高中學(xué)生化學(xué)學(xué)科能力的要素及培養(yǎng)策略

摘要：培養(yǎng)學(xué)生的能力是包括高考制度改革在內(nèi)的教育改革的根本目標(biāo)，而現(xiàn)有課程標(biāo)準(zhǔn)、高考說明等政策依據(jù)對化學(xué)學(xué)科的能力要素還沒有形成統(tǒng)一的說法，面對“德育為先、能力為重、全面發(fā)展”的教育改革發(fā)展戰(zhàn)略主題，廣大教師應(yīng)該對各自的學(xué)科能力有一個正確的認(rèn)識。依據(jù)化學(xué)學(xué)科的特點、學(xué)習(xí)過程的主要活動以及化學(xué)知識與有關(guān)方法的關(guān)系，并吸收已有化學(xué)學(xué)科能力的合理描述和研究成果，可以將化學(xué)學(xué)科能力的核心要素歸結(jié)為觀察能力、實驗?zāi)芰?、問題解決能力和思維能力等幾個方面。要實現(xiàn)提升學(xué)生化學(xué)學(xué)科能力的目標(biāo)需要廣大教師充分利用化學(xué)教學(xué)提供的機會，并將其滲透在化學(xué)教學(xué)的全過程。

關(guān)鍵詞：化學(xué)學(xué)科能力 核心要素 培養(yǎng)策略

一、化學(xué)學(xué)科能力的現(xiàn)狀

能力是直接影響人的活動效率，使活動任務(wù)順利完成的個性心理特征。一個人的能力越強，完成相關(guān)活動的效率越高。所以，培養(yǎng)學(xué)生的能力是包括高考制度改革在內(nèi)的教育改革的根本目標(biāo)。早在1999年2月，教育部在《關(guān)于進(jìn)一步深化普通高等學(xué)校招生考試制度改革的意見》中明確指出，高考“命題要把以知識立意轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅芰α⒁狻?，“引?dǎo)中學(xué)生全面學(xué)習(xí)、掌握中學(xué)階段相應(yīng)的基礎(chǔ)知識、基本技能，并形成較強的能力”。同年7月，中共中央、國務(wù)院頒發(fā)的《關(guān)于深化教育改革全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》強調(diào)“要轉(zhuǎn)變教育觀念”，“讓學(xué)生感受、理解知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新思維習(xí)慣，重視培養(yǎng)學(xué)生收集處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、語言文字表達(dá)能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作和社會活動的能力”；同時要求“積極推進(jìn)高考制度改革”，“高考科目設(shè)置和內(nèi)容的改革應(yīng)進(jìn)一步突出對能力和綜合素質(zhì)的考查”。時隔10年，《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020）》提出了“德育為先、能力為重、全面發(fā)展”的教育改革發(fā)展戰(zhàn)略主題，明確要求“優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，豐富社會實踐，強化能力培養(yǎng)”，“著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力”；同時要“深化考試內(nèi)容和形式改革，著重考查綜合素質(zhì)和能力”。

長期以來，關(guān)于化學(xué)學(xué)科應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生怎樣的能力，也就是化學(xué)學(xué)科能力究竟包括哪些核心要素，在課程標(biāo)準(zhǔn)、高考說明等政策依據(jù)中還沒有形成統(tǒng)一的說法?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》在“課程目標(biāo)”部分，有“能綜合運用有關(guān)的知識、技能與方法分析和解決一些化學(xué)問題”、“經(jīng)歷對化學(xué)物質(zhì)及其變化進(jìn)行探究的過程……提高科學(xué)探究能力”、“敢于質(zhì)疑，勤于思索，逐步形成獨立思考的能力”、“學(xué)會運用觀察、實驗、查閱資料等多種手段獲取信息，并運用比較、分類、歸納、概括等方法對信息進(jìn)行加工”、“能對自己的化學(xué)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行計劃、反思、評價和調(diào)控，提高自主學(xué)習(xí)化學(xué)的能力”等相關(guān)描述。2014年江蘇化學(xué)科高考說明在“命題指導(dǎo)思想”部分將化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)科能力表述為“基本思想、基本方法、基本知識和基本技能”，以及“信息獲取與加工、化學(xué)實驗探究、從化學(xué)視角分析解決問題和化學(xué)思維等能力”；在“素養(yǎng)和能力要求”部分又表述為“理解化學(xué)科學(xué)、形成信息素養(yǎng)、學(xué)會實驗探究、解決化學(xué)問題”。這種不一致的現(xiàn)象在其他學(xué)科也同樣存在。由于廣義的知識不涉及能力，因為“廣義的知識觀已將知識、技能與策略融為一體”[1]，所以，在討論“提升學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的維度”和“化學(xué)高考復(fù)習(xí)的核心任務(wù)”等問題時，筆者總是用“廣義的知識觀”而回避“能力”一說。如將傳統(tǒng)的化學(xué)知識分類方法和知識分類理論相結(jié)合，“把化學(xué)知識劃分為物質(zhì)知識、觀念知識和方法知識三大類”，認(rèn)為“物質(zhì)知識是整個學(xué)科知識的基礎(chǔ)，也是觀念知識和方法知識的載體，觀念知識和方法知識既要依靠物質(zhì)知識的支撐，又能促進(jìn)物質(zhì)知識的獲取”，化學(xué)學(xué)科要實現(xiàn)促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)提升的終極目標(biāo)，“應(yīng)該從獲取化學(xué)事實、形成學(xué)科觀念和掌握科學(xué)方法三個維度進(jìn)行教學(xué)策略的設(shè)計”[2]；或認(rèn)為“高考復(fù)習(xí)的核心任務(wù)主要包括激活知識、深化知識、綜合知識和運用知識等幾個方面”[3]。

