姜 靜 王晶瑩 宋倩茹 孔凡貴

（1.青島大學 物理科學學院，山東 青島 266071；2.青島大學 師范學院，山東 青島 266071）

20世紀末，素養(yǎng)頻繁出現在我國課程文件中，與此同時，學科素養(yǎng)作為素養(yǎng)的衍生物也開始在國內萌芽。在課程的發(fā)展進程中，學科素養(yǎng)逐漸被放置在課程核心目標的位置，培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng)成為基礎教育中各學科的育人目標和核心理念[1]52-59?；趯W科素養(yǎng)設計課程和進行教學實踐是核心素養(yǎng)時代課程改革的重點，考慮到我國課程管理的三級體制，國家層面的課程標準對整個課程的設計與實踐起著統(tǒng)領的作用。剖析蘊涵課程建設理念與教學要求的科學學科課程標準或教學大綱文件，闡釋課程標準中內嵌的學科素養(yǎng)，對于厘清我國科學學科素養(yǎng)的發(fā)展脈絡大有裨益，同時也為中國式的學科素養(yǎng)模型建構以及在科學素養(yǎng)模型指導下的教育實踐提供基于本土的理論支持。

一、研究背景與研究方法

（一）學科素養(yǎng)概念回溯

“士不素養(yǎng)，不可以重國”（《漢書·李尋傳》）明確出現了素養(yǎng)一詞，意為“修習涵養(yǎng)”[1]52-59?！冬F代漢語詞典》將素養(yǎng)的概念闡釋為“人通過長期的學習和修習，在某一方面所達到的高度”，包括功用性和非功用性兩個價值范疇[2]111-118。20世紀末期，素養(yǎng)從歐美等國家轉譯到國內，逐漸取代了當時流行的“能力”“素質”等表述培養(yǎng)目標的詞匯。轉譯而來的素養(yǎng)是以教育學和心理學為基礎的，整合了知識、能力以及情感態(tài)度并具有需求取向的綜合體，可以通過后天養(yǎng)成[3]3-11。學科素養(yǎng)是指本學科的知識、能力與基本思維形式和思維方法，并推及對整個學科邏輯內涵的詮釋和解構以及由此而形成的人格品質[1]52-59。學科素養(yǎng)的關注點不再局限于學生的學習成果，而是轉向學生的發(fā)展和所達到的培養(yǎng)高度。超越行為主義層次，具有中國傳統(tǒng)教育“教人成人”的價值特色與文化色彩并且具有多學科的理論依據[4]。PISA對學科素養(yǎng)的定義體現了育人理念的方向，即重視對基礎知識的掌握以及遷移，重視學生對學科的精力投入以及感興趣程度，提高對學生元認知能力的關注度，這是基于學科素養(yǎng)的“能力說”而建構的。

明晰學科素養(yǎng)的內涵，不僅要了解其概念生成，還要明確其與學科能力以及核心素養(yǎng)之間的關系。核心素養(yǎng)是學生在學習過程中逐漸形成的必備品格和關鍵能力，即無論社會如何變更、勞動組織如何變化，勞動者所具備的這些能力依然起作用[5]33-40。學科能力是成功解決學科問題或完成學科任務的個性特征[6]83-92，是學科素養(yǎng)的重要元素，以概括能力為基礎、具有思維品質成分和個體差異以及特殊能力。大型國際學生評價項目（PISA、TIMSS和NAEP等）都各自提出了對學科能力的測評標準。較之于學科能力，學科素養(yǎng)在當今社會具有更強的適切性。學科素養(yǎng)是基于學科能力的進一步發(fā)展深化，是對立德樹人這一目標更好的回應。

