中学化学核心素养的构成体系与培养策略_核心素养论文

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      在教育部2014年3月印发的《关于全面深化课程改革,落实立德树人根本任务的意见》(以下简称《意见》)中,5次提到“核心素养”或“核心素养体系”,具体要求研究制订“各学段学生发展核心素养体系”,并在“修订课程方案和课程标准”时“依据学生发展核心素养体系,进一步明确各学段、各学科具体的育人目标和任务”。自此,“核心素养”便成了我国基础教育界的新热点,而各学段、各学科“核心素养”体系建构与培养策略等问题也需要广大一线学科教师的积极应对。

      一、中学化学“核心素养”的含义

      关于“核心素养”的研究是一种持续的多学科、多领域协同研究的集成,历来受到国际教育界的关注,我国的教育改革是在国际教育的背景中进行的,对于“核心素养”的理解应该借鉴国际社会的研究成果。

      近年来,联合国教科文组织、欧洲联盟、经济合作与发展组织等国际组织和世界各国都高度重视“素养”的研究,并将其作为推进课程建设的核心。其中,经济合作与发展组织还邀请有关学者进行了“素养的界定与选择”的专题研究。该研究认为,“素养”是“个体在特定的情境下能成功地满足情境的复杂要求与挑战,并能顺利地执行生活任务的内在先决条件”。“素养”是“可教、可学、可测”的,是“经由后天学习获得的,它可以通过有意的人为教育加以规划、设计与培养,是经由课程教学引导学习者长期习得的”。而“核心素养”是“个体适应未来社会生活和个人终身发展所必须具备的”,是“不同学习领域、不同情境中都不可或缺的共同底线要求,是关键的、必要的也是重要的素养”。“如果说素养是基本生活之所需的话,那么,核心素养则为优质生活之所需”,“核心素养”是“少而精的”,包括“能互动地使用工具”“能在异质社群中进行互动”和“能自律自主地行动”等几个方面。[1]

      教育部在《意见》中引入“核心素养”的同时,将其界定为“学生适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”。我国学者在研制学生核心素养体系的过程中还揭示了“核心”的基础性和共同性等特征。成尚荣认为“核心素养之‘核心’应当是基础,是起着奠基作用的品格和能力。是‘核心’的基础性决定着核心素养的内涵、重点和发生作用的方式。因此,完全可以说,核心素养就是基础性素养”[2]。张华认为“核心素养是最关键、最必要的共同素养”,“核心素养不是只适用于特定情境、特定学科或特定人群的特殊素养,而是适用于一切情境和所有人的普遍素养,这就是‘核心’的含义”。[3]

      综上所述,中学化学“核心素养”是化学学科最具学科本质的素养,不会因为时代或国界的变化而变化;是化学学科固有的关键素养,不是其他学科素养所能替代的;是学生借助化学学习过程形成的解决实际问题所必需的最有用的化学知识、最关键的化学能力、最能满足终身发展的化学思维。也就是说,中学化学“核心素养”具备关键性、稳定性、独特性、生长性和实践性等特征。

      二、化学学科的特征与中学化学“核心素养”的构成

      化学是一门中心的、实用的、创造性的科学。化学之所以能够成为中学课程体系中一门独立的学科或教学科目,是因为其所具有的独特魅力。毕华林等认为,“在漫长的发展过程中,化学科学积累丰富知识的同时,也积淀了化学家认识物质、改造物质和应用物质的思想观点、科学方法、思维方式等。这些丰富的思想、观点、方法彰显了化学的伟大魅力,成就了化学科学在促进社会发展中的强大力量,是化学科学的精髓。很显然,化学科学承载着丰富的教育价值,化学教育根植于化学科学,必须彰显化学科学的魅力和特征,只有这样,化学教育才有生命力,才能促进学生化学核心素养的发展”[4]。因此,化学学科特有的知识、思想、观点、方法等不仅是中学化学教学内容的主体,更应该是构成中学化学“核心素养”的重要元素。

