，从宏观结构理论向微观结构理论的深入。他特别强调，相信在不久的将来由微观理论基础来阐述宏观现象必然会成为化学中的一种普遍的现象。推理要追溯到微观的基础，定量化也要追溯到微观结构上。描述与推理相结合，定性与定量相结合，宏观与微观相结合，这是现代化学重要的特点，也是化学科学认识物质世界的基本视角。化学家不仅要从宏观上对物质的性质和变化进行观察描述，更重要的是从微观结构上进行解释，以深刻把握物质变化的本质规律。所以我们讲宏观与微观的联系，这是化学学科最本质的特征，也是化学学科最独特的思维方式。

有的教师可能会说物理学科既研究宏观物体的运动，也研究微观的原子分子运动，但是物理学科对宏观世界和微观世界的研究处于并行的状态，宏观与微观之问并没有建立起密切的联系。而化学则是宏观与微观紧密结合，人们从微观层次上去解释、预测、推断宏观的物质变化。美国在1996年颁布的《国家科学教育标准》中明确要求，中学生应该具备将所学到的物质的宏观性质与物质的微观结构联系起来的能力，强调物质的性质与物质结构之问的关系是中学阶段物质科学的一个主要学习内容。

所以化学学习一定要将宏观与微观紧密地结合起来，就是说要讲“道理”。我们现在的化学教学往往不讲道理，导致化学学习变成了一个机械的、死记硬背的学习。化学学科在培养学生的想象力方面具有独特的优势，微观世界看不见、摸不着，只能去想象。虽然微观粒子的运动是真实存在的，但是我们却无法具体感知到，我们对微观世界的认识都是通过模型去认知的，是需要发挥想象力的。化学课程不能满足于教给学生具体知识，更重要的是要培养学生化学学科的思维方式。这是化学学科对学生发展的一种独特价值。

2.2建构化学学科基本观念

在漫长的发展过程中，化学学科不仅积淀了大量的知识，更重要的是积淀了人们认识物质世界的思想、观点和方法。这些思想、观点和方法的集合就构成了化学学科思想，像结构决定性质、量变引起质变等。化学学科思想是学术共同体对化学学科特征、规律的概括性认识。在化学教学中，通过引导学生对化学知识的学习和对化学学科思想的理解，建构起从化学的视角认识事物和解决问题的思想、观点和方法，我们称其为“化学基本观念”。它是學生对化学学科思想的不同认识和理解，是学生通过化学课程的学习所获得的对化学的总观性的认识。这种认识具体表现为个体主动运用化学思想方法认识身边事物和处理问题的自觉意识或思维习惯。清华大学宋心琦教授曾指出，学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学观念，应当是中学化学教学的第一目标。普通高中化学课程标准（2017年版）中，特别强调要重视学生化学基本观念（化学学科观念、核心观念、大概念）的培养。

化学基本观念不是具体的化学知识，也不是知识的简单积累，它是具体知识蕴含的更为本质、更为核心的思想、观点、方法在学生头脑中的提炼与升华。化学基本观念的形成是学生在积极主动的探究活动中，深刻理解有关化学知识和核心概念，在迁移应用中探索知识之间的内在联系，不断提高知识的概括化水平;在这一过程中，学生积极体验、感悟化学知识所蕴含的本质规律和学科思想方法，通过不断地反思内化，形成化学基本观念。我们用图3表示化学基本观念与核心概念、具体知识问的关系。

中学化学课程要帮助学生建构哪些基本观念？现在大家讨论得非常多，提法也很多。化学基本观念的确立要兼顾两个方面：一是要从学科本体出发，选择那些体现化学学科本质特征的思想、观点和方法，这是化学基本观念确立的基础，以确保学生所形成的基本观念的科学性、系统性和统领性;二是从学生建构化学基本观念的过程出发，应充分考虑学生的化学学习活动及其对所学内容的反思内化，这是学生化学基本观念得以顺利形成的前提。基于此，我们从三个维度提出了中学化学教学应重点培养学生的六种基本观念：元素观、微粒观、变化观、分类观、实验观和化学价值观。

每一种基本观念都有其具体的内涵。例如，学生通过中学化学课程的学习应该认识到：物质都是由原子、分子、离子等微粒构成的，这些微粒很小很小;这些微粒是不断运动的;微粒之间存在一定的间隔;微粒之间存在着相互作用;在化学反应中分子发生变化，而原子不变;原子问通过化学键结合成分子;原子在分子和晶体中以特定的几何图形排列。这就是“微粒观”的基本内涵。在初中阶段，主要是帮助学生从物质的微粒构成、微粒的特征来建构微粒观;而在高中阶段主要是从微粒问的相互作用，从化学键的角度进一步发展学生的微粒观，逐步形成结构决定性质的学科思想。要强调的是，微粒之间存在着相互作用，这是微粒观最本质最核心的内涵。

