重构课程内容：培育学科核心素养的重要路径

2022-05-30陆军

化学教学 2022年7期

摘要：新世纪以来的课程改革开启不久，曾有“重构教材内容：新课程教学设计的起点”的言论。在课程改革进入以核心素养为导向的新阶段，基于培育学科核心素养离不开知识的载体作用、科学知识的教学应该简要重演其生产过程等认识，并考察组织学生经历科学知识再生产过程以提升科学素养的实践积累可以发现，重构课程内容是培育学科核心素养的重要路径。进行课程内容的重构有任务、模块、版本、学科等不同层面，对应情境真实、知识系统、程序优化和素养综合等基本原则。

关键词：重构课程内容; 学科核心素养; 科学知识再生产

文章编号： 10056629（2022）07000305

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

新世纪以来的课程改革开启不久，基于课程标准的教学取向、“一纲多本”的教材政策以及高中化学的教学实践，曾有“重构教材内容：新课程教学设计的起点”的言论[1]。在课程改革进入以核心素养为导向的新阶段，纵观核心素养有关内涵界定中的指向、科学知识的教学与其生产过程之间关系的启示以及近年来课程教学改革的实践积累可以发现，重构课程内容是培育学科核心素养的重要路径。

1 培育学科核心素养离不开知识的载体作用

全面界定一个概念的内涵，通常需要涉及为什么、是什么和怎么样等基本问题，从而明确目的、内容与路径。如“教学即研究”的目的、内容与路径，指向为教与学而研究、对教与学做研究和在教与学中研究。早在2014年，《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》就明确指出，以核心素养为导向的课程改革，其目的是为了“落实立德树人根本任务”，培养“全面发展的社会主义建设者和接班人”，并且将核心素养的具体内容界定为“适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”[2]。之后，在“普通高中课程方案及各科课程标准（2017年版2020年修订）”中修订为“正确价值观、必备品格和关键能力”[3]。

关于核心素养内涵的界定，在世界经济合作与发展组织等的核心素养框架中有不同的观点，张华教授在综合这些观点的基础上认为，核心素养“是人适应信息时代和知识社会的需要，解决复杂问题和适应不可预测情境的高级能力与人性能力”[4]。其中“解决复杂问题”和“适应不可预测情境”的两个关键词，为核心素养的培育路径指明了方向。培育核心素养，应该以蕴含多种复杂问题的真实情境为载体，让学生针对其中有意义的学习任务，开展实践、反思、质疑、讨论等系列活动，学会整合并运用已有知识与经验，分析解决情境中各种陌生而又复杂的问题，实现“解决复杂问题和适应不可预测情境”等高阶能力的不断提升，从而满足“适应终身发展和社会发展”的需要。

基础教育课程改革从“双基”到三维目标再到核心素养的演进，通常被表述为是一种发展和超越。关于“有了核心素养是否就不再需要三维目标”的疑问，答案是否定的。因为素养是知识、技能和态度的内化状态与水平。所以，张华教授在用“解决复杂问题”和“适应不可预测情境”等关键词界定核心素养时就曾指出，“素养不是知识，知识的积累并不必然带来素养的发展”，僵化、凝固的知识观以及灌输、训练的传授方式，甚至可能在知识积累的同时导致素养的衰减和泯灭。但“素养离不开知识，没有知识，素养就是无源之水、无本之木”。摒弃知识是“客观真理”或“固定事实”的偏见，使其成为探究的对象和使用的资源，让学生运用已有知识资源，在分析解决问题的过程中探究新的知识，就能获得知识的创新和素养的提升，从而使学习知识的过程能成为素养发展的过程。

2 科学知识的教学应该简要重演其生产过程

由于核心素养的培育离不开相应知识的载体作用，因此知识必然是课程内容的主体。课程内容中的知识体系是课程专家根据学科发展情况和学生接受能力，从整个学科体系中精心选择并按一定逻辑顺序进行组织而形成的。包括课程内容在内的整个学科体系中的所有知识，其产生与发展都源自人类的社会实践活动。