二、化學(xué)學(xué)科能力的要素建構(gòu)

面對“德育為先、能力為重、全面發(fā)展”的教育改革發(fā)展戰(zhàn)略主題，廣大教師應(yīng)該對各自的學(xué)科能力有一個正確的認(rèn)識。近年來，許多學(xué)者對化學(xué)學(xué)科的能力要素進(jìn)行了相關(guān)研究。在邢紅軍等人結(jié)合物理學(xué)科的具體情況建立“智力+技能+認(rèn)知結(jié)構(gòu)（知識+科學(xué)方法）”[4]的能力理論之后，司馬蘭等人借鑒并移植了這一觀點，認(rèn)為化學(xué)學(xué)科能力包括“觀察與實驗?zāi)芰?、化學(xué)學(xué)習(xí)能力、化學(xué)思維能力、科學(xué)探究能力、實踐與創(chuàng)新能力”[5]等核心要素。楊玉琴基于化學(xué)學(xué)科本質(zhì)及其特殊要求的分析，又把化學(xué)學(xué)科能力的核心要素確定為“符號表征能力、實驗?zāi)芰?、模型思維能力和定量化能力”[6]。其實，“學(xué)科”有著分別與科學(xué)領(lǐng)域、課程設(shè)計和課程實施相對應(yīng)的不同含義，不同層面的“學(xué)科”有著各不相同的“基本問題”[7]。比較司馬蘭和楊玉琴的化學(xué)學(xué)科能力要素可以發(fā)現(xiàn)，他們對“學(xué)科”的理解有所不同，前者側(cè)重“課程實施”的學(xué)科，后者側(cè)重“科學(xué)領(lǐng)域”的學(xué)科。而學(xué)校教育范疇“課程實施”層面的學(xué)科教育是“學(xué)校設(shè)置學(xué)科的教育，其內(nèi)容并不完全隨科學(xué)的分化而分化，而受教育目標(biāo)和學(xué)生身心的發(fā)展水平的制約”[8]。所以，學(xué)科能力的核心要素應(yīng)該直接指向?qū)W科知識地獲取與運用等學(xué)習(xí)活動。韓明友等人早就通過數(shù)理證明形成了“知識是形成能力的必要條件，方法是形成能力的充分條件”；能力包括“以知識與知識輸入方法構(gòu)成的接受能力”和“以知識與知識輸出方法構(gòu)成的應(yīng)用能力”[9]兩種類型等結(jié)論。由于“學(xué)習(xí)能力是在學(xué)習(xí)活動中形成和發(fā)展起來的，是學(xué)生運用科學(xué)的學(xué)習(xí)策略去獨立地獲取信息，加工和利用信息，分析和解決實際問題的一種個性特征”[10]。所以，學(xué)校教育范疇的學(xué)科能力，應(yīng)該與學(xué)科知識的學(xué)習(xí)能力相對應(yīng)。換言之，學(xué)校教育范疇的化學(xué)學(xué)科能力，就是與化學(xué)知識性質(zhì)相對應(yīng)地獲取與運用化學(xué)知識的能力。