化学基本观念从化学的视角论证了辩证唯物主义关于物质世界存在、发展、变化的哲学判断，有利于丰富并加深中学生对物质世界的认识，促进学生科学世界观的形成。这是化学学科对学生发展的又一重要价值。

从具体知识的学习，到核心概念的理解，到学科基本观念的建构，这一过程体现了知识价值的演变。知识不再是学校教学的主要目的，知识学习最重要的是为了帮助学生形成学科观念提供必要的载体。一切知识唯有成为学生探究与实践的对象时，其学习过程才能成为素养发展的过程。因此，中学化学教学必须超越对具体知识本身的追求，从“知识为本”的教学转向“观念建构”的教学。

2.3培养化学实验探究能力

化学是一门以实验为基础的学科，实验是化学最高的法庭（我国著名化学家傅鹰语）。虽然现代化学越来越重视定量化学、理论化学，但最终一切的理论和假说都需要通过实验来验证。所以，以实验为基础是化学学科的特点，也是化学教学的基本特征。化学教学中的实验，既包括实验事实、实验方法，更包括实验探究活动，还有实验史实。通过化学实验教学，不仅可以激发学生学习化学的兴趣和动机，为学生提供丰富的感性认识，更重要的是可以培养学生的科学思维、动手操作能力和问题解决能力。实验探究是学生获得化学知识的重要实践活动，它不是一个简单的照方抓药的操作过程，思维是实验探究的灵魂和核心。在实验探究过程中要引导学生将观察和思维紧密地结合起来，在观察的基础上引导学生深入思考，揭示现象背后的本质规律;在推理预测的基础上有重點地进行观察，提高观察的目的性和计划性。

要重视通过化学实验培养学生的协作精神、克服困难的意志、实事求是的科学态度，这也是实验教学重要的功能。另外，在实验教学中非常重要的是一定要重视安全教育。实验安全教育，是培养学生规则意识非常重要的途径。规则意识进一步讲，可以认为是一种法制意识。实验安全教育有利于培养学生的规则意识，教会学生尊重和关爱生命。总之，化学实验有利于促进学生科学素养的全面发展，提高学生的实践探究能力，这是化学学科对学生发展的另一重要价值。

概括起来，化学学科对学生发展的独特价值，就在于促进学生形成宏观与微观相结合的化学思维方式，建构起对物质及其变化整体认识的化学基本观念，培养勇于实践的实验探究能力。

3基于学科核心素养制定化学教学目标

教学目标就是预期的学生的学习结果，即我们期望学生通过课程内容的学习能够学到什么？能够做什么？有什么样的行为表现？教学目标是课堂教学的灵魂和核心，它一方面为课堂教学活动指引方向，另一方面为教学评价提供依据，二者缺一不可。因此，教学目标的制定是教学设计中最关键、最重要的环节。普通高中化学课程标准（2017年版）明确指出，要深刻领会化学学科核心素养的内涵，科学制定化学教学目标。

3.1化学学科核心素养的内在联系

化学学科核心素养是学科育人价值的集中体现。其中，“宏观辨识与微观探析”是化学学科思维方式的具体要求，“变化观念与平衡思想”是学科基本观念的一种体现，“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”则是实验探究教学的具体要求和价值体现。

而“证据推理与模型认知”是科学思维方法在化学学科中的应用。证据推理，实际上就是运用证据来进行推理的过程。获得有效的证据是推理的前提，而推理就是从一个命题得出另一个新的命题的思维活动。所以讲“证据推理”就是一种科学思维方法。在化学教学中，特别是在实验探究过程中，学生提出假设、验证假设的过程，主要就是一个证据推理的思维过程。模型认知，简单地说就是运用模型进行思维的过程。模型是对事物及其现象本质特征的一种概括，它具有解释、预测、推断的功能。化学中的模型包括思想模型、实物模型等，化学概念就是一种思想模型，而分子结构模型既是思想模型也是实物模型，其本质是对物质的微观构成和空间结构的一种理性认识。如甲烷的正四面体结构模型，它的本质是一种微观认识，而不仅仅是一种符号表征。理解和建构模型是模型认知的前提。而“认知”在心理学上有多种解释，一般认为认知过程就是思维过程。“模型认知”就是运用模型去解释现象、预测可能的性质或做出推断的思维过程。许多学生会拼插有机物分子的结构模型，但是却不会应用模型解决问题，这说明他没有从微观水平上理解这个模型，不能够运用这个模型去进行思维，他的认识还停留在直观的、形象的拼插阶段。所以讲证据推理与模型认知，它是一种重要的科学思维方法，它不是化学学科所特有的，但却是学生学习与发展所必需的。因为思维是地球上最美丽的花朵（恩格斯语），思维是一切智力和能力的核心。