（二）研究方法和框架

關于科學學科素養(yǎng)，目前并沒有一致的界定和分類框架，但學者們從各個角度進行了不懈探索。從心理學角度，“心理品格說”認為科學學科素養(yǎng)是科學知識、能力、意識以及情感、價值觀的有機構成與綜合反映，包括問題解決能力和形成個性心理品質等方面[7]8-18?；A素養(yǎng)是指人們在日常生活、學習、工作中所需要的基本素養(yǎng)，包括基礎性的知識技能如基本的讀寫算素養(yǎng)，以及基本的行為規(guī)范，其中學科知識、簡單的識記能力屬于基礎素養(yǎng)的范疇。但僅具備基礎素養(yǎng)，學生無法處理不確定情境中的復雜問題，因而涉及邏輯思維、分析、綜合、推理、演繹、歸納和假設等元素的認知能力是應該必備的高階素養(yǎng)[8]2-5，可見基礎素養(yǎng)和高階素養(yǎng)一脈相承，后者是前者在心理領域的深化。從國際核心素養(yǎng)的框架分類來看，有研究者對國際上29個核心素養(yǎng)框架中的所有素養(yǎng)條目進行梳理，將其劃分為領域素養(yǎng)和通用素養(yǎng)兩個范疇[9]29-37，領域素養(yǎng)和特定領域的實際應用有關，包括傳統(tǒng)的基礎學科領域和新興的計算科學等領域；通用素養(yǎng)則不再局限于特定的領域，在高階認知、個人成長以及社會性發(fā)展方面都有涉及。從具體的學科角度，物理學科素養(yǎng)是學生在物理學習過程中，逐步形成的運用物理知識解釋物理現象和解決物理問題，有利于適應社會和終身發(fā)展的能力，包括尊重科學、求真務實的物理觀念，尊重事物客觀發(fā)展規(guī)律和內部結構的物理思維以及個人特色發(fā)展和重團隊協(xié)作三個維度[10]24-28。化學學科素養(yǎng)是學生在化學學習過程中逐漸形成的有助于終身發(fā)展的能力和品格，包括化學學科必備知識（基礎知識）、關鍵能力（宏觀辨識與微觀探析、證據推理、實驗探究等）、思維方法（變化觀念、模型認知、平衡思想）和創(chuàng)新意識等維度[11]56-57。生物學科素養(yǎng)指人們認識自然和應用生物科學知識的過程中所表現出來的內在特質，包括生物科學知識、技能與方法,以及在此基礎上形成的生物科學能力、科學觀以及科學品質五個維度[12]49-54?？梢?，特定學科的素養(yǎng)不僅具有學科特性還具有共性，即可以用心理學分類和核心素養(yǎng)分類指標進行劃分，都指向了基礎素養(yǎng)、領域素養(yǎng)、高階素養(yǎng)和通用素養(yǎng)四個范疇（見表1）。

表1 我國中學科學學科素養(yǎng)的分類框架

本文根據中學科學學科素養(yǎng)的分類框架，將1902-2017年頒布的高中物理、化學、生物課程標準的課程目標部分作為研究對象，其中物理20份、化學20份和生物23份，對其進行編碼分析。首先閱讀課程標準文本，并進行語義闡釋，精確定位有關學科素養(yǎng)在不同時期的表述，對課程目標文本進行編碼，并對編碼的文本進行類目歸類，統(tǒng)計各維度學科能力在目標文本中的頻次，進而分析其所占比重，來考慮課程對該維度素養(yǎng)的重視程度。本研究由所有作者進行協(xié)議編碼，通過討論協(xié)商來解決一切有問題或有沖突的編碼以達到編碼者內部一致性的要求。綜合考慮學科課程自身的發(fā)展、社會變遷對學科發(fā)展的要求、課程目標對學生關注向度的轉換，將百年課程的發(fā)展歷程劃分為四個階段，清末民初至建國前（1902-1949年），建國初期至改革開放初期（1950-1987年），改革開放十年至20世紀末（1988-2000年），新課程改革至今（2001年至今）。從縱向時間階段的分析和橫向學科間的對比，來明晰科學學科素養(yǎng)的百年發(fā)展歷程，為基于本土的學科素養(yǎng)模型建構提供理論支持。

二、高中科學學科基礎素養(yǎng)和領域素養(yǎng)的百年嬗變

按照時間序列對四個時期課程標準（教學大綱）的課程目標部分中的基礎素養(yǎng)和領域素養(yǎng)兩個維度進行梳理，從其中每個二級指標出現頻次所占比重的變化來分析每個時期對學科素養(yǎng)的關注重點，結合對學科素養(yǎng)各個維度具體表述的質性分析，描繪基礎素養(yǎng)和領域素養(yǎng)的百年嬗變規(guī)律。

（一）從關注基本能力到綜合能力并舉的基礎素養(yǎng)

根據布盧姆學習結果分類中的記憶、領會和運用等認知和技能水平的劃分，基礎素養(yǎng)所對應的是低階的知識識記和技能運用，不涉及深層次的思維活動，包括基本能力和綜合能力兩個維度，是學科素養(yǎng)縱深化發(fā)展的基礎。通過對基礎素養(yǎng)發(fā)展歷程中基本能力和綜合能力所占比重的分析，可以發(fā)現對基本能力和綜合能力重視程度差距逐漸縮小，清末民初至建國前，綜合能力占比僅為26%，基本能力占比明顯高于綜合能力。建國后，基本能力和綜合能力比重趨于平衡，較為重視綜合能力的發(fā)展，占比達到43%。經歷過改革開放后，綜合能力的比重反超基本能力。這種綜合能力不斷提升的趨勢一直持續(xù)至今，2001至2007年的數據分析顯示，21世紀以來高中科學學科平均綜合能力略高于基本能力，占比約56%，但值得注意的是，物理學科呈現出學生基本能力較強的態(tài)勢，但從總體上看，我國學生高中科學學科基礎素養(yǎng)中基本能力和綜合能力是在往相對均衡的方向發(fā)展。

