高中阶段理化课程核心素养辨析及其培养研究

马智　何学基

摘 要：核心素养是学科学习与能力建设的关键。现阶段，针对学科素养的研究多以单一学科为目标，客观上造成了学生学习压力的增加。因此，文章以高中阶段物理与化学为研究对象，在分析二者差异的基础上，对学科素养进行辨析与整合，同时提出具体的培养策略。希望能够为后续教学体系的升级与教学实践的开展奠定基础。

关键词：理化;高中;核心素养;培养

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2022）15-0009-04

课题项目：文章系甘肃省教育科学“十三五”规划2020年度一般课题《高中阶段理化课程核心素养辨析及其培养研究》（课题立项号：GS[2020]GHB2077）的研究成果。

作者简介：马智（1980～），男，汉族，甘肃敦煌人，甘肃省敦煌市敦煌中学，一级教师，研究方向：高中化学教学;

何学基（1979～），男，汉族，甘肃武威人，甘肃省敦煌市敦煌中学，一级教师，研究方向：高中物理教学。

近年来，针对学科核心素养的研究相对较多，学科核心素养分支较多，培养目标多样，部分核心素养脱离了学生的受教育阶段，更加剧了此种问题。基于此，能否在学科之间找到共同的核心素养，形成学科间的统一培养体系成为广受关注的热点之一。因此，文章以高中阶段理化课程为目标，以高中阶段学习要求为框架，進行核心素养辨析，找到共性素养，并探究其培养的有效路径。

一、高中理化课程核心素养

高中理化主要是指物理与化学两个学科，二者在教学、考核等方面存在一定的互通性与学习共性。在现有的教学实践中，教学方法、学习方法等方面的共通性已经得到了一定的证实。从学科核心素养层面上看也存在一定的交集，这对通过辨析将二者进行有效的整合提供了重要基础与可能。在辨析的过程中，需要对物理及化学学科中的核心素养进行梳理。

（一）高中物理核心素养

从现阶段的研究结果来看，物理学科核心素养包括了四个维度，即物理观念和应用、科学探究和交流、科学思维和创新以及科学态度与责任。上述四个维度中包括了不同的具体素养及能力要求。其中物理观念和应用维度中包括了具体的物理概念学习能力、概念理解能力、概念与现象的结合能力、现象的理论抽象能力、分析推理能力等5种;在科学探究和交流维度包括了实验设计能力、实验实现能力、归纳总结能力、提炼展示能力、再现能力、纠错能力等6种;在科学思维和创新维度包括了思想实验能力、思维导图方法、科学方法论、创新思维、联想思维、抽象构图能力等6种;在科学态度与责任维度包括了数据验证能力、证伪能力、数理统计能力、数学解释能力、科学伦理能力、严谨科学态度等6种。

（二）高中化学核心素养

从现有研究结果来看，化学学科核心素养包括了五个维度（见图1）。

落实到具体的核心能力体系层面上来，不同的学科素养维度包括了具体的能力要求。宏观与微观认识要求学生对相关理论、符号、知识具有一定的表达及应用能力，能够在微观及宏观角度认知物质的理化性质及性质产生的具体机理;在变化与平衡思想维度上要理解物质的稳定以及变化规律，要明确化学反应的发生机理以及化学反应与能量变化之间的相关关系，要建立起动态变化的思考维度，用平衡思想解释反应速率、反应方向等现象;在证据推理与模型认知维度上要锻炼学生通过已知证据推理未知结果的能力，通过数量关系推理结构关系的能力，构建数学模型描述化学问题的能力等;在实验探究与创新意识维度上包括了设计实验、完成实验、分析实验、总结实验、改进实验等能力;在科学精神与社会责任维度上包括了严谨的科学态度、科学伦理能力、社会责任体系等。

二、核心素养的辨析与整合

（一）整合原则及方法

通过分析不难发现，现有研究阶段下，由于研究的视角与维度的不同，核心素养指标相对较多。核心素养的重点在于“核心”二字，而过多的指标会显著降低素养的相对权重，进而无法体现其核心价值。另外，当核心素养过于繁杂时，对学生掌握及教师构建有针对性的培养体系均存在一定的掣肘。这就决定了需要进一步对核心素养进行整理与二次建构。落实到具体的整合的过程要完成删减与合并的双重动作，通过两方面的手段来实现高中理化学科核心素养“体量”的减少，从而实现高中阶段学生能够有效掌握的根本目标。