化学是一门既年轻又古老的学科，直到19世纪形成“原子分子论学说”并用于研究化学，才逐渐从自然科学中分化出来，真正成为独立的学科。其实，从人类学会使用火就开始了最早的化学实践活动，只是由于相当长的时间里，人类对物质变化的认识主要依赖于猜想和偶然的经验，而缺乏系统的思维和科学的方法。所以，早期的化学知識散落在人类的社会实践经验之中。

一般认为清朝同治年间（19世纪60年代），设立同文馆翻译化学书，是近代化学传入我国的开始[5]。然而，早在公元2世纪，魏伯阳所著的《周易参同契》，被认为是道教最早系统论述炼丹的经籍，其中就收录许多化学知识。包括金的性质，铅汞齐等的制备，铅、汞的某些化学反应，以及有关物质变化应遵循的定性和定量条件与规律，等等[6]。可见，科学知识在人类社会实践活动中萌芽之后，总要经历一系列漫长的发展过程，才能从相对无序逐渐走向系统和完善。

科学知识的教学与其产生和发展过程存在明显的差异。“中和滴定”原本是科学家基于实践需要，在实际生产或科学研究中经历分析酸碱纯度、探究酸碱反应计量关系以及通过各种手段提高实验测量精确程度的过程，逐渐从定性分析走向定量分析，前后包括产生、发展、完善、拓展等多个阶段，以及从“纯度”的粗糙测定到精确“滴定”方法的广泛应用、从天然植物汁液指示剂的偶然发现到滴定指示剂的多向合成与选择、从“碱量计”滴定管的最初形态到通用精密微量滴定管的发明与推广等相互交织、相互渗透、互相促进的几个维度[7]。在课程标准的导向下，为了让学生比较系统地获得“中和滴定”的知识与技能，同时凸显知识的抽象性、逻辑性、精确性和应用性，高中化学教科书则按“概念→原理→操作（仪器使用、终点判断、数据处理）→应用”的顺序进行编排。

将人类积累的有关科学知识传授给学生，或者是组织学生学习科学知识的过程，实际是科学知识的再生产过程。科学知识的再生产理论认为，科学知识的教学只有重演与其生产相似的过程，才能使学生获得知识并形成相应素养。但是由于科学知识的再生产过程与其生产过程之间存在目的、情境等方面的明显差异，科学知识的教学过程对其生产过程的重演只能是简要而不能完全重复，要根据教学需要和学生实际进行加工改造，让学生在亲历适合自己的实践探索中，构建和完善自己的认知结构。一要借助真实情境，让学生从中捕捉与任务相关的现象，再通过思维加工获得相应的知识;二要注重教学效率，让学生在学校教育的有限时间内，获得相对系统和结构化的知识;三要加强学科联系，让学生在掌握自身学科知识的同时，实现相关学科知识与素养的融合发展。

3 科学知识再生产过程中内容重构的基本原则

科学知识的教学摘要重演其生产过程，经常需要通过对课程内容的适度重构来实现。考察组织学生经历科学知识再生产过程以提升学科素养的实践积累可以发现，进行课程内容的重构有任务、模块、版本、学科等不同层面，对应情境真实、知识系统、程序优化和素养综合等基本原则。

3.1 任务之间：基于情境真实

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课程标准”）在细化必修和选择性必修等课程内容时，首先将课程或课程模块划分为若干主题，然后在每个主题下给出相应的内容要求。根据“课程标准”对必修课程“主题2：常见的无机物及其应用”的要求，“钠”有物理性质和化学性质等学习任务。钠的化学性质特别活泼，即使保存在煤油中以隔绝空气，还是会与煤油中溶有的少量氧气等物质发生反应，而且产物附着在表面掩盖其真实面目，不便观察银白色的金属光泽。如要探究钠的熔点和密度等物理性质，直接观察更是无法获取有效信息，而在探究钠与水反应的化学性质实验中，捕捉与熔点和密度对应的现象真是“得来全不费工夫”。此时，教师应该基于情境真实原则，融合相应学习任务，促进学生综合分析和解决问题能力的同步提升。