從課程目標對基礎素養(yǎng)兩個維度的表述來看，三門學科對基礎能力的要求從相似走向分離，學科特色隨著時間的推移更加明顯。首先在物理學科中，基本素養(yǎng)的描述首次出現在1929年的《高級中學普通科物理暫行課程標準》中，明確提出使學生能得到人生必需的物理知識，指向基本能力的養(yǎng)成。隨后在1932年的課程標準中，在基本能力方面要求使學生明了物理學中簡單原理，綜合能力的要求為訓練學生運用感官，以培養(yǎng)其觀察與實驗之才能，首次出現了能力的類似概念——才能。1936、1941、1948年的課程標準中，沿襲了1932年的表述。新中國成立后頒布的第一個高中物理課程標準是《高級中學物理科課程標準草案》，其對基礎素養(yǎng)的要求較之以往發(fā)生了較大改變，基本能力要求了解物理學的基本規(guī)律與思考方法，超脫了知識和原理的范疇，涉及到簡單的元認知，綜合能力要求增進學生的工作技能。同年的教學大綱是基于蘇聯的母體編制而成的，重視系統(tǒng)知識的學習，因此基本能力要求變?yōu)楦鶕挲g學習系統(tǒng)的和鞏固的物理學基本知識。到1963年，對基本能力中的基礎知識進行了細化，分為經典物理學的力、熱、電等分支，綜合能力要求培養(yǎng)學生的實驗技能和物理計算能力。1978、1986、1990年，基本能力要求學習現代科學技術需要的物理基礎知識，從1996年開始，基本能力的關注視角從國家發(fā)展轉向學生自身的發(fā)展，學習全面的物理知識、學習終身發(fā)展必備的物理基礎知識和技能，形成物理觀念成為主要的要求；而綜合能力并未發(fā)展生改變，以培養(yǎng)學生的初步觀察的實驗能力為主。

化學學科素養(yǎng)在清末民初到建國之前，對學生基本能力的要求關注學生化學根本知識的獲得，以及培養(yǎng)化學理論常識；綜合能力強調養(yǎng)成學生敏銳之觀察力與精確之思考力，并持續(xù)體現在建國之前的整個化學科學課程發(fā)展進程中。新中國成立后頒布的《高級中學化學課程標準草案》基于亟需改變一窮二白的現狀，對數理化等學科中基本能力的要求發(fā)生了較大改變，在初中階段學習的基礎上，學生學習系統(tǒng)的化學基本知識，強調初中和高中的銜接問題；綜合能力仍然是重視觀察能力的培養(yǎng)。這種取向一直持續(xù)到1986年，在這之后頒布的課程標準中，綜合能力從僅強調觀察轉向初步了解化學知識在實際中的應用，具有實踐意識的趨向性并在此次及之后的課程目標中將實踐行動具體落實，即使學生能綜合應用化學和其他科學知識、技能解釋和解決一些簡單的實際問題，強調問題的簡單性。2001之后頒布的課程標準中，對基本能力和綜合能力的要求變得多元化，將化學知識的學習按照化學學科結構細分。

1929年的《高級中學普通科生物學暫行課程標準》首次出現了生物學科基本素養(yǎng)的表述，十分詳盡地要求學生掌握相關的知識、原理、學說等，但未出現綜合能力的要求。1932年的《高級中學衛(wèi)生課程標準》首次出現綜合能力的要求，即養(yǎng)成學生解決生活上健康問題之能力，體現了生物學科的健康保護價值，基本能力并未發(fā)生變化，并一直持續(xù)到改革開放時期。但在1932年至改革開放這一時期，綜合能力的要求變?yōu)椴杉?、觀察、實驗能力，體現了綜合能力在科學學科中的同質性。從1978年開始，無論是基本能力還是綜合能力都是為國家現代化建設服務，直到2003版課程標準，生物課程的價值取向轉向學生主體，獲得終身發(fā)展的基礎知識和初步的分析、觀察、實驗、探究以及問題解決能力成為基礎素養(yǎng)的要求（見圖1）。

圖1 高中科學學科的基礎素養(yǎng)比較

（二）從一枝獨秀到日趨平衡的領域素養(yǎng)