在删减的过程中，要紧密联合高中阶段的学科要求与学生特征，对明显具有不可实现以及脱离实际的核心素养进行剔除。是否能够在高中阶段得到有效的实现取决于两方面内容：其一是对核心素养的掌握难度加以分析，对明显超出高中学生能力范畴的内容予以剔除;其二要与高中课程的教学要求与目标的匹配度进行分析，对不符合高中教学要求的相关核心素养予以剔除。

合并的过程则相对简单，在具体的合并工作中需要重点考察物理与化学之间的特征，寻找到共性，进而将单独的物理与化学学科的核心素养进行统一。如二者都需要一定的抽象思维，如在解决物理运动受力分析和化学合成反应过程中，均需要通过学生的部分想象能力来对理论进行抽象。涉及此种能力的核心素养可以合二为一。另外，需要分析现有学科下核心素养之间的相互关系，并将内涵要求一致的核心素养指标进行合并，如设计实验与改进实验对学生的能力要求基本一致，则可以合并。

（二）核心素养的整合与辨析

落实到核心素养的辨析层面上来，物理核心素养中的四个维度，并非均具有高中阶段的适应性。如科学探究与交流维度中的实验设计能力、实验实现能力涉及理论物理、应用物理等学科分支，物理实验设计的外部条件也相对苛刻，很难在高中阶段予以实现，此类核心素养应该予以剔除。在化学学科之中，设计实验、完成实验等能力建设要求也属于此类。按照这一思路，高中理化学科的核心素养可以进行有效的整合（见表1）。

严谨科学态度外部信息收集能力由表1可知整合后的核心素养分为如下4个维度：

其一是基础能力，包括了概念理解与应用。该部分能力包括了学生对基础知识的理解，重点在于知识体系与网络的构建;理论知识的推演，能够应用现有知识解释新的问题;理论知识的概括，能够从现象中总结出一般性规律;理论知识的现实应用，能够用书本知识解释生活中的常见现状。

其二是拓展能力，包括了实验的理解与分析。该部分能力不对学生设计、实现实验的能力进行过多的要求。但是需要学生能够对现有的实验进行实践，并分析成熟的实验过程，具有一定的改进及探索能力。以化学学科为例，简单的合成实验在高中课堂中可以进行实现，学生可以对成型的实验体系进行分析与探究，找到其中的限制性条件与影响因素，明确在反应条件后，实验结果发生的变化，能够应用理论推导的方式计算实验中的各个环节数据，并对实验结果进行总结与分析。

其三是外部信息收集能力，包括了多种途径获得新知识的能力。该部分能力重点锻炼学生收集信息并完成自我提高的能力。要求学生能够利用互联网资源、文献资源、教材资源等多种途径实现对新知识的掌握，能够充分有效地利用非课堂平台进行有效学习，找到自身知识体系的漏洞与不足，并加以补充及改善。

其四是思想与推演能力，包括了思想实验、思维导图等能力。该部分的能力建设重点在于培养学生有效的思维方式，促进学生通过多种思路解决固定问题的能力。通过构建思想实验等推论体系能够将复杂问题简单化，如物理中描述物体在磁场中的运动情况，要善于形成“质点”思维，应用极端条件设定解决相关问题。思维导图的建立则有助于学生完善知识结构网络，有助于学生利用其他学科知识解决理化问题。如利用数学公式求解的方式确定物体运动中的参数求解，利用几何形知识等手段描述化学结构中的特定节点等。

上述四种核心思维是在高中阶段理化学科中较为重要的一环，通过构建学科核心素养不仅为当下的理化學习提供了重要保证，也为后续的专业学习提供了坚实基础。

三、高中理化核心素养培养策略

在优化整合后的核心素养基础上，对学生进行有针对性的能力培养。能力培养可以配合着课堂教学进行，同时也不能忽视课下及线上教学的具体功用。

第一，以体系重构为基础，夯实学生基础。对部分教学内容可以按照知识体系的形式对教学过程，甚至是教材内容进行重构，从而帮助学生更为有效地建立对应的知识体系。以学生对知识点的核心素养作为教学内容的构建框架，以思维导图为具体的构建工具，对教学内容进行重新安排，形成以应用作为线索，以需求代替顺序的方式来进行。如高中物理中的能量守恒定律的教学，在传统教学方式中是以教师讲解的方式为主线，而在重构的教学环节中，可以引导学生观察物体运动状态改变中的能量变化，进而引发学生对能量变化的兴趣，产生实际的知识需求。在此基础上，教师在课堂中完成对能量守恒定律的讲解，并在后续的教学中逐步将其纳入学生的知识体系中去。随后的教学规划也可以以该具体知识点构建知识思维导图，将之与平抛运动、圆周运动等进行整合，甚至可以与化学教学相联系（熵增、熵减或化学反应中的化学能变化），以能量作为解释化学微观结构中的一种手段，从而达到更好的教学效果，提高学生的理解水平。

