摘要： 新世紀以來的課程改革開啟不久，曾有“重構教材內容： 新課程教學設計的起點”的言論。在課程改革進入以核心素養(yǎng)為導向的新階段，基于培育學科核心素養(yǎng)離不開知識的載體作用、科學知識的教學應該簡要重演其生產(chǎn)過程等認識，并考察組織學生經(jīng)歷科學知識再生產(chǎn)過程以提升科學素養(yǎng)的實踐積累可以發(fā)現(xiàn)，重構課程內容是培育學科核心素養(yǎng)的重要路徑。進行課程內容的重構有任務、模塊、版本、學科等不同層面，對應情境真實、知識系統(tǒng)、程序優(yōu)化和素養(yǎng)綜合等基本原則。

關鍵詞： 重構課程內容; 學科核心素養(yǎng); 科學知識再生產(chǎn)

文章編號： 10056629（2022）07000305

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

新世紀以來的課程改革開啟不久，基于課程標準的教學取向、“一綱多本”的教材政策以及高中化學的教學實踐，曾有“重構教材內容： 新課程教學設計的起點”的言論[1]。在課程改革進入以核心素養(yǎng)為導向的新階段，縱觀核心素養(yǎng)有關內涵界定中的指向、科學知識的教學與其生產(chǎn)過程之間關系的啟示以及近年來課程教學改革的實踐積累可以發(fā)現(xiàn)，重構課程內容是培育學科核心素養(yǎng)的重要路徑。

1 培育學科核心素養(yǎng)離不開知識的載體作用

全面界定一個概念的內涵，通常需要涉及為什么、是什么和怎么樣等基本問題，從而明確目的、內容與路徑。如“教學即研究”的目的、內容與路徑，指向為教與學而研究、對教與學做研究和在教與學中研究。早在2014年，《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》就明確指出，以核心素養(yǎng)為導向的課程改革，其目的是為了“落實立德樹人根本任務”，培養(yǎng)“全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人”，并且將核心素養(yǎng)的具體內容界定為“適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力”[2]。之后，在“普通高中課程方案及各科課程標準（2017年版2020年修訂）”中修訂為“正確價值觀、必備品格和關鍵能力”[3]。

關于核心素養(yǎng)內涵的界定，在世界經(jīng)濟合作與發(fā)展組織等的核心素養(yǎng)框架中有不同的觀點，張華教授在綜合這些觀點的基礎上認為，核心素養(yǎng)“是人適應信息時代和知識社會的需要，解決復雜問題和適應不可預測情境的高級能力與人性能力”[4]。其中“解決復雜問題”和“適應不可預測情境”的兩個關鍵詞，為核心素養(yǎng)的培育路徑指明了方向。培育核心素養(yǎng)，應該以蘊含多種復雜問題的真實情境為載體，讓學生針對其中有意義的學習任務，開展實踐、反思、質疑、討論等系列活動，學會整合并運用已有知識與經(jīng)驗，分析解決情境中各種陌生而又復雜的問題，實現(xiàn)“解決復雜問題和適應不可預測情境”等高階能力的不斷提升，從而滿足“適應終身發(fā)展和社會發(fā)展”的需要。

基礎教育課程改革從“雙基”到三維目標再到核心素養(yǎng)的演進，通常被表述為是一種發(fā)展和超越。關于“有了核心素養(yǎng)是否就不再需要三維目標”的疑問，答案是否定的。因為素養(yǎng)是知識、技能和態(tài)度的內化狀態(tài)與水平。所以，張華教授在用“解決復雜問題”和“適應不可預測情境”等關鍵詞界定核心素養(yǎng)時就曾指出，“素養(yǎng)不是知識，知識的積累并不必然帶來素養(yǎng)的發(fā)展”，僵化、凝固的知識觀以及灌輸、訓練的傳授方式，甚至可能在知識積累的同時導致素養(yǎng)的衰減和泯滅。但“素養(yǎng)離不開知識，沒有知識，素養(yǎng)就是無源之水、無本之木”。摒棄知識是“客觀真理”或“固定事實”的偏見，使其成為探究的對象和使用的資源，讓學生運用已有知識資源，在分析解決問題的過程中探究新的知識，就能獲得知識的創(chuàng)新和素養(yǎng)的提升，從而使學習知識的過程能成為素養(yǎng)發(fā)展的過程。