領域素養(yǎng)界定了素養(yǎng)應用的領域范圍，強調在實踐中的主體行動和思維活動，包括實際應用、實驗操作、交流合作、科學方法和認知方式五個維度。我國近百年來高中科學學科領域素養(yǎng)的發(fā)展也呈現出逐漸均衡發(fā)展的趨勢。清末民初至建國前，實際應用素養(yǎng)明顯強于其它各方面素養(yǎng)，綜合占比高達50%，科學方法素養(yǎng)僅占17%，合作交流素養(yǎng)和認知方式素養(yǎng)幾乎被忽略。建國后這種情況得到了改善，實際應用素養(yǎng)占比下降至32%，認知方式素養(yǎng)和交流合作素養(yǎng)都較前一時期有了很大提升。新的變化出現于改革開放后，認知方式素養(yǎng)和科學方法素養(yǎng)提升明顯，合作交流素養(yǎng)的培養(yǎng)再一次被忽視，占比僅有1.6%。隨著2003年新課程標準的實施，物化生學科的目標是“進一步提高全體高中學生的科學素養(yǎng)”，這使得新世紀學生高中科學學科領域素養(yǎng)各方面的發(fā)展相對均衡，合作交流素養(yǎng)得到重視，不再成為學生領域素養(yǎng)中的短板。

從領域素養(yǎng)的表述來看，在物理學科中，1923年的《高級中學第二組必修的物理學課程綱要》首次出現了對領域素養(yǎng)的表述，要求養(yǎng)成學生有精密之觀察力，有別于初步觀察，強調觀察的精密性，指向實驗操作這一維度。在清末民初至建國前的其他物理課程標準中，關于實驗操作的要求出現空白。這一時期，實際應用的表述較為生活化，即應用以解決日常問題及說明常見現象，了解和利用日常的工具，合作交流沒有出現相關表述?？茖W方法表述為“使學生練習演繹歸納觀察試驗的方法，應用于研究一切學問”?；瘜W課程標準在實際應用層面強調培養(yǎng)應用化學和自然方法的常識來培養(yǎng)學生的實際應用能力，實驗操作維度旨在培養(yǎng)學生的實驗興趣，養(yǎng)成在實驗操作時應有的態(tài)度和習慣。科學方法從整體上強調注重科學精神及方法，掌握利用自然的方法。生物在這一階段在實際應用上著重對生物知識應用意識的凸顯，實驗操作重視實驗能力的養(yǎng)成，訓練運用觀察實驗等科學的求知法，這也是科學方法的主要內容。從建國后到改革開放初期，物理的實際應用主要包括學會使用簡單的量度儀器和工具的實際技能和要培養(yǎng)學生的分析和解決實際問題的能力兩個向度，實驗操作主要涉及實驗報告的書寫能力，科學方法主要出現了理論聯系實際的方法和數學方法在物理中的運用，認知方式主要是指學生物理思維能力的養(yǎng)成?；瘜W中，實際應用主要指能把化學知識運用到生產之中，并能分析和解決一些實際的問題，包括結構不良的問題。實驗操作層面是指實驗的技術及良好習慣的養(yǎng)成，合作交流涉及交流能力和交流技巧。生物的實際應用是指實施保健工作為人民服務，實習的技能和將知識應用于實踐的能力，實驗操作包括會使用顯微鏡，制作切片、標本，并掌握采集和解剖的技巧。合作交流涉及基本的交流能力，認知方式包括迷思概念的轉化和思維能力的養(yǎng)成。從改革開放初期到20世紀末，物理學科實際應用主要是指培養(yǎng)學生的分析和解決實際問題的能力，在認知方式上培養(yǎng)學生的科學思維能力，使學生受到科學方法的訓練?；瘜W科學中實際應用主要表現在認知層面，在實驗操作中學習一些化學實驗和化學計算的基本技能，獲得科學學科的學習方法，在認知方式上關注發(fā)展思維能力和自學能力。生物學科在實際應用中強調能應用于實際的實踐活動，即能運用學到的生物學知識評價和解決某些實際問題，實驗操作要求具有較強的生物學基本操作技能、收集和處理信息的能力、觀察能力、實驗能力，并對從資料收集到結果呈現整個實驗流程做出詳盡的描述并內嵌在科學探究過程之中，對學生的合作精神也做出了要求。將學科探究作為尋求真理的一種方法，進一步形成比較、判斷、推理、分析、綜合等思維能力和思維的獨特性、新穎性等創(chuàng)造性思維品質。第八次課程改革以來，隨著科學探究的深化與核心素養(yǎng)的發(fā)展，在領域素養(yǎng)的要求又出現了新的描述，在物理學科中，獨立實驗能力、具有交流的意愿與能力、團隊合作精神、具有建構模型的意識和能力、科學論證能力成為新的要求；在化學學科中，善于從實踐的層面探討或嘗試解決現實生活問題，對實驗的改進，運用比較、分類、歸納、概括等方法對信息進行加工的能力以及能對自己的化學學習過程進行計劃、反思、評價和調控的元認知能力，成為與時俱進的新要求；生物學科更加關注實驗操作的規(guī)范性和學科社會議題的參與（見76頁圖2）。