人教版教科书对“钠”的有关内容，就基于真实情境中“共生”的现象，将物理性质和化学性质进行融合编排。如“用镊子取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去一端的外皮，观察钠的光泽和颜色，并注意新切开的钠的表面所发生的变化”，不仅涉及钠的硬度、光泽、颜色等物理性质，也涉及钠在空气中容易被氧气氧化的化学性质。关于钠与水的反应，教科书建议在进行钠与滴有酚酞溶液的水反应的实验过程中，“从钠在水中的位置、钠的形状的变化、溶液颜色的变化等方面观察和描述实验现象”，并将分析实验现象所形成的结论填入相应的表格。表格预留5个空行，是因为中学化学教学习惯将钠与水反应的现象描述为“浮、熔、游、嘶、红”5个方面，“浮、熔”对应密度小、熔点低的物理性质和反应放热的化学性质，“游、嘶、红”对应与水反应生成氢气和氢氧化钠的化学性质。

对于教科书中分开编写的内容，教学中也可以基于情境真实的原则进行重构。如关于“氨和铵盐”，教科书通常按照“氨→铵盐→铵根离子的检验和氨的制备”的顺序编写。其实，铵盐除了是农业上常用的化肥以外，碳酸氢铵还用作饼干等食品的添加剂，那么碳酸氢铵在其中的作用是什么？取两只小烧杯，分别加入三药匙面粉、8mL水，再向其中一只烧杯中加入一药匙碳酸氢铵固体，分别搅拌均匀，一起放入微波炉中加热20s，取出，对比观察，可以“看出”碳酸氢铵的作用是膨松剂，并能“闻到”反应原理是分解产生氨等气体。那么碳酸氢铵为什么不用作面包、蛋糕以及馒头的膨松剂呢……这样，从生活中的食品添加剂碳酸氢铵入手，融“氨的性质”于“铵盐的性质”之中，融“物理性质”于“化学性质”之中，融“氨的制备”于“应用提升”之中，在铵盐的性质探究结束之时，氨的性质与制备等知识也就“跃然纸上”[8]。

3.2 模块之间：基于知识系统

“课程标准”在划分必修、选择性必修等课程类型和模块时，虽然对知识的逻辑关系和学生的认知能力有充分的考虑，但总难免在不同类型课程和模块之间留下“隔膜”，而在一定程度上影响学生对学科知识结构的整体把握。如对于必修课程中“主题2：常见的无机物及其應用”的知识，可以用“主题3：物质结构基础与化学反应规律”的知识进行解释，但更多能帮助理解的原理与规律要留到选择性必修课程中学习，而必修课程中“主题4：简单的有机化合物及其应用”的知识还会在后续的选择性必修课程中进一步展开。所以，在按“课程标准”建议的学习路径组织教学的过程中，要基于知识系统的原则采取相应的融合和重组策略，帮助学生形成良好的认知结构，以便在解决相关实际问题时能准确提取和运用所需要的知识。

在高中化学必修和选择性必修课程之间，有些知识呈直接的递进关系。如从必修课程“主题3：物质结构基础与化学反应规律”到与“化学反应规律”对应的选择性必修课程“模块1：化学反应原理”，或到与“物质结构基础”对应的选择性必修课程“模块2：物质结构与性质”，从必修课程“主题4：简单的有机化合物及其应用”到选择性必修课程“模块3：有机化学基础”。对于这样的情况，首先要准确把握必修课程和选择性必修课程的分层要求和递进关系，在必修课程中帮助学生形成初步认识，然后在选择性必修相关模块中建构起相对完整的知识体系，以处理好“前导知识对后续知识铺垫”和“后续知识与前导知识融合”的关系，实现“必修课程不超标，前后衔接一体化”的教学效果。