在基礎(chǔ)教育階段，“化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學(xué)”。由于“科學(xué)探究是一種重要而有效的學(xué)習(xí)方式”，所以，新課程倡導(dǎo)“幫助學(xué)生了解科學(xué)探究的基本過程和方法，發(fā)展科學(xué)探究能力，獲得進(jìn)一步學(xué)習(xí)和發(fā)展所需要的化學(xué)知識和技能”，而且在現(xiàn)行課程標(biāo)準(zhǔn)中，“探究能力”的詞頻居所有能力之首。其中，《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》中“能力”的詞頻為65次，與探究有關(guān)的（包括“探究能力”、“科學(xué)探究能力”或“科學(xué)探究的能力”）13次，占20.0%；《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中“能力”的詞頻為38次，與探究有關(guān)的16次，占42.1%。另外，在《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》中還單獨設(shè)立了“科學(xué)探究”的一級主題，并將其分解為“提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃、進(jìn)行實驗、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評價、表達(dá)與交流等要素”。關(guān)于“科學(xué)探究”我們應(yīng)該認(rèn)識到以下幾點：（1）在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，“科學(xué)探究”既可以是獲取知識的方式，也可以是運用知識解決問題的方式；（2）獲取或運用知識的“科學(xué)探究”，不一定都需要完整地包含所有的過程要素；（3）課程標(biāo)準(zhǔn)對“科學(xué)探究”要素的劃分主要是為了增進(jìn)九年級學(xué)生對科學(xué)探究的理解，而且不同學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中的“科學(xué)探究”要素不完全相同。也就是說，學(xué)校教育范疇內(nèi)的“科學(xué)探究”是化學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式，探究能力與學(xué)習(xí)能力在一定時候具有等同關(guān)系，我們在思考化學(xué)學(xué)習(xí)能力或化學(xué)學(xué)科能力的要素構(gòu)成時，可以不將探究能力視作其中的獨立要素，同時也不需要囿于課程標(biāo)準(zhǔn)中已有的“科學(xué)探究”的相關(guān)要素，而要結(jié)合化學(xué)學(xué)習(xí)的具體情況進(jìn)行科學(xué)合理的篩選與建構(gòu)。

依據(jù)化學(xué)學(xué)科的特點、學(xué)習(xí)過程的主要活動以及化學(xué)知識與有關(guān)方法的關(guān)系，并吸收已有化學(xué)學(xué)科能力的合理描述和研究成果，可以將化學(xué)學(xué)科能力的核心要素歸結(jié)為觀察能力、實驗?zāi)芰Α栴}解決能力和思維能力四個方面。（1）觀察能力?；瘜W(xué)是“研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學(xué)”，物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)通常需要通過性質(zhì)來表征，物質(zhì)的應(yīng)用又取決于相應(yīng)的性質(zhì)，而物質(zhì)的性質(zhì)又是通過一定的實驗現(xiàn)象來呈現(xiàn)的。所以，觀察能力是化學(xué)學(xué)習(xí)所必須的能力要素。另外，化學(xué)學(xué)習(xí)還需要結(jié)合有關(guān)模型、圖表所提供的信息。因此，化學(xué)學(xué)習(xí)中的觀察能力除了觀察化學(xué)實驗現(xiàn)象提取相應(yīng)感性材料以外，還包括對有關(guān)文字、圖表、模型等信息的觀察和加工。（2）實驗?zāi)芰??！盎瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科”，實驗是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要中介。要形成物質(zhì)的概念，必須從揭示物質(zhì)的性質(zhì)入手，而物質(zhì)的性質(zhì)特別是化學(xué)性質(zhì)，許多都需要借助于人為控制條件下的化學(xué)實驗才能顯露出來；內(nèi)隱在物質(zhì)變化中的化學(xué)基本概念和基本理論需要化學(xué)實驗的揭示；解決化學(xué)問題的思路或方案也需要化學(xué)實驗來驗證。所以，實驗?zāi)芰σ彩菍W(xué)習(xí)化學(xué)所必須的能力要素。從實驗的過程來看，實驗?zāi)芰?yīng)該包括設(shè)計實驗方案的能力、識別和繪制裝置圖的能力、完成實驗操作的能力、處理實驗安全問題的能力和正確得出實驗結(jié)論的能力等。（3）問題解決能力?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)不僅是獲取知識的過程，也是運用已有知識解決問題的過程，其中的問題可以來源于教師以科學(xué)探究的方式組織教學(xué)時呈現(xiàn)的問題，也可以是學(xué)生自己在學(xué)習(xí)和生活中遇到或提出的問題。所以，問題解決能力也是學(xué)習(xí)化學(xué)所必須的能力要素。依據(jù)解決問題的一般過程，問題解決能力應(yīng)該包括制定方案或計劃的能力、整理和加工數(shù)據(jù)的能力、推理或論證結(jié)論的能力、反思和評價的能力等。（4）思維能力。思維能力是在“基本思想、基本方法、基本知識和基本技能”的基礎(chǔ)上形成的，是化學(xué)學(xué)習(xí)能力或化學(xué)學(xué)科能力的核心，包括分析、綜合、抽象、概括、歸納、演繹、類比、推斷等思維方式，依托元素觀、微粒觀、變化觀、實驗觀、分類觀和化學(xué)價值觀等學(xué)科觀念，對其他能力具有統(tǒng)攝作用。因為只有思維活動的有效參與，觀察才能全面、有序并突出重點，實驗才能規(guī)范、安全并揭示本質(zhì)，問題解決才能嚴(yán)謹(jǐn)、精確并富有創(chuàng)意。根據(jù)化學(xué)學(xué)科的特點，思維能力可以分解為理解化學(xué)基本概念、原理和規(guī)律的能力，對化學(xué)觀察、實驗和問題解決的監(jiān)控和協(xié)調(diào)能力。將化學(xué)學(xué)科能力的核心要素歸結(jié)于以上幾個方面，既包括學(xué)科能力的共性，也有化學(xué)學(xué)科的個性，符合“學(xué)科能力是學(xué)生的智力、能力與特定學(xué)科的有機結(jié)合”[8]的相關(guān)要求。