圖2 高中科學學科的領域素養(yǎng)比較

三、高中科學學科高階素養(yǎng)和通用素養(yǎng)的百年嬗變

梳理四個時期課程標準（教學大綱）的課程目標部分中的高階素養(yǎng)和通用素養(yǎng)兩個維度中二級指標所占比重和具體表述，來分析每個時期對學科素養(yǎng)的關注重點和描繪基礎素養(yǎng)和領域素養(yǎng)的百年嬗變規(guī)律，以期從培養(yǎng)目標層面為跨學科融合和高端綜合性人才的培養(yǎng)提供理論依據。

（一）從單維到多維的高階

學科本質和創(chuàng)新思維作為學科素養(yǎng)中超越基礎素養(yǎng)和領域素養(yǎng)的高階素養(yǎng)，其發(fā)展在這百年間也產生了極大的變化，學科本質體現學生于學科的理解，創(chuàng)新思維體現學生對知識創(chuàng)造性的應用，這都是教育對學生意識層面的影響。清末民初到新中國成立前，受限于當時動蕩的社會環(huán)境，我國學生高中科學學科高階素養(yǎng)發(fā)展極度不平衡，創(chuàng)新思維完全沒有體現。在1950-1986年間，國家開始重視學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，在高階素養(yǎng)中的占比達到了64%，遠超對于學科本質的理解。改革開放后，教育的重點放在了提高全民族的素質上，在主張創(chuàng)新的同時也強調了基礎知識的重要性，學生對于學科本質的理解水平再次發(fā)生改變，其中，物理學科在改革開放前學生學科本質素養(yǎng)的占比為0%，而改革開放后為50%，生物和化學學科的創(chuàng)新思維占比進一步提高，分別達到了79%和67%。到了21世紀，學生的高中科學學科高階素養(yǎng)進一步發(fā)展，學科本質素養(yǎng)和創(chuàng)新思維素養(yǎng)占比差距縮小，分別為43%和57%，其中生物學科二者差異較大，學生的學科本質素養(yǎng)僅占比23%，但學生的高階素養(yǎng)整體呈現并重的局面（見圖3）。

圖3 高中科學學科的高階素養(yǎng)比較

從三門學科對高階素養(yǎng)兩個維度的表述來看，各學科對高階素養(yǎng)的表述隨著時間的變化變得更加豐富具體，滲透本學科特征。從清末民初到新中國成立之前，在科學課程發(fā)展的早期階段，高階素養(yǎng)只注重培養(yǎng)學生對學科本質的認識，三門學科在對國家建設方面的價值得到肯定，希望通過教育來培養(yǎng)救國治世的人才，化學還另外關注了闡明化學與其他自然科學之關系的能力，要求學生在透徹領悟化學知識的基礎上，能準確定位該學科在整個知識體系中的關系性。在新中國成立后到改革開放初期，物理學科未出現學科本質的描述，倡導通過課外作業(yè)與活動，以增進學生的工作技能，并啟發(fā)其創(chuàng)造力，鼓勵學生養(yǎng)成獨立思考和創(chuàng)造精神。化學和生物對學科本質的要求依然體現在學科的應用價值上。在創(chuàng)新思維上，化學學科強調啟發(fā)學生的研究興趣及創(chuàng)造性，生物學科要求立足于本土經驗，吸收祖國勞動人民合乎科學的生產經驗和創(chuàng)造成績，來培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度，不斷探求新知識的精神，體現了深刻時代烙印的創(chuàng)造力培養(yǎng)路徑。改革開放初期到20世紀末，物理學科的學科本質仍然體現了極強的社會功用取向，要求學生了解物理學在科學技術和社會發(fā)展中的重要作用?；瘜W和生物也是類似的表述，不同之處在于對學科本質的要求是基于本學科知識提出的。在創(chuàng)新思維維度，物理學科鼓勵獨立思考和創(chuàng)造精神的養(yǎng)成；化學學科更加重視培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神以促進個性化發(fā)展，樹立創(chuàng)新意識；初步形成思維的獨特性、新穎性等創(chuàng)造性思維品質和創(chuàng)新思維習慣是生物學科的主要訴求。21世紀以來，物理對學科本質的要求不僅局限于物理學科的社會功能，而是逐漸轉向對學科內部發(fā)展歷程、知識間關聯的習得，以及能正確認識科學的本質；化學更加關注化學學科對個人發(fā)展的貢獻以及對環(huán)境保護的作用；生物學科側重于對可持續(xù)發(fā)展的促進。在創(chuàng)新思維層面，物理學科更加關注科技創(chuàng)新，化學和生物關注個體獨立思考、敢于質疑和勇于創(chuàng)新的精神的養(yǎng)成。

