化学学科核心素养是学生在化学认知活动中培育与发展起来并在解决与化学相关问题中表现出来的关键素养,反映了学生从化学视角认识客观事物的方式与结果的水平。这一素养不仅体现了学生从化学视角对客观事物能动反映的方式,而且反映了学生对客观事物能动反映的结果。因此,化学学科核心素养同时具有指向认知结果的“结果属性”和指向认知过程的“过程属性”。
1.化学学科核心素养的“结果属性”
化学学科核心素养的“结果属性”,体现为化学学科核心素养是学生通过化学课程学习所建立起来的、具有化学学科特质的结构化知识、思维方式与品质。从化学学科核心素养的五个方面看,强调高中学生通过化学课程的整体学习,掌握物质性质及其变化的分类标准与内容体系,获得物质及其变化的特征与规律,并能够运用化学符号、化学模型加以描述(表征);理解物质组成、结构和性质的联系,形成“结构决定性质、性质决定用途”的观念,建立从变化守恒、动态平衡、模型表征等研究物质及其变化、解决化学问题的思维框架;形成严谨务实的态度、与人合作的习惯,树立科学物质观、可持续发展的意识和绿色化学的观念,深刻理解化学、技术、社会、环境相互作用的关系,建立社会责任感、参与意识与决策能力。
化学课程的不同学习阶段,因学习层次与要求不相同,指向认识结果的化学学科核心素养水平应有差异,并遵循逻辑递进与层级提升的原则。为反映不同学习阶段的素养发展结果,《普通高中化学课程标准(2017年版)》将化学学科核心素养划分为4级水平,以此界定不同学段应达成的化学学科核心素养水平标准。如对“证据推理与模型认知”素养,《普通高中化学课程标准(2017年版)》提出如下4级水平[1]:
水平1:能从物质及其变化的事实中提取证据,对有关的化学问题提出假设,能依据证据证明或证伪假设;能识别化学中常见的物质模型和化学反应的理论模型,能将化学事实和理论模型之间进行关联和合理匹配。
水平2:能从宏观和微观结合上收集证据,能依据证据从不同视角分析问题,推出合理的结论;能理解、描述和表示化学中常见的认知模型,指出模型表示的具体含义,并运用于理论模型解释或推测物质的组成、结构、性质与变化。
水平3:能从定性与定量结合上收集证据,能通过定性分析和定量计算推出合理的结论;能认识物质及其变化的理论模型和研究对象之间的异同,能对模型和原型的关系进行评价以改进模型;能说明模型使用的条件和适用范围。(www.xing528.com)
水平4:能依据各类物质及其反应的不同特征寻找充分的证据,能解释证据与结论之间的关系;能对复杂的化学问题情境中的关键要素进行分析以建构相应的模型,能选择不同模型综合解释或解决复杂的化学问题;能指出所建模型的局限性,探寻模型优化需要的证据。
很明显,4种水平的整体表现不断提升。如收集提取证据,“水平1”侧重从物质及其变化的宏观视角提取证据;“水平2”则增加微观视角,要求能够从宏观和微观结合上收集证据;“水平3”则提出定性和定量相结合的收集证据要求;“水平4”则要求在复杂情境中依据各类物质及其反应的不同特征寻找充分的证据。前两种水平,要求学生通过高中化学必修课程学习后达成;而后两种则为具有理科倾向的高中毕业生,在学习完高中所有化学课程时所应达成的水平。
2.化学学科核心素养的“过程属性”
化学学科核心素养的“过程属性”,体现为个体在面对复杂情境时综合运用化学思维、化学知识与探究技能解决化学相关问题的品质与关键能力。这一属性强调高中学生完成高中化学课程学习后,在面对具体情境及与化学相关事实时,能够通过观察与辨识,提出问题、开展探究并得出结论;能够根据物质的结构预测物质的性质及其可能的变化,应用对立统一、联系发展和动态平衡的思想观点考察、分析化学反应,正确运用化学模型描述或预测物质及其变化,分析与解释化学现象,运用多种方法对物质及其变化进行分类并揭示其本质属性;能够结合具体情境,调用已有知识与方法分析解决问题,在应用化学原理、化学技术时自觉考虑化学过程对自然带来的可能影响,贯彻可持续发展思想,坚持“绿色化”的观念。
同样的,在化学课程学习的不同阶段,因化学课程内容与要求不相同,要求学生在相应课程学习时,面对陌生情境中的化学问题时能有不同的解决问题的品质与关键能力表现。如在必修阶段“电离与离子反应”单元内容学习时,学生在实验与观察基础上,根据电解质在水溶液中能够导电等实验事实,分析推断电解质在水溶液中的行为,建立初步的电离理论。在此基础上,根据常见无机物(如酸、碱和盐)水溶液能够导电的事实,结合电解质在水溶液中的行为,认识离子反应及其发生的条件;根据酸、碱和盐的组成及其在水溶液中的行为,分析与解释酸、碱和盐的相关性质以及不同类别物质转化的关系与路径等。在“物质结构基础及化学反应规律”主题学习时,进一步建立对物质组成、结构、性质与变化的综合认识。最终,在必修课程学习后,面对陌生情境中的化学问题时,“能根据实验现象归纳物质及其反应的类型,能运用微粒结构图式描述物质及其变化的过程,能从物质的微观结构说明同类物质的共性和不同类物质性质差异及其原因,解释同类的不同物质性质变化的规律”(“宏观辨识与微观探析”学科素养的水平2)[2]。
当学生进入《化学反应原理》这一选修模块学习时,学生还需继续调用这一学科素养来分析物质在水溶液中的行为。如弱电解质电离的学习,基于弱电解质导电性弱于强电解质的事实,立足电解质电离产生微粒的认识,拓展到电离产生的微粒会相互作用而结合成分子并建立电离平衡的认识;盐类水解的学习,根据许多盐的水溶液不显中性的事实,推断盐电离产生的离子与水电离产生的离子能相互作用产生弱电解质从而破坏水电离平衡的新认识。最终,通过高中化学课程体系(包括《物质结构与性质》《有机化学基础》等模块)的学习,能达成“宏观辨识与微观探析”的水平4,即面对陌生情境中的化学问题时,“能依据物质的微观结构,描述或预测物质的性质和在一定条件下可能发生的化学变化,能评估某种解释或预测的合理性;能从宏观与微观结合的视角对物质及其变化进行分类和表征”[3]。
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