2 科學知識的教學應該簡要重演其生產(chǎn)過程

由于核心素養(yǎng)的培育離不開相應知識的載體作用，因此知識必然是課程內容的主體。課程內容中的知識體系是課程專家根據(jù)學科發(fā)展情況和學生接受能力，從整個學科體系中精心選擇并按一定邏輯順序進行組織而形成的。包括課程內容在內的整個學科體系中的所有知識，其產(chǎn)生與發(fā)展都源自人類的社會實踐活動。

化學是一門既年輕又古老的學科，直到19世紀形成“原子分子論學說”并用于研究化學，才逐漸從自然科學中分化出來，真正成為獨立的學科。其實，從人類學會使用火就開始了最早的化學實踐活動，只是由于相當長的時間里，人類對物質變化的認識主要依賴于猜想和偶然的經(jīng)驗，而缺乏系統(tǒng)的思維和科學的方法。所以，早期的化學知識散落在人類的社會實踐經(jīng)驗之中。

一般認為清朝同治年間（19世紀60年代），設立同文館翻譯化學書，是近代化學傳入我國的開始[5]。然而，早在公元2世紀，魏伯陽所著的《周易參同契》，被認為是道教最早系統(tǒng)論述煉丹的經(jīng)籍，其中就收錄許多化學知識。包括金的性質，鉛汞齊等的制備，鉛、汞的某些化學反應，以及有關物質變化應遵循的定性和定量條件與規(guī)律，等等[6]?？梢?，科學知識在人類社會實踐活動中萌芽之后，總要經(jīng)歷一系列漫長的發(fā)展過程，才能從相對無序逐漸走向系統(tǒng)和完善。

科學知識的教學與其產(chǎn)生和發(fā)展過程存在明顯的差異?！爸泻偷味ā痹臼强茖W家基于實踐需要，在實際生產(chǎn)或科學研究中經(jīng)歷分析酸堿純度、探究酸堿反應計量關系以及通過各種手段提高實驗測量精確程度的過程，逐漸從定性分析走向定量分析，前后包括產(chǎn)生、發(fā)展、完善、拓展等多個階段，以及從“純度”的粗糙測定到精確“滴定”方法的廣泛應用、從天然植物汁液指示劑的偶然發(fā)現(xiàn)到滴定指示劑的多向合成與選擇、從“堿量計”滴定管的最初形態(tài)到通用精密微量滴定管的發(fā)明與推廣等相互交織、相互滲透、互相促進的幾個維度[7]。在課程標準的導向下，為了讓學生比較系統(tǒng)地獲得“中和滴定”的知識與技能，同時凸顯知識的抽象性、邏輯性、精確性和應用性，高中化學教科書則按“概念→原理→操作（儀器使用、終點判斷、數(shù)據(jù)處理）→應用”的順序進行編排。

將人類積累的有關科學知識傳授給學生，或者是組織學生學習科學知識的過程，實際是科學知識的再生產(chǎn)過程?？茖W知識的再生產(chǎn)理論認為，科學知識的教學只有重演與其生產(chǎn)相似的過程，才能使學生獲得知識并形成相應素養(yǎng)。但是由于科學知識的再生產(chǎn)過程與其生產(chǎn)過程之間存在目的、情境等方面的明顯差異，科學知識的教學過程對其生產(chǎn)過程的重演只能是簡要而不能完全重復，要根據(jù)教學需要和學生實際進行加工改造，讓學生在親歷適合自己的實踐探索中，構建和完善自己的認知結構。一要借助真實情境，讓學生從中捕捉與任務相關的現(xiàn)象，再通過思維加工獲得相應的知識;二要注重教學效率，讓學生在學校教育的有限時間內，獲得相對系統(tǒng)和結構化的知識;三要加強學科聯(lián)系，讓學生在掌握自身學科知識的同時，實現(xiàn)相關學科知識與素養(yǎng)的融合發(fā)展。

3 科學知識再生產(chǎn)過程中內容重構的基本原則

科學知識的教學摘要重演其生產(chǎn)過程，經(jīng)常需要通過對課程內容的適度重構來實現(xiàn)?？疾旖M織學生經(jīng)歷科學知識再生產(chǎn)過程以提升學科素養(yǎng)的實踐積累可以發(fā)現(xiàn)，進行課程內容的重構有任務、模塊、版本、學科等不同層面，對應情境真實、知識系統(tǒng)、程序優(yōu)化和素養(yǎng)綜合等基本原則。