（二）從整體演進到全面發(fā)展的通用素養(yǎng)

通用素養(yǎng)作為核心素養(yǎng)分層中的一類，是通過教育形成的較為穩(wěn)定的情感方面的素養(yǎng)，也是學生核心素養(yǎng)的重要組成部分，關注學生在不斷變化的社會環(huán)境中的快速適應和終身發(fā)展。近百年來我國學生高中科學學科通用素養(yǎng)的發(fā)展也逐漸豐富和均衡?？v觀物理學科通用素養(yǎng)的百年發(fā)展歷程，清末民初至新中國成立前，受當時社會意識形態(tài)發(fā)展局限，學生價值觀念的養(yǎng)成還沒能得到體現，情感態(tài)度占比60%，主要是培養(yǎng)學生學習物理知識，探索自然現象的興趣，人格品質所占比重為40%，指向學生良好的觀察習慣和縝密的研究精神的養(yǎng)成。新中國成立之后，價值觀念成為通用素養(yǎng)中最重要的維度，占比為64%，主要是由于國家建立之初，培養(yǎng)學生的愛國主義價值觀成為主要教育目標，此外辯證唯物主義觀點也是這一時期價值觀念的主要組成。情感態(tài)度和人格品質占比分別是27%和9%，前者指向觀察和研究問題的正確的和科學的態(tài)度的培養(yǎng)，后者關注堅強、勇于克服困難和合理地組織工作等勞動品質的養(yǎng)成。1988年之后，由于對現代化建設的效率訴求，通用素養(yǎng)的內部比例發(fā)生了改變，關注價值觀念和情感態(tài)度的養(yǎng)成，忽視了學生個人品質的發(fā)展，培養(yǎng)學生學習科學的志趣以及辯證唯物主義主義和愛國主義教育成為為現代化建設服務的抓手。在2003年之后，三個子維度的占比趨向均衡，通用素養(yǎng)被賦予了新的內涵，可持續(xù)發(fā)展意識和全球觀念，振興中華的使命感與責任感，能基于證據和邏輯發(fā)表自己的見解、不迷信權威，學術倫理道德成為新時期通用素養(yǎng)的主要要求（見78頁圖4）。

圖4 高中科學學科的通用素養(yǎng)比較

化學學科在第一階段通用素養(yǎng)的內部比例和物理一致，忽視了價值觀念的養(yǎng)成，學習興趣的養(yǎng)成成為情感態(tài)度的主要內涵，養(yǎng)成查閱參考書目和隨時觀察的習慣來幫助人格品質的養(yǎng)成。1949年之后，價值觀念成為通用素養(yǎng)的重要內容，占比70%，其他兩個子維度占比不足25%，可見新中國的成立帶來了素養(yǎng)建構的重大轉型，其內涵也發(fā)生了質的改變。價值觀念以愛國主義和辯證唯物主義為主要追求，情感態(tài)度從學習興趣轉變?yōu)檠芯颗d趣，培養(yǎng)學生的社會責任感以及勤奮、堅毅、合作等優(yōu)良品德以促進綜合型人格品質的生成。從改革開放初期到千禧之年這十幾年時間里，三個子維度的比例都在30%到40%區(qū)間分布，其中價值觀念和人格品質的表述未發(fā)生變化，情感態(tài)度包括學習興趣和科學態(tài)度兩個維度。從2003年之后，通用素養(yǎng)的表述得到極大地豐富，操作性也進一步增強。三個子維度占比均衡，價值觀念從愛國主義和辯證唯物主義變?yōu)榧w主義、“綠色化學”觀念和生命觀念，具有當下所追求的可持續(xù)發(fā)展的內涵。情感態(tài)度細致描述了培養(yǎng)什么樣的情感態(tài)度和可行性路徑。人格品質指向當下的核心關切，國家建設的使命感、“綠色化學”觀念和可持續(xù)發(fā)展意識以及參與有關化學問題的社會決策。