我们用图4来表示化学学科核心素养构成要素之间的关系。处在中间的是“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”，这是面向未来学生发展最重要的核心素养，也是化学学科育人的核心。三个顶角则是化学学科思维方式、思维方法和基本观念的具体体现，展现了化学课程学习对学生发展的学科价值。这个图示也蕴含了对化学教学的重要意义，即引导学生从化学学科的视角，通过科学的思维活动，深刻理解学科基本观念，培养学生的科学探究与创新意识、科学态度与社会责任，全面发挥化学课程的整体育人功能。

3.2制定化学教学目标的基本思路

教学目标是课程目标在教学中的具体体现。普通高中化学课程标准（2017年版）在阐明了学科核心素养的具体内涵之后，根据化学学科核心素养对高中学生发展的具体要求，提出高中化学的课程目标，包括五个方面，基本上是对学科核心素养更具体的描述。而课标的课程内容部分，主要包括内容要求、教学提示和学业要求三个方面，其中“内容要求”主要是对课程内容深广度的把握，而“学业要求”则是学习完该主题内容之后学生应有的素养表现，它没有明确的水平等级，而是根据不同内容的特点，以行为表现的方式描述了学生能做什么，能完成什么类型的任务。从信息加工的角度看，内容要求就相当于信息的输入，是学生要学习的课程内容，而学业要求则是信息输出，是学生学习课程内容后的能力素养表现。

以“氧化还原反应”为例，它属于高中化学必修课程主题2“常见的无机物及其应用”，这个主题有7个二级主题，氧化还原反应是其中之一，它的内容要求是“认识有化合价变化的反应是氧化还原反应，了解氧化还原反应的本质是电子转移，知道常见的氧化剂还原剂”。在主题2下的学业要求有6条，其中跟氧化还原反应相关的学业要求见表1。

从表1中可以看出，内容要求与学业要求之间存在着差异，而要跨越这种差异，实现从知识到能力素养转化的重要途径就是学生的深度学习。化学课程标准中倡导“教、学、评”一体化，就是要将内容要求、学习活动、学业表现三者紧密地结合起来，通过深度学习实现学生核心素养的全面发展。

课堂教学中不论是教师的教、学生的学，还是教与学效果的检测反馈，都要依据教学目标，教学目标是课堂教学的灵魂。为全面发挥教学目标在教学过程中的功能，实现“教、学、评”一体化，课堂教学目标的制定既不能简单地重复课程内容要求，也不能机械地照抄学业要求，而是要在深入分析和挖掘课程内容素养价值的基础上，考虑学生的认知基础，将“内容要求”和“学业要求”二者有机地结合起来，落实学科核心素养的发展要求（见图5）。

3.3化学教学目标的陈述方式

化学学科核心素养具有整体性、系统性的特点，它是学科育人价值的集中体现。基于化學学科核心素养的教学目标的制定不是机械地罗列五大学科核心素养的要求，而是要结合具体内容特点整体性地理解。在实际教学中，许多教师习惯于按照学科核心素养的五个方面陈述化学教学目标（就像从三个维度陈述科学素养目标一样），表面看似乎体现了学科核心素养的全面发展，而实际上这五个方面相互割裂，没能有机地统一于学生的学习过程中。学科核心素养是三维目标的传承和发展，知识与技能、过程与方法、情感态度价值观，它为我们制定和陈述教学目标提供了一个思考的框架。相对于什么知识最有价值，如何学习知识对学生核心素养的发展则更有价值。因此，化学教学目标的陈述，应改变各核心素养构成要素分列式的陈述方式，要采取融合的方式，以过程方法（学习活动）为主线，将内容与方法、过程与结论有机融合，综合体现对学科核心素养的发展要求。以必修课程“氧化还原反应”为例，其教学目标的具体陈述如表1所示。

这样一种融合式的目标陈述方式，即通过什么样的活动或情境（体现实践探究活动）、学习什么样的课程内容（体现内容要求）、学会做什么事情或完成什么任务（体现学业要求），教（学）什么、怎么教（学）、教（学）得怎么样，三者具体明确、融合统一，从而为课堂教学实施“教、学、评”一体化提供科学的指导。

教学目标的制定，是教学设计和备课中最关键、最重要的环节。而恰恰也是一些教师在实际教学中，最忽视、最不下功夫、最形式化的环节。如果没有对教学目标进行深刻的思考，不清楚通过这节课究竟要教给学生什么、学生最后能够学会什么，那么教学活动设计和教学评价就失去了方向。因此，面对新一轮普通高中化学课程改革，如何将“素养为本”的课堂教学落地落实？首先要深入研究如何制定促进学科核心素养发展的化学教学目标，要在教学目标的设计和陈述上多下功夫、下足功夫。唯有如此，全面提高课堂教学质量才有可能，促进学生核心素养全面发展才有希望。