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高中化学核心素养的建构视角

更新时间:2017-4-6 8:47:00  浏览量:2200

  摘要:从化学课程对学生发展核心素养和科学素养的贡献,化学的学科价值和育人价值等方面分析了如何建构高中化学核心素养,形成了如下认识:高中化学核心素养应该包含化学学科观念、化学学科思维、科学探究实践和化学学科价值追求等方面;学生高中化学核心素养的形成和发展离不开正确的化学学习过程和学习方式。

  关键词:学生发展核心素养;科学素养;高中化学核心素养

  根据教育部《关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》而发布的《中国学生发展核心素养》,从文化基础、自主发展和社会参与三个方面,明确了中国学生应具备的、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。学生发展核心素养的培养需要学科教育的共性贡献与个性贡献,认识和发挥高中化学课程教育对学生发展核心素养的贡献,就必须研究和分析高中化学核心素养的建构视角。

  1 从学生发展核心素养建构高中化学核心素养

  学生发展核心素养涉及文化学习领域、个体自我发展领域和社会参与互动领域,反映了个体与自我、社会和文化的关系。学生发展核心素养是所有学生应具有的最关键、最必要的共同素养,是每个个体都必须获得的不可或缺的素养。学生发展核心素养的形成,能使学生成为更为健全的个体,能够更好地适应未来社会的发展变化,为终生学习和发展打下良好的基础,并为社会健全和良好发展做出贡献。学生发展核心素养指向对“培养什么样的人”问题的回答,与《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》提出的“促进人的全面发展、适应社会需要”的教育质量根本标准相一致[1]。

  化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化及其应用的一门基础学科,化学不仅与经济发展、社会文明关系密切,也是材料科学、生命科学、环境科学、能源科学和信息科学等现代科学技术的重要基础,化学在促进人类文明可持续发展中发挥着日益重要的作用。普通高中化学课程是与九年义务教育《化学》或《科学》相衔接的基础教育课程,不仅对科学文化的传承和高素质人才的培养具有不可替代的作用,更重要的是高中化学课程是落实立德树人根本任务、促进学生发展核心素养形成和发展的重要载体。

  表1中分析了高中化学课程对学生发展核心素养的贡献,从中可以清晰地看出:高中化学课程对学生发展核心素养的形成和发展具有不可替代的作用,其中既有与其他学科教育对学生发展核心素养的相同贡献,也有其自身的特殊贡献。

  在化学科学发展的历史进程中,化学领域的每一个重大的理论进展、每一个重要的发现和发明,都是基于实验研究或经过实验事实检验的,尊重事实和证据、基于证据推理形成结论,从结构与性质相聯系的视角表征物质的结构和性质,从变化与平衡相统一的视角揭示物质变化的规律,是化学科学重要的科学研究视角和思维方式;创造和识别物质是化学科学的重要特征,化学发展的历史从本质上说就是一部不断创新的历史,创新是化学科学发展的重要动力源泉之一,也是化学学术共同体的思维品质;化学科学发展的成果是人类智慧的结晶,是人类在创造之路上不畏艰险、百折不回、勇于实践创新的结果,化学科学带给我们的不仅是一种知识的进化和思维的启发,还有一种力量的支撑、精神的鞭策和创造的信念。让高中生像化学家那样学习和探究化学科学的原理和方法,像化学家那样用辩证的、历史的和发展的观点分析和解决问题,一定能发展学生的思维品质。

  化学科学的任务之一是致力于探明物质世界的规律,这不仅是化学学术共同体坚持实事求是的科学精神、独立思考和勤于探索、敢于质疑和批判的结果,也是化学学术共同体在国际视域下对话与交流、争论与合作的过程中不断创新发展的结果,同样是化学学术共同体中的不同研究方法、不同观念和不同学术理论包容发展的结果。让学生像化学家那样探究和学习化学,能帮助学生发展批判质疑的思想品质,拓展国际视野,尊重世界多元文化的多样性,具有团队意识和互助精神。

  源于人类生活、服务于人类生活的化学,与人类的生活息息相关、密不可分,化学科学的发展促进着人类物质和精神文明的进步。运用化学原理和化学技术,解释生活中的化学现象,解决生活中的化学问题,提高人类生存质量和生活质量,是化学科学对人类的重要贡献之一。学生从生活和生产实际中探究和学习化学,既是运用化学原理、观念和方法解释生活中的化学现象和解决生活中与化学相关的问题的过程,也是形成解决未来生活中可能面临的陌生、复杂甚至不可预测的问题的能力的过程。