在新中國成立之前，生物學科的通用素養(yǎng)主要關注學生情感態(tài)度的培養(yǎng)，培養(yǎng)學生對生物學的興趣以及養(yǎng)成良好衛(wèi)生態(tài)度，增強國民體質。1949年之后，價值觀念和人格品質的養(yǎng)成成為主要目標，情感態(tài)度受到忽視。價值觀念仍然以愛國主義和辯證唯物主義價值觀為主，積極地參加群眾性的愛國衛(wèi)生運動，加入了實踐層面的要求。人格品質主要是養(yǎng)成熱愛自然、愛好勞動、愛好科學的習慣，養(yǎng)成正確的審美觀和高尚的情操，以促進身心健康發(fā)展。在1988年之后，價值觀念仍然是通用素養(yǎng)的重要內容，新加入了可持續(xù)發(fā)展觀念的養(yǎng)成。情感態(tài)度和人格品質占比分別是17%和22%，前者指向實事求是的科學態(tài)度，后者明確了良好的衛(wèi)生習慣和對環(huán)境的責任感是現代化建設時期人格品質的主要要求。21世紀以來，價值觀念的首要位置仍未撼動，主要包括愛國主義情感和社會責任感、科學的世界觀和價值觀、熱愛祖國，增強振興中華民族的使命感與責任感以及生命觀念四個方面。情感態(tài)度向生活領域擴展，出現了確立積極的生活態(tài)度和健康的生活方式，人格品質除了對環(huán)境的責任感和熱愛生活的品質外，主動應對挑戰(zhàn)，如愿意承擔抵制毒品和不良生活習慣等社會責任等也成為培養(yǎng)人格品質的重要內容。

四、高中科學學科素養(yǎng)比較與研究展望

百年科學學科素養(yǎng)的發(fā)展在不同時間段呈現出不同特點，不同學科對素養(yǎng)的要求也蘊涵各學科特色，但又有科學本質上的關聯，本節(jié)試圖通過分析這四個不同層次的學科素養(yǎng)在每一個時期的變化，總結其宏觀層面的演變特征，以求為今后的研究提供思路，為我國課程改革提供依據，為課程標準的完善助力。

（一）高中學科素養(yǎng)的比較

首先，在基礎素養(yǎng)層面，物理學科在四個時間階段所占比例逐次下降（52%，28%，19%，12%），可見隨著科學課程體系的逐漸完善以及社會發(fā)展對高層次人才的需求，基礎素養(yǎng)已然不能緊跟時代的潮流，其具體指向也發(fā)生了較大變化，從簡單原理的掌握向物理觀念的生成轉型?；瘜W和生物學科也表現出類似的變化趨勢，但其基礎素養(yǎng)的內在含義卻不盡相同，分別指向化學觀、守恒觀以及生命觀的生成，三門學科相同之處在于綜合能力維度隨時間遷移變化較小，以基本技能如初步觀察和實驗以及簡單應用能力的形成為主要目標。

其次，在領域素養(yǎng)層面，物理學科領域素養(yǎng)所占比重呈現上升趨勢（26%，32%，37%，53%），表明指向行動領域的素養(yǎng)和能力的發(fā)展是當下物理教育的主要追求，其具體的內涵也深刻時代的烙印，從最初重視實際應用和科學方法忽視合作交流和認知方式，到多元協(xié)同發(fā)展，領域素養(yǎng)的要求越來越豐富?；瘜W學科的領域素養(yǎng)出現了由多到少再增多的波動狀態(tài)，其本質要求也發(fā)生了較大變化，主要表現為實際應用領域從日常生活向國家建設轉型，并最終回歸到學生問題解決能力的養(yǎng)成。生物學科的領域素養(yǎng)也呈現上升的態(tài)勢，得益于從只重視實驗操作向多維度平衡的轉化。但無論三門學科的領域素養(yǎng)如何變化，培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力以及科學探究能力始終是科學學科行動領域的追求。

再次，在高階素養(yǎng)領域，物理學科中高階素養(yǎng)所占比重在四個時期保持穩(wěn)定發(fā)展趨勢，始終保持在10%左右。高階素養(yǎng)在物理學科百年發(fā)展歷程中所占比例較低，一方面是由于高階素養(yǎng)相對于基礎素養(yǎng)實現了跨階級飛躍，從較低的認知水平向較高的思維能力發(fā)展，對學生認知能力要求過高，另一方面由于高中教育仍屬于基礎教育的范疇，對高階素養(yǎng)重視程度較低也無可厚非，但在最新課程標準中，高階素養(yǎng)的比例有所上升。化學和生物學科的高階素養(yǎng)變化趨勢和物理較為類似，基本上在每個階段在所有素養(yǎng)中占比最低。在基本內涵上，21世紀之前，各學科在學科本質的要求是較為一致，強調對該學科在社會發(fā)展中的價值的認識，21世紀以來，各學科有不同的內涵演化，物理更加注重學生對學科內部發(fā)展歷程以及科學本質的了解，化學更加關注化學學科對個人發(fā)展的貢獻以及對環(huán)境保護的作用，生物學科側重于對可持續(xù)發(fā)展的促進。在創(chuàng)新思維上，各學科也出現了較大差異，物理學科更加關注科技創(chuàng)新，化學和生物關注個體獨立思考、敢于質疑和勇于創(chuàng)新的精神的養(yǎng)成。