3.1 任務之間： 基于情境真實

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）在細化必修和選擇性必修等課程內容時，首先將課程或課程模塊劃分為若干主題，然后在每個主題下給出相應的內容要求。根據(jù)“課程標準”對必修課程“主題2： 常見的無機物及其應用”的要求，“鈉”有物理性質和化學性質等學習任務。鈉的化學性質特別活潑，即使保存在煤油中以隔絕空氣，還是會與煤油中溶有的少量氧氣等物質發(fā)生反應，而且產(chǎn)物附著在表面掩蓋其真實面目，不便觀察銀白色的金屬光澤。如要探究鈉的熔點和密度等物理性質，直接觀察更是無法獲取有效信息，而在探究鈉與水反應的化學性質實驗中，捕捉與熔點和密度對應的現(xiàn)象真是“得來全不費工夫”。此時，教師應該基于情境真實原則，融合相應學習任務，促進學生綜合分析和解決問題能力的同步提升。

人教版教科書對“鈉”的有關內容，就基于真實情境中“共生”的現(xiàn)象，將物理性質和化學性質進行融合編排。如“用鑷子取一小塊鈉，用濾紙吸干表面的煤油后，用刀切去一端的外皮，觀察鈉的光澤和顏色，并注意新切開的鈉的表面所發(fā)生的變化”，不僅涉及鈉的硬度、光澤、顏色等物理性質，也涉及鈉在空氣中容易被氧氣氧化的化學性質。關于鈉與水的反應，教科書建議在進行鈉與滴有酚酞溶液的水反應的實驗過程中，“從鈉在水中的位置、鈉的形狀的變化、溶液顏色的變化等方面觀察和描述實驗現(xiàn)象”，并將分析實驗現(xiàn)象所形成的結論填入相應的表格。表格預留5個空行，是因為中學化學教學習慣將鈉與水反應的現(xiàn)象描述為“浮、熔、游、嘶、紅”5個方面，“浮、熔”對應密度小、熔點低的物理性質和反應放熱的化學性質，“游、嘶、紅”對應與水反應生成氫氣和氫氧化鈉的化學性質。

對于教科書中分開編寫的內容，教學中也可以基于情境真實的原則進行重構。如關于“氨和銨鹽”，教科書通常按照“氨→銨鹽→銨根離子的檢驗和氨的制備”的順序編寫。其實，銨鹽除了是農(nóng)業(yè)上常用的化肥以外，碳酸氫銨還用作餅干等食品的添加劑，那么碳酸氫銨在其中的作用是什么？取兩只小燒杯，分別加入三藥匙面粉、8mL水，再向其中一只燒杯中加入一藥匙碳酸氫銨固體，分別攪拌均勻，一起放入微波爐中加熱20s，取出，對比觀察，可以“看出”碳酸氫銨的作用是膨松劑，并能“聞到”反應原理是分解產(chǎn)生氨等氣體。那么碳酸氫銨為什么不用作面包、蛋糕以及饅頭的膨松劑呢……這樣，從生活中的食品添加劑碳酸氫銨入手，融“氨的性質”于“銨鹽的性質”之中，融“物理性質”于“化學性質”之中，融“氨的制備”于“應用提升”之中，在銨鹽的性質探究結束之時，氨的性質與制備等知識也就“躍然紙上”[8]。

3.2 模塊之間： 基于知識系統(tǒng)

“課程標準”在劃分必修、選擇性必修等課程類型和模塊時，雖然對知識的邏輯關系和學生的認知能力有充分的考慮，但總難免在不同類型課程和模塊之間留下“隔膜”，而在一定程度上影響學生對學科知識結構的整體把握。如對于必修課程中“主題2： 常見的無機物及其應用”的知識，可以用“主題3： 物質結構基礎與化學反應規(guī)律”的知識進行解釋，但更多能幫助理解的原理與規(guī)律要留到選擇性必修課程中學習，而必修課程中“主題4： 簡單的有機化合物及其應用”的知識還會在后續(xù)的選擇性必修課程中進一步展開。所以，在按“課程標準”建議的學習路徑組織教學的過程中，要基于知識系統(tǒng)的原則采取相應的融合和重組策略，幫助學生形成良好的認知結構，以便在解決相關實際問題時能準確提取和運用所需要的知識。