  恩格斯曾经说过,“化学既是关于自然的科学,又是关于人的科学。在当代科学的发展趋势中,它们正在走向统一。因此,化学不仅仅是认识生命与进化的手段,也是人类生存和获得解放的手段”。化学学科发展过程中处处充满的人文情怀和审美情趣,同样发展着学生的“人文底蕴”。当今,人类的生活已经被合成材料、合成药物、农化产品等20世纪最重要的发明所包围,今天及未来都要靠化学来支撑,没有化学的世界是难以想象的,正如美国有机化学家、有机合成之父伍德沃德所说,“在上帝创造的自然界旁边,化学家又创造了另一个世界”。即使在人类社会面临人口增长、能源资源匮乏、环境污染等挑战的今天,这些问题的解决方法和手段绝对离不开化学。化学已经并正在作出不可替代的重要贡献,在应对21世纪人类共同面临的挑战中依然肩负重任。让学生像化学家那样探究和学习化学,不仅能够促进学生成为自然界的创造者、合理利用者和改造者,而且能够使学生成为自然界的友好保护者和绿色化学理念的践行者,实现人类与自然和谐相处和人与自然、社会的可持续发展。

  由上述分析可知,提升学生发展核心素养需要让学生学习化学课程。一是化学课程能服务于发展学生的“文化基础”方面的核心素养:让学生了解化学知识、原理和观念,并运用所习得的化学观念和思想解决生活中与化学相关的问题;能让学生形成“尊重事实和证据并基于证据推理形成结论、从结构与性质相联系的视角表征物质的结构和性质、从变化与平衡相统一的视角揭示物质变化的规律”等化学特征思维方式;能让学生从化学科学的发展进程中,形成并发展批判质疑的思维品质和创新意识。二是化学课程能服务于发展学生的“自主发展”方面的核心素养:让学生学习源于人类生活服务于人类的化学,认识化学科学发展对人类生活的贡献和作用,以提高学生的生存和生活质量,激发学生浓厚的学习兴趣和强烈的崇尚科学的志向;让学生像化学家们那样学习和探究化学,不仅学习化学知识,还体验探究过程和方法,掌握科学学习方法,初步形成终身学习的意识和能力。三是化学课程能服务于发展学生的“社会参与”方面的核心素养:让学生像化学家们那样学习和探究化学,学会对话与交流、合作与分享,发展团队精神和合作意识;让学生通过绿色化学理念、STSE相关内容的学习,形成低碳节能的生活习惯,发展应用化学技术解决实际问题的操作技能和能力;让学生通过化学成果对当下和未来社会所作贡献和产生的风险的认识,形成社会责任感和可持续发展的观念;让学生通过食品安全、危险化学品的使用和环境保护等法律法规的学习,形成遵纪守法的行为规范。

  2 从科学素养建构高中化学核心素养

  化学是自然科学领域的一门重要基础学科,化学核心素养必然是科学素养的重要组成部分。根据科学素养的内涵确定化学核心素养,是化学核心素养建构的重要视角之一。

  通常认为,科学是一种知识体系、研究过程和社会建制。科学是人运用实证、理性等方法,就自然以及社会乃至人本身进行研究所获取的知识的体系化结果[2]。虽然人们对科学素养内涵的认识还没有完全统一(见表2),但分析比较不同国际组织和学者对科学素养内涵的共同要素,不难发现,化学核心素养包含化学知识与观念、化学思维与方法、科学探究与实践、科学精神与责任。

  化学知识与观念是人类在科学实践中认识物质世界及其变化过程所形成的知识体系和经验总结,是化学学术共同体通过科学探究,运用科学思维与方法,从分子层次对物质的组成、结构、性能和转化规律等进行研究所形成的化学核心概念和学科观念。通过高中化学课程学习,学生能建立构成物质是客观存在的、物质是由元素组成和微粒构成,物质的结构决定物质的性质,物质的转化是有条件的、转化过程中遵循质量和能量守恒等化学学科核心观念。

  化学思维与方法是人类化学探索活动中对感性认识材料进行加工处理并形成科学结论的思维方式与途径,是学生顺利学习化学知识和解决化学问题过程中所应用的具有化学学科特质的思维视角和方式。在高中化学学习和化学问题解决中,学生能够结合生活经验,通过观察和实验获取物质及其变化的感性认识,运用分析与综合、归纳与演绎、抽象与概括、假设与建模等方法形成理性认识;能够通过实验等方法获取检验科学结论的证据,并基于证据进行推理;能根据物质的组成元素、构成微粒及微粒间作用力的差异对物质进行分类,能从宏观、微观相结合的视角对物质及其变化进行化学符号等形式的表征。

  科学探究与实践是人类在认识自然界的过程中,获取证据、建构解释的各种活动和方式,所有科学研究成果都是科学探究与实践活动的结晶,科学探究与实践也是学生学习化学、培养创新精神和实践能力的重要活动方式。通过高中化学课程学习,学生能认识科学探究与实验在化学研究和学习中的作用,能在化学实验与探究中有效地与同伴合作和交流;掌握物质合成、分离和提纯、组成检验和测定、性质和应用等化学实验的方法和技能,能设计和实施简单的实验方案,能对观测的实验现象和数据做出合理的解释;具有将化学研究成果应用于生产和生活实际的意识,能运用科学探究的方法解决或解释生活中与化学相关的简单实际问题。