最后，在通用素養(yǎng)層面，各學科呈現出從上升到穩(wěn)定的趨勢，從第一階段15%左右，到之后的三個階段均為30%左右。通用素養(yǎng)是核心素養(yǎng)的重要組成部分，是科學學科素養(yǎng)最本質的體現，致力于學生終身發(fā)展的需要，因此，通用素養(yǎng)在各學科中差異較小并且各時期的表述也較為類似。對于價值觀念這一維度，愛國主義和辯證唯物主義價值觀的培養(yǎng)為主要內容，情感態(tài)度主要指向培養(yǎng)學生學習興趣和研究問題的正確的和科學的態(tài)度，生物學科還基于學科特性提出確立積極的生活態(tài)度和健康的生活方式。人格品質要求從良好習慣的養(yǎng)成向正確的審美觀和高尚的情操過渡。（見圖5）

圖5 高中科學學科素養(yǎng)比較

（二）研究結語與展望

我國高中科學學科素養(yǎng)作為主要育人目標在一個世紀以來發(fā)生了較大的變化，主要表現在為了滿足時代發(fā)展的需要，學科素養(yǎng)中的四個維度所占比例發(fā)生了較為明顯的變化，其具體的內涵也與早期階段的要求有所不同。如素養(yǎng)一級指標和二級指標所占比例逐漸均衡，對素養(yǎng)的描述更加具體和立體。學科素養(yǎng)中最基本最核心的通用素養(yǎng)在一百多年的時間中基本沒有發(fā)生改變，同時它們也未因學科的不同而產生較大的差異?；谏鲜龇治?，從政策的制定、理論的生成以及教育實踐的展開提出以下展望。

1.課程標準的制定要考慮學生通用素養(yǎng)和高階素養(yǎng)所占比例?？v觀整個學科素養(yǎng)在百年的發(fā)展歷程，高階素養(yǎng)和通用素養(yǎng)所占比重較低。根據布魯姆的課程目標分類系統(tǒng)，高階素養(yǎng)是指以高階思維為核心的解決復雜、結構不良問題的情感和能力，包括對學科內涵和外延的深度思考以及創(chuàng)新思維的養(yǎng)成。在云譎波詭的國際環(huán)境中，中國急需大量高層次人才，因此從基礎教育末期甚至是早期就重視學生高階素養(yǎng)的形成是非常必要的。鑒于學生高階素養(yǎng)的養(yǎng)成必然會促進其他素養(yǎng)的培育，尤其是基礎素養(yǎng)，因此重視學生高階素養(yǎng)的比例是十分重要的。通用素養(yǎng)超越了特定的應用領域，關注情感和人格層面素養(yǎng)的生成，是在時代變革中提供應變能力和生存技能的素養(yǎng)，因此通用素養(yǎng)應該放在核心位置。

2.建構本土的科學素養(yǎng)模型，提高中國科學教育理論的話語權。我國學科素養(yǎng)的發(fā)展已逾百年，但立足于本土建構的學科素養(yǎng)模型卻鮮見，較多的是從PISA等國外大型測試、歐美等科學教育發(fā)達國家的素養(yǎng)模型引介過來，加以改造而形成的。將學科素養(yǎng)進行結構化表征最終形成學科素養(yǎng)模型，因此學科素養(yǎng)模型是育人目標的重要借鑒，又因為學科素養(yǎng)與課程標準中的教育目標一脈相承，制定基于本土的模型成為課程標準研制的重要參考。學科素養(yǎng)模型不僅僅是基于教育理論來建構的，還要經過全國范圍內的測評進行層層修正，信息技術的發(fā)展以及教育大數據的應用為全方位的測評提供了新視角，為生成本土的科學素養(yǎng)模型提高中國科學教育理論的話語權提供了技術支持。

3.基于學科素養(yǎng)設計課程應該成為科學教育的主要追求?？茖W教育以提高人的科學素養(yǎng)為最終目標[13]1-7，而學科素養(yǎng)是融知識能力與情感態(tài)度和個人品質為一體的統(tǒng)整性素養(yǎng)，是學生可以通過學習獲得的能力的綜合體，學科素養(yǎng)的可教可學性為課程設計提供了理論支持。學科素養(yǎng)不僅是課程目標，還為目標的達成提供了可行路徑，因此基于學科素養(yǎng)設計課程成為國際科學教育的主要趨勢。基于學科素養(yǎng)進行課程設計不僅要宏觀把握課程結構，明確所要達成素養(yǎng)的組成要素，還要了解素養(yǎng)之間的層次分級，從這種課程目標的轉向中讓學生不僅獲得學科的知識和技能，更能獲得對學科進行融合以便在日益復雜情景下解決問題的能力。