三、化學(xué)學(xué)科能力的培養(yǎng)策略

提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科能力是一項長期而又艱巨的任務(wù)，需要廣大教師充分利用化學(xué)教學(xué)提供的機會，并將其滲透在化學(xué)教學(xué)的全過程。對于以獲取知識為主體的教學(xué)，其中無論是物質(zhì)知識、方法知識還是觀念知識，都應(yīng)該盡可能地通過以實驗為主體的探究活動，全面調(diào)動學(xué)生的感覺器官，讓學(xué)生通過完成有關(guān)實驗操作，收集其中所呈現(xiàn)的感性材料，再通過思維的理性加工形成相關(guān)結(jié)論，實現(xiàn)相應(yīng)問題的解決，從而感受并理解知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程，全面提升學(xué)生的觀察、實驗、問題解決和思維等能力。對于以運用知識為主體的教學(xué)，則要結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容確定能力目標(biāo)的重點并采取相應(yīng)的教學(xué)策略。如化學(xué)圖像題是通過數(shù)學(xué)圖像呈現(xiàn)有關(guān)已知條件的化學(xué)問題，其中的數(shù)學(xué)圖像與化學(xué)變化中有關(guān)量的關(guān)系相對應(yīng)。對于化學(xué)圖像題的分析，要有相關(guān)的化學(xué)知識和數(shù)學(xué)知識作基礎(chǔ)，以便理解數(shù)學(xué)圖像中曲線變化趨勢及其拐點的化學(xué)意義；還要有一定的問題解決能力和思維能力作基礎(chǔ)，以便通過對圖像的分析和與化學(xué)的聯(lián)系形成正確的結(jié)論并掌握解題的一般規(guī)律。所以，關(guān)于“化學(xué)圖像題分析策略”的教學(xué)，其能力目標(biāo)主要是提升觀察能力、問題解決能力和思維能力。具體是通過識別和提取圖像中有效信息的過程提升觀察能力，通過整理和加工信息并形成正確結(jié)論的過程提升問題解決能力，通過對解決化學(xué)圖像題的具體過程的體驗和反思提升思維能力。教學(xué)過程中，可以借助有關(guān)實驗幫助學(xué)生理解圖像中的相關(guān)變化，建立起圖像與化學(xué)反應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系，提高學(xué)生識別和提取圖像中有效信息的能力；按照單一縱坐標(biāo)一條曲線、單一縱坐標(biāo)多條曲線、兩個縱坐標(biāo)多條曲線的順序列舉相關(guān)例題，教會學(xué)生理解分析這類問題的一般步驟和方法，提高學(xué)生解決化學(xué)圖像問題的能力；同時注意幫助學(xué)生結(jié)合“實踐、反思、再實踐、再反思”的教學(xué)程序，感悟解題的規(guī)律和技巧，促進(jìn)思維能力的相應(yīng)提升。

總之，要培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科能力，應(yīng)該正確認(rèn)識化學(xué)學(xué)科能力與學(xué)習(xí)能力、探究能力之間的關(guān)系，圍繞化學(xué)知識的性質(zhì)和學(xué)習(xí)活動的特點確定學(xué)科能力的核心要素，并在化學(xué)教學(xué)過程中采取相應(yīng)的教學(xué)策略，只有這樣才能促使學(xué)生在獲取知識和運用知識的過程中，實現(xiàn)化學(xué)學(xué)科能力的全面提升。

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【責(zé)任編輯 郭振玲】