  科学态度与价值观是人类在科学发展过程中形成的对自然、科学实践、科学技术与社会关系的整体认识,是人类活动的道德精神和价值取向在科学研究和实践中的体现。通过高中化学课程学习,学生能保持对物质及其变化的好奇和探究欲望,具有积极地探索科学问题的热情;理解化学科学的人文内涵,赞赏化学科学对提高人类生活质量和促进人类社会发展的作用,能用变化和发展的观念看待化学科学;能初步形成对科学、技术、环境与社会的相互关系的正确认识,尊重生命、关爱自然、崇尚科学,具有用科学伦理道德权衡化学技术成果运用于实践的利弊的意识。

  3 从化学科学建构高中化学核心素养

  建构化学核心素养必须明白什么是化学。我国著名化学家徐光宪先生是这样定义化学的:化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。具体地说,化学是用实验、理论和计算机模拟的方法研究原子、分子片、结构单元、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过渡态、吸附态、超分子、生物大分子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度、不同复杂程度的聚集态和组装态,直到分子材料、分子器件和分子机器的合成和反应,制备、剪裁和组装,分离和分析,结构和构象,粒度和形貌,物理和化学性能,生理和生物活性及其输运和调控的作用机制,以及上述各方面的规律、相互关系和应用的自然科学[3],化学的目的和其他科学技术一样是认识世界和改造世界,但现在应该增加一个“保护世界”。

  首先,从本体论的视角看化学可回答化学是什么的问题。化学是探索物质的科学,致力于揭示客观存在的物质的本来面貌,包括物质的组成、结构、微粒的相互作用、聚集状态等;致力于揭示物质通过化学变化转化为新物质的规律,包括物质转化条件,转化过程中的质量和能量的守恒,转化过程的方向、速度和限度等。

  其次,从认识论的视角看化学可回答化学是如何研究和认识物质的问题。化学科学发展的历程说明,化学通过观察和实验获得对物质及其变化的感性经验,再从宏观与微观相联系、结构与性质的关系的视角,通过分类比较、分析综合、归纳概括、抽象推理、假设、建模等科学思维方法,形成对物质本质及其变化规律的认识,并将新的认识通过实验进行检验。化学对物质的认识和研究,需要化学相关学科和技术的交叉、融合和渗透,需要团体和国际间的合作和共同发展。

  再其次,从价值论的视角看化学可回答化学科学发展理想目标的问题。从化学科学发展的目标看,化学科学是为了认识、改造和保护世界。化学科学在生命科学、能源科学、材料科学、环境科学、航天航空和信息技术等领域的渗透和融合,促进了化学等相关科学的发展,化学与社会、技术、环境等和谐相处过程中促进了人类生活质量的提高和社会进步。

  基于化学学科视角建构化学核心素养,可从化学研究方法、研究对象、研究内容和研究目标等方面分析。化学是以实验、理论(数理)和计算机模拟等方法研究物质的,而实验方法是最基础和最重要的研究方法,高中化学教育要发展学生通过实验获取物质及其变化的证据、基于证据推理形成结论的思维能力,发展学生通过实验探究解决与化学相关实际问题的能力;化学研究对象是分子层次的物质,而中学化学课程中所探究的大多数是分子、原子、离子等微粒层次构成的物质,高中化学教育要让学生形成物质结构与性質相联系的科学观念,具有宏-微-符相结合表征物质及其变化的能力;化学研究内容是物质的组成、性能、变化规律及其应用,高中化学教育要让学生形成化学变化是有条件的、化学变化与平衡相统一的学科观念,具有运用观察、实验、理性分析、模型建构等方法探究物质及其变化的能力;化学研究的目的是认识世界、改造世界和保护世界,高中化学教育要让学生形成化学、技术、环境与社会和谐、可持续发展的价值观,发展科学精神和社会责任感。

  综合从学生发展核心素养、科学素养和化学课程的学科价值与育人价值等方面分析和建构高中生化学核心素养,我们可以发现:(1)高中化学核心素养应该包含化学学科观念、化学学科思维、科学探究实践和化学学科价值追求等方面。其中,化学学科观念是化学学科知识和原理的高度抽象和概括,处于化学知识的核心位置;化学学科思维是除了一般科学思维外具有化学特征的思维方式,如从结构与性质相联系、变化与平衡相统一的视角分析和解决问题的思维方式等;科学探究实践是以化学实验为主的探究,强调用实验方法探究分子层次物质的结构、组成、性质和变化规律,用实验方法学习和研究化学;化学学科价值追求是基于实证对物质世界的探索和创造,并追求人与自然的和谐、可持续发展。(2)高中化学核心素养是学生在化学课程学习过程中形成和发展的,离开了科学、正确的化学学习过程和学习方式无法形成化学核心素养。学生只有通过自主、合作、探究等多样化的学习方式,才能在学习过程中自主获取化学学科知识、形成化学学科观念、体验化学实验探究的过程、运用化学特征的思维方式分析和解决实际问题、认同和践行化学学习价值追求。

  参考文献:

  [1]赵婀娜.今天,为何要提“核心素养”[T].人民日报,2016:20.

  [2]李醒明.什么是科学[J].湖南社会科学,2007,(1):1~7.

  [3]徐光宪. 21世纪的化学是研究泛分子的科学[J].中国科学基金,2002,(2):70~76.

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