在高中化學必修和選擇性必修課程之間，有些知識呈直接的遞進關系。如從必修課程“主題3： 物質結構基礎與化學反應規(guī)律”到與“化學反應規(guī)律”對應的選擇性必修課程“模塊1： 化學反應原理”，或到與“物質結構基礎”對應的選擇性必修課程“模塊2： 物質結構與性質”，從必修課程“主題4： 簡單的有機化合物及其應用”到選擇性必修課程“模塊3： 有機化學基礎”。對于這樣的情況，首先要準確把握必修課程和選擇性必修課程的分層要求和遞進關系，在必修課程中幫助學生形成初步認識，然后在選擇性必修相關模塊中建構起相對完整的知識體系，以處理好“前導知識對后續(xù)知識鋪墊”和“后續(xù)知識與前導知識融合”的關系，實現(xiàn)“必修課程不超標，前后銜接一體化”的教學效果。

在高中化學課程體系中，元素化合物知識處于非常重要的地位，不僅能為學生提供許多與生產(chǎn)生活相關的重要物質與性質的事實，而且還是學生在體驗科學探究過程的同時形成學科觀念、科學思維和科學態(tài)度的重要載體。然而元素化合物知識只安排在必修課程中的“主題2： 常見的無機物及其應用”，在進入選擇性必修課程“模塊1： 化學反應原理”和“模塊2： 物質結構與性質”之后，模塊內容分別按各自的知識體系安排，有關的元素及其化合物知識只是說明相關原理和規(guī)律的例子。如在必修課程中，氨“容易液化，極易溶于水，能與酸反應生成銨鹽”等性質，無法“依托”有關選擇性必修課程的知識進行理解，到“模塊2： 物質結構與性質”時，又只能按照該模塊知識的邏輯結構，分別在涉及原子結構、雜化軌道理論、氫鍵、配位鍵等知識時局部體會氨的結構與性質的關系，使物質知識“零散、無序和碎片化”的特征表現(xiàn)得“淋漓盡致”。類似這樣的情況，一定要抓住高考復習等教學機會，針對具體物質全面融合其結構與性質的知識，讓學生真正建立起物質結構與性質的對應關系。

3.3 版本之間： 基于程序優(yōu)化

新世紀以來，我國教科書實施“一綱多本”的政策。關于“電解原理及其應用”，根據(jù)“課程標準”中的內容要求和情境素材，不同版本的教科書采取不同的設計。引入概念部分，人教版用的是電解氯化銅溶液實驗，蘇教版和魯科版則都以工業(yè)電解熔融氯化鈉為例。表面上看，氯化銅溶液中除了溶質電離產(chǎn)生的銅離子和氯離子以外，還有溶劑水電離產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子，而熔融氯化鈉中只有鈉離子和氯離子，這樣電解熔融氯化鈉的情況相對簡單，更容易揭示電解的基本原理。事實上，工業(yè)生產(chǎn)用電解熔融鹽的方法制取金屬鈉時，原料是氯化鈉和氯化鈣的混合鹽，其中除了鈉離子和氯離子以外還含有鈣離子，只是鈉離子較鈣離子優(yōu)先得到電子，就像氯化銅溶液中的銅離子和氯離子優(yōu)先氫離子和氫氧根離子放電一樣。摻入氯化鈣的目的是降低電解質的熔點防止鈉的揮發(fā)，同時使熔融混合物的密度增大，讓金屬鈉浮在熔鹽的液面上[9]。面對不同版本教科書的多樣設計，教師應該基于程序優(yōu)化的原則，使自己成為最重要的課程資源。

從基于實驗及其現(xiàn)象的探究教學來看，人教版教科書中的電解氯化銅溶液實驗，操作簡單，現(xiàn)象明顯，而且溶液中的銅離子和氯離子與產(chǎn)物銅和氯氣完全對應，在根據(jù)電解氯化銅溶液實驗現(xiàn)象引出電解概念，并且認識到電解的儲能作用之后，提醒學生體系中還存在溶劑水電離產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子，就能自然引出離子放電順序的問題。而從蘇教版和魯科版教科書中的電解熔融氯化鈉來看，雖然“電解熔融氯化鈉的實驗具有較高的教學價值，但由于實驗要求太高在教學實踐中難以實做”，劉亞俊等老師在進行電解熔融氯化鈉演示實驗設計的探索過程中，就遇到耐高溫的反應容器石英管需要定制價格較高，噴燈加熱才能融化氯化鈉但又會引燃電解產(chǎn)物鈉，為降低氯化鈉熔點還是需要加入一定量的氯化鈣而不可回避鈣離子的存在等一系列問題[10]。