在高中化学课程体系中，元素化合物知识处于非常重要的地位，不仅能为学生提供许多与生产生活相关的重要物质与性质的事实，而且还是学生在体验科学探究过程的同时形成学科观念、科学思维和科学态度的重要载体。然而元素化合物知识只安排在必修课程中的“主题2：常见的无机物及其应用”，在进入选择性必修课程“模块1：化学反应原理”和“模块2：物质结构与性质”之后，模块内容分别按各自的知识体系安排，有关的元素及其化合物知识只是说明相关原理和规律的例子。如在必修课程中，氨“容易液化，极易溶于水，能与酸反应生成铵盐”等性质，无法“依托”有关选择性必修课程的知识进行理解，到“模块2：物质结构与性质”时，又只能按照该模块知识的逻辑结构，分别在涉及原子结构、杂化轨道理论、氢键、配位键等知识时局部体会氨的结构与性质的关系，使物质知识“零散、无序和碎片化”的特征表现得“淋漓尽致”。类似这样的情况，一定要抓住高考复习等教学机会，针对具体物质全面融合其结构与性质的知识，让学生真正建立起物质结构与性质的对应关系。

3.3 版本之间：基于程序优化

新世纪以来，我国教科书实施“一纲多本”的政策。关于“电解原理及其应用”，根据“课程标准”中的内容要求和情境素材，不同版本的教科书采取不同的设计。引入概念部分，人教版用的是电解氯化铜溶液实验，苏教版和鲁科版则都以工业电解熔融氯化钠为例。表面上看，氯化铜溶液中除了溶质电离产生的铜离子和氯离子以外，还有溶剂水电离产生的氢离子和氢氧根离子，而熔融氯化钠中只有钠离子和氯离子，这样电解熔融氯化钠的情况相对简单，更容易揭示电解的基本原理。事实上，工业生产用电解熔融盐的方法制取金属钠时，原料是氯化钠和氯化钙的混合盐，其中除了钠离子和氯离子以外还含有钙离子，只是钠离子较钙离子优先得到电子，就像氯化铜溶液中的铜离子和氯离子优先氢离子和氢氧根离子放电一样。掺入氯化钙的目的是降低电解质的熔点防止钠的挥发，同时使熔融混合物的密度增大，让金属钠浮在熔盐的液面上[9]。面对不同版本教科书的多样设计，教师应该基于程序优化的原则，使自己成为最重要的课程资源。

从基于实验及其现象的探究教学来看，人教版教科书中的电解氯化铜溶液实验，操作简单，现象明显，而且溶液中的铜离子和氯离子与产物铜和氯气完全对应，在根据电解氯化铜溶液实验现象引出电解概念，并且认识到电解的储能作用之后，提醒学生体系中还存在溶剂水电离产生的氢离子和氢氧根离子，就能自然引出离子放电顺序的问题。而从苏教版和鲁科版教科书中的电解熔融氯化钠来看，虽然“电解熔融氯化钠的实验具有较高的教学价值，但由于实验要求太高在教学实践中难以实做”，刘亚俊等老师在进行电解熔融氯化钠演示实验设计的探索过程中，就遇到耐高温的反应容器石英管需要定制价格较高，喷灯加热才能融化氯化钠但又会引燃电解产物钠，为降低氯化钠熔点还是需要加入一定量的氯化钙而不可回避钙离子的存在等一系列问题[10]。

在对比和选择不同版本教科书中的有关设计，并引进化工生产中的一些真实文献，可以将“电解原理及其应用”的教学程序按表1进行重构，引导学生在通过实验获取真实现象的基础上认识电解原理与储能作用，并在利用电解原理解决相关实际问题的同时，了解影响电解的主要因素，全面认识电解原理及其社会应用价值。

3.4 学科之间：基于素养综合

项目学习是将具有明确目标且相对独立的某一学习任务交给学生，让学生在教师指导下自主开展信息收集、方案设计与实施、结果评价等系列活动来研究和解决有关问题，最终达成教学目标的教学方式。通过项目学习方案的实施，学生可以了解并把握整个过程以及每一环节的基本要求，从而实现核心素养目标的达成。吴俊明教授认为，在单元教学中嵌套项目学习是新阶段我国基础教育化学课程形式的发展走向[11]。目前，项目学习在学科实践的基础上，已经基于素养综合的原则逐渐走向学科之间的融合。