      关于中学生的化学能力和化学观念等问题,从不同的角度可以建构成不同的体系。陆军的视角是站在学校教育的框架内,他认为,“学校教育范畴的学科能力,应该与学科知识的学习能力相对应”,化学学科能力“就是与化学知识性质相对应的获取与运用化学知识的能力”,具体包括“观察能力、实验能力、问题解决能力和思维能力四个方面”。[5]陆军还认为,“化学基本观念就是化学在人脑里留下的基本的概括性认识”。在中学化学中,“化学的研究对象包括物质的组成、结构、性质和应用四个方面,中学生在这个层面学习化学之后就会留下与之相对应的概括性认识”,具体包括“元素观、微粒观、结构观、变化观、化学价值观以及分类观和实验观”。[6]所以,将化学能力、观念以及思想、方法等纳入中学化学“核心素养”体系时,也应该从中学化学教学和学生的实际出发。

      从“中国知网”收录的文献看,关于中学化学“核心素养”构成问题的论述,目前仅有林小驹等人的一篇论文,他们参照有关学生“核心素养”的模型,尝试构建了高中化学“核心素养”体系。林小驹等认为,高中化学“核心素养”包括“化学素养、化学信息素养、化学能力、合作能力和语言素养、化学思维素养、跨学科合作综合素养以及情感、态度和价值观等”。[7]这作为最先提出的相对完整的高中化学“核心素养”构成体系,对于进行关于中学化学“核心素养”的深入思考具有一定的积极意义。但是,在该“核心素养”体系中,语法上处于并列关系的“化学素养”“化学信息素养”“化学思维素养”等要素之间存在着明显的包含关系,“化学信息素养”和“化学思维素养”从属于“化学素养”,或“化学素养”包含着“化学信息素养”和“化学思维素养”。所以,构建中学化学“核心素养”必须选准思考问题的角度。

      从中学化学的实际出发全面考察化学学科,并结合毕华林、陆军等学者的有关认识可以发现,化学学科在中学化学教学中具有宏微结合的表征方法、变化可控的反应规律、服务社会的绿色价值、同类相似的物质性质、实验探究的实现途径等学科特征。这时,根据“核心素养”的含义和化学学科的特征,可以构建与中学化学研究对象相对应的中学化学“核心素养”体系,具体包括宏微结合、变化可控、服务社会、同类相似和实验探究等几个方面(参见下页表1)。

      三、培养学生中学化学“核心素养”的教学策略

      实践表明,中学化学教学要培养学生宏微结合、变化可控、服务社会、同类相似和实验探究等几个方面的“核心素养”,主要有强化结构性质的联系、突出反应原理的教学、注意科学伦理的教育、注重化学思维的指导、设置真实问题的情境等相关教学策略。

      

      (一)强化结构性质的联系

      “化学是从微观层面上解释宏观性质的学科,宏观与微观的联系是化学学科不同于其他学科的最特征的思维方式”。目前,“化学符号已经是化学学科的通用语言,既可以从微观水平上解释物质的组成和变化,又可以从宏观水平上描述物质的状态和性质,可以说是联系宏观和微观的桥梁和中介,是学习化学必须掌握的语言”。[8]所以,强化结构性质的联系,实际是要加强化学宏观世界、微观世界和符号世界三重表征的结合。对于氨气与酸反应的宏观性质,从结构的角度看,是因为氨分子中存在孤对电子,这在氨分子的电子式或铵离子的结构式中可以用相应的符号表示。加强结构与性质的联系,不仅有利于学生形成宏微结合的观念,而且能够帮助他们建立物质组成、结构和性质之间的关系,形成“结构决定性质、性质决定应用”的化学思想,并从宏观与微观相结合的视角解释物质的性质和变化。