在對比和選擇不同版本教科書中的有關設計，并引進化工生產(chǎn)中的一些真實文獻，可以將“電解原理及其應用”的教學程序按表1進行重構，引導學生在通過實驗獲取真實現(xiàn)象的基礎上認識電解原理與儲能作用，并在利用電解原理解決相關實際問題的同時，了解影響電解的主要因素，全面認識電解原理及其社會應用價值。

3.4 學科之間： 基于素養(yǎng)綜合

項目學習是將具有明確目標且相對獨立的某一學習任務交給學生，讓學生在教師指導下自主開展信息收集、方案設計與實施、結果評價等系列活動來研究和解決有關問題，最終達成教學目標的教學方式。通過項目學習方案的實施，學生可以了解并把握整個過程以及每一環(huán)節(jié)的基本要求，從而實現(xiàn)核心素養(yǎng)目標的達成。吳俊明教授認為，在單元教學中嵌套項目學習是新階段我國基礎教育化學課程形式的發(fā)展走向[11]。目前，項目學習在學科實踐的基礎上，已經(jīng)基于素養(yǎng)綜合的原則逐漸走向學科之間的融合。

在高中課程體系中，同屬科學教育領域的物理、化學、生物學等學科，都以“物”為研究對象，雖然研究的角度各有不同，也導致學科核心素養(yǎng)的成分和涵義存在一定的差異，但都可以統(tǒng)一為學科內的學科觀念、領域內的科學思維與科學探究、跨領域的社會責任等四個方面（如表2所示）。物理、化學、生物學等學科的相通性，為科學教育領域的跨學科項目學習提供了有利條件。有實踐表明，融合科學領域課程內容的項目學習對學生科學概念建構與學業(yè)成績提高都有顯著的積極影響，美國為在科學教育領域落實《新一代科學教育標準》理念，出版多套與之匹配的科學課程項目學習教材，以促進科學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展[12]。我國的高中物理課程標準，也“倡導基于項目的學習或整合學習等方法，促進學生基于真實情境下學科和跨學科問題解決能力的發(fā)展”。

融合科學教育領域內容的項目學習案例的開發(fā)，可以用一個大概念融合多個不同學科的相關內容，如“能量”大概念關涉物理、化學、生物學等學科的能源與能量形式、能量轉移和轉化、能量守恒定律等核心概念[13];也可以是一個融合物理、化學、生物學三科或其中任意兩科的具體項目，如“面膜加熱貼的制作”等屬于物理、化學、生物學三科的融合，“綠色陽光——自動灌溉”等屬于物理與生物學的融合，“不同pH對消毒液殺菌效果的影響”等屬于化學與生物學的融合[14]。案例開發(fā)還要注意項目與課程標準的緊密結合，并契合學生的實際，指向學生個性的發(fā)展或學生社會性的生成，讓學生在不斷探索與解決問題的過程中，深入學習、了解和應用相關概念與原理知識，發(fā)展設計能力、執(zhí)行能力和反思能力，培養(yǎng)社會性維度的合作交往與責任擔當?shù)染衿焚|，從而使學生的核心素養(yǎng)獲得綜合發(fā)展。

綜上所述，重構課程內容是培育學科核心素養(yǎng)的重要路徑，是在課程改革不斷走向深入的過程中對“怎么教（學）”基本問題所做出的時代應答，其中在任務、模塊、版本、學科等不同層面，有情境真實、知識系統(tǒng)、程序優(yōu)化和素養(yǎng)綜合等基本原則。其實，從不同角度進行考察，學科核心素養(yǎng)的培育還有其他多樣路徑。如： 從學生學習的角度，“深度學習是培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)的教學路徑”[15];從教師教學的角度，“‘教學即研究能保障學科核心素養(yǎng)在課堂教學中的落地”[16];等等。總之，在長期以來的課程教學改革實踐中，蘊藏著廣大教師在培育學科核心素養(yǎng)促進學生全面發(fā)展等方面的無窮智慧。

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