第二，以探索学习为方法，提高学生拓展能力。教师要建立引导思维，以理化现象或者理化实验作为具体知识的载体。在具体的教学过程中，首先列举学生能够接触到的生活现象，并让学生设计相关的实验对具体的知识点进行推定与验证。这一学习过程，可以实现对学生自我探索能力的引导。并在后续课堂实验的过程中实现在现有的实验方法下充分分析教学内容的目的，同时进行一定的外部条件变更，进而达到拓展能力的目的。如物理中的打点计时器实验，其本质是对加速度进行测量与计算。要让学生理解核心的本质为“单位时间位移的不同”。同时。在具体的教学过程中可以引导学生自我发现生活中的实际案例，如汽车的刹车距离、短跑运动员的起跑加速过程等。让学生在对实际观察的过程中产生对物体速度变化的关注与兴趣，进而通过课堂打点计时器实验的方式对具体的知识进行讲解。随后引导学生以改变外部条件的方式进行探索，如改变重物的质量，通过对比得到“重力加速度与质量无关”的直观结论。

第三，以外部教学为资源，提高学生自我学习能力。在外部资源的应用上可以分为课上与课下两种模式。在课上，教师在课堂中要充分应用外部资源，并将外部资源的应用方法向学生进行教授。如化学中关于“化学平衡”的教学中，教师可以引入相关微课资源，利用动画演示的方式来让学生更为直观地体会到化学平衡的动态过程。同时要将教师的微课检索过程、资源库向学生进行讲解，引导学生利用上述资源解决类似的问题。在学生的交流中达到良好的教学效果。在课下，教师要做好资源的收集与分享，同时培养学生利用包括互联网在内的外部资源对相关知识进行收集与学习的能力。从方法论的角度来看，引导学生对互联网工具进行应用有助于拓展学生的知识面，也有助于学生建立综合的学科知识架构。在具体的工具层面上，如腾讯教育中提供了丰富的学科知识短视频和微课;知网与万方等提供了丰富的教学资源研究与学科研究前沿进展;Endnotes、E-Study等软件提供了科学的知识管理系统与模块等。教师可以有目的地将上述手段与资源向学生进行分享，并定期或不定期地通过专项课堂、学生分享、汇报等方式进行检验，发现并解决学生在外部资源应用中可能存在的问题。

第四，以引导辨析为手段，构建学生全新思维方式。要进一步激发学生的自主学习能力，引入更为丰富的教学手段，使得学生脱离单纯的知识学习，转变为对知识的应用与对知识的分析。在具体的教学层面上，可以引入更为丰富的“作业”体系。如让学生通过分组的方式撰写实验报告或论文。通过此种方式锻炼学生对实验现象的观察、对数据的分析、对现象的描述等客观能力。与此同时，在小组化学习过程中也是学生相互交流与分享的过程，在知识之外还能够培养学生团队合作、语言表达、科学思维、信息收集与处理等多方面能力。如在物理圆周运动的教学过程中，建立学生学习小组，从施加单一电场为起点，以改动一个外部条件为步骤，鼓励学习小组之间的相互“为难”。在这一过程中学生学习小组也经历了由简入深的学习及思考过程，并通过在小组内充分地讨论达到了辨析的目的，形成了一定的学习自信，使其对学科的认知以及兴趣达到最好效果，同时对学生的抽象思维及极端条件思想实验等能力的培养也具有一定的积极意义。

四、结语

高中阶段理化学科具有同质性特征，在学科素养上有一定的交叉。文章基于这一角度在分别对物理及化学学科核心素养进行总结的基础上，通过剔除部分无法实现的核心素养，整合具有相同要求的核心素养，分别从基础能力、拓展能力、外部信息收集能力以及思想与推演能力等四个方面进行辨析，提出了更具有可行性的核心素养培养目标。与此同时，从教学实践的角度给出了上述核心素养的培养方式，希望通过文章的研究能够为后续的教学改革提供必要参考。

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