      (二)突出反应原理的教学

      所有的化学反应,即使是常温下能够发生的反应,都有相应的反应条件,而且也有定量、守恒、平衡以及能量等方面的反应规律。对于氮气与氢气合成氨的可逆反应,工业上选择一定温度、压强和适当催化剂的条件,就是为了按照化学反应的有关规律,获得相对最佳的反应速率和反应限度。所以,在物质性质的教学过程中不仅要阐明反应的条件,更应该突出反应原理的教学,让学生理解并掌握控制反应速率和限度的有关知识。也就是说,教学中既要让学生熟知有关的反应条件和反应规律以及相关的反应原理,又要让学生能够运用化学反应的原理解释相关反应的条件或规律,还要让学生能够运用已知的化学反应原理,探索某些反应发生的条件,建立起变化可控的化学观念,知道控制条件能使大多数变化按照所需要的速率和限度进行,以满足人类社会的需要,并为形成正确的化学价值观或绿色应用思想打下基础。

      (三)注意科学伦理的教育

      科学伦理的含义是指每个人在自由生活的同时必须承担不可推卸的对他人、社会、自然的责任,绝对不能为了某些私利而危害人类健康和公共安全。这是化学服务人类社会时绿色应用价值取向的基础。据报道,一次某市青年化学教师评优课,高中组课堂教学的课题是《硫酸》,有一名参赛选手这样介绍了浓硫酸的腐蚀性。“同学们都听说过曾经发生的清华大学学生用硫酸泼熊事件吧……用浓硫酸泼北京动物园里的狗熊,最终对狗熊造成了严重的伤害……试想,连狗熊这么厚的皮都吃不消(学生笑)大家说浓硫酸的腐蚀性强不强呢?”[9]在这一过程中,教师将“硫酸泼熊”事件只用于佐证浓硫酸具有强腐蚀性,作为传授知识的铺垫,从而失去了对学生开展科学伦理或尊重生命的教育时机,这实在是一种缺憾。化学教学应该为每一个学生建构相应的科学伦理,帮助他们形成利用物质的性质服务人类社会时,要发挥其积极作用,同时防止消极作用发生的绿色应用价值观,从而避免日后因为个人的原因使科学潜在的隐患转变为现实风险或危害的可能。

      (四)注重化学思维的指导

      思维能力居于一切能力或素养的统摄地位,不同学科有着各自的思维方法或思维模式。化学学科的思维模式,首先是“结构决定性质、性质决定应用”或“应用反映性质、性质反映结构”,于是便有了“化学宏观世界、微观世界和符号世界”三重表征的结合以及“同类相似”的思维模式。化学教学中像氨气与酸反应等许多事物可以有宏观世界、微观世界和符号世界三重不同的表征;而像二氧化碳与氨气、甲烷与乙醛等不同类别的物质具有不同的性质,或像二氧化碳和二氧化硫、甲酸乙酯和乙酸乙酯等同类物质又有着相似而不完全相同的性质,这些又决定了物质性质存在“不同类别各不相同”“相同类别也不一定完全相同”的相关规律。在认识有关物质性质或化学反应原理的教学中,要注重化学思维的指导,让学生掌握从类别、组成、结构等方面认识有关物质性质的思维路线和一般方法,同时还要注意从其他某些特殊的角度全面认识物质的性质,从而提高化学思维的精准性和全面性。

      (五)设置真实问题的情境

      科学研究从问题开始,问题是科学研究的起点,而且真实的问题情境更能激发学生的学习欲望,使学生主动运用已有知识在解决相关问题的过程中获得新的知识。而且在中学化学研究物质的组成、结构、性质和应用的过程中,实验探究是实现测定物质组成、结构或探索其性质、应用的重要途径。所以,化学教学要注意设置与学习活动或生活实际相关的真实问题情境,让学生在运用已有知识思考和解决“实验室为什么常用氨水与硫酸铝溶液反应制取氢氧化铝,而不用氢氧化钠溶液?”“交警是利用乙醇的什么性质和怎样的化学原理判断驾驶员是否酒后驾车的?”等问题的过程中,形成自主学习、合作探究的意识,提高依据目标设计实验、基于证据分析推理和解决实际化学问题的技能,在认识有关物质的组成、结构、性质和应用的同时,了解科学探究所包含的提出问题、制订方案、进行实验、收集证据、形成结论等要素和实施的一般步骤,全面提高解决问题的探究能力并形成“实验探究”的相应素养。

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