在高中课程体系中，同属科学教育领域的物理、化学、生物学等学科，都以“物”为研究对象，虽然研究的角度各有不同，也导致学科核心素养的成分和涵义存在一定的差异，但都可以统一为学科内的学科观念、领域内的科学思维与科学探究、跨领域的社会责任等四个方面（如表2所示）。物理、化学、生物学等学科的相通性，为科学教育领域的跨学科项目学习提供了有利条件。有实践表明，融合科学领域课程内容的项目学习对学生科学概念建构与学业成绩提高都有显著的积极影响，美国为在科学教育领域落实《新一代科学教育标准》理念，出版多套与之匹配的科学课程项目学习教材，以促进科学学科核心素养的发展[12]。我国的高中物理课程标准，也“倡导基于项目的学习或整合学习等方法，促进学生基于真实情境下学科和跨学科问题解决能力的发展”。

融合科学教育领域内容的项目学习案例的开发，可以用一个大概念融合多个不同学科的相关内容，如“能量”大概念关涉物理、化学、生物学等学科的能源与能量形式、能量转移和转化、能量守恒定律等核心概念[13];也可以是一个融合物理、化学、生物学三科或其中任意两科的具体项目，如“面膜加热贴的制作”等属于物理、化学、生物学三科的融合，“绿色阳光——自动灌溉”等属于物理与生物学的融合，“不同pH对消毒液杀菌效果的影响”等属于化学与生物学的融合[14]。案例开发还要注意项目与课程标准的紧密结合，并契合学生的实际，指向学生个性的发展或学生社会性的生成，让学生在不断探索与解决问题的过程中，深入学习、了解和应用相关概念与原理知识，发展设计能力、执行能力和反思能力，培养社会性维度的合作交往与责任担当等精神品质，从而使学生的核心素养获得综合发展。

综上所述，重构课程内容是培育学科核心素养的重要路径，是在课程改革不断走向深入的过程中对“怎么教（学）”基本问题所做出的时代应答，其中在任务、模块、版本、学科等不同层面，有情境真实、知识系统、程序优化和素养综合等基本原则。其实，从不同角度进行考察，学科核心素养的培育还有其他多样路径。如：从学生学习的角度，“深度学习是培养学科核心素养的教学路径”[15];从教师教学的角度，“‘教学即研究能保障学科核心素养在课堂教学中的落地”[16];等等。总之，在长期以来的课程教学改革实践中，蕴藏着广大教师在培育学科核心素养促进学生全面发展等方面的无穷智慧。

参考文献：

[1]陆军. 重构教材内容：新课程教学设计的起点——以“盐类的水解”为例[J]. 化学教育， 2010，（1）： 29～31.

[2]中华人民共和国教育部. 教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见[EB/OL]. （20140330）[20220310]http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/jcj_kcjcgh/201404/t20140408_167226.html.

[3]中华人民共和国教育部制定. 普通高中课程方案（2017年版2020年修订）[S]. 北京：人民教育出版社， 2020： 4.

[4]张华. 论核心素养的内涵[J]. 全球教育展望， 2016，（4）： 10～24.

[5]袁翰青. 中国化学史论文集[M]. 北京：生活·读书·新知三联书店， 1956： 32.

[6]孟乃昌. “周易参同契”及其中的化学知识[J]. 化学通报， 1958，（7）： 443～447.

[7]顾辰茜，程萍. “中和滴定”知识的产生与发展及其教学价值[J]. 化学教育， 2021，（3）： 105～108.

[8]徐小健. 基于内容重组与融合的“氨与铵盐”的创新教学设计[J]. 化学教育， 2018，（17）： 36～39.

[9]北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学. 无机化学（下册）（第4版）[M]. 北京：高等教育出版社， 2003： 653.

[10]刘亚俊等. 电解熔融氯化钠演示实验设计[J]. 化学教育， 2017，（3）： 59～61.

[11]吳俊明. 刍议新阶段我国基础教育化学课程的发展走向[J]. 化学教学， 2021，（7）： 3～7.