科學(xué)實踐：“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的意蘊

黃恭福 鄒海龍

摘要： 認(rèn)為“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)內(nèi)涵與目標(biāo)聚焦“科學(xué)實踐”

是促進(jìn)學(xué)生應(yīng)然的化學(xué)學(xué)科知識、思想觀念轉(zhuǎn)化為實然核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。

基于學(xué)科理解從哲學(xué)、具身認(rèn)知、知識觀和國際理科教育思想發(fā)展視角闡釋了科學(xué)實踐的學(xué)科價值和育人價值，提出化學(xué)新課程教學(xué)應(yīng)堅持科學(xué)實踐取向。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)探究與創(chuàng)新意識; 科學(xué)實踐; 學(xué)科本質(zhì)

文章編號： 10056629（2020）10000306

中圖分類號： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版，2020年修訂）》（以下簡稱新課標(biāo)）基于學(xué)科本質(zhì)凝練的學(xué)科核心素養(yǎng)不僅表明了其構(gòu)成成分，還從哲學(xué)層面揭示了學(xué)科核心素養(yǎng)“實踐—認(rèn)識—再實踐（應(yīng)用）”的認(rèn)知邏輯[1]?！翱茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)聚焦“科學(xué)實踐”是促進(jìn)學(xué)生應(yīng)然的化學(xué)學(xué)科知識、思想觀念轉(zhuǎn)化為實然核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。本文從課標(biāo)理解、科學(xué)哲學(xué)、認(rèn)知理論及知識觀視角等對“科學(xué)實踐”進(jìn)行闡釋以增進(jìn)化學(xué)學(xué)科理解。

1 科學(xué)實踐本質(zhì)的課標(biāo)理解

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)從科學(xué)思維、科學(xué)實踐、科學(xué)價值取向具體體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的學(xué)科價值、整體育人價值和功能?！翱茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識”是對化學(xué)“科學(xué)實踐”的表征，也從實踐層面激勵學(xué)生勇于創(chuàng)新[2]，新課標(biāo)從四個方面闡釋了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的本質(zhì)。

1.1 科學(xué)探究與創(chuàng)新融于科學(xué)實踐

科學(xué)探究是在創(chuàng)造動機(jī)與興趣的引導(dǎo)下，采用探究的實踐形式獲取證據(jù)，在體驗豐富創(chuàng)造情感的過程中發(fā)展對客觀事實和現(xiàn)象合理解釋的學(xué)科高級能力，其本質(zhì)就是實踐創(chuàng)新。根據(jù)認(rèn)識論觀點，科學(xué)探究是“感性認(rèn)識理性認(rèn)識實踐”循環(huán)往復(fù)、螺旋上升的過程，每個階段間都有認(rèn)識的飛躍，其本質(zhì)就是創(chuàng)新[3]。根據(jù)問題解決的觀點，科學(xué)探究是一個始于問題、終于問題的過程，問題是探究得以產(chǎn)生的前提和核心，探究的實質(zhì)就是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，其認(rèn)知的心理機(jī)制就是創(chuàng)新，是基于問題解決實踐活動的實踐創(chuàng)新。

化學(xué)科學(xué)探究的主要內(nèi)容和途徑是實驗，無論是從實驗研究的對象、過程還是結(jié)果分析，創(chuàng)新都是化學(xué)科學(xué)探究的本質(zhì)特征，化學(xué)科學(xué)探究最能體現(xiàn)和發(fā)展人的創(chuàng)新精神和實踐能力[4]。探究與創(chuàng)新正如硬幣（科學(xué)探究）的兩面而融于科學(xué)實踐中。

1.2 聚焦科學(xué)探究“大概念”的核心認(rèn)識

新課標(biāo)對科學(xué)探究“大概念”提煉了三方面的核心認(rèn)識： 首先是認(rèn)識到科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實踐活動，揭示了科學(xué)探究的實踐活動本質(zhì)和功能;其次是科學(xué)探究過程包括提出問題和假設(shè)、設(shè)計方案、實施實驗、獲取證據(jù)、分析解釋和建構(gòu)模型、形成結(jié)論及交流評價等，從本體論界定了科學(xué)探究的核心要素和邏輯構(gòu)成;第三是理解從問題和假設(shè)出發(fā)確定研究目的、依據(jù)研究目的設(shè)計方案、基于證據(jù)進(jìn)行分析和推理等對科學(xué)探究的重要性，既從科學(xué)探究方法論角度予以闡述，同時也表明了實現(xiàn)科學(xué)探究學(xué)科價值和育人價值的具體路徑等。

1.3 揭示實驗探究活動的內(nèi)涵和獨特價值

通過實驗探究活動可以引導(dǎo)學(xué)生拓寬認(rèn)識視角和認(rèn)識思路，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)。新課標(biāo)將一般科學(xué)探究能力與具體化學(xué)實驗活動相融合，將化學(xué)實驗探究能力的內(nèi)涵劃分為“基本認(rèn)識、基本技能和基本經(jīng)驗”;提煉實驗探究的獨特價值在于激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣、創(chuàng)設(shè)生動教學(xué)情境、啟迪科學(xué)思維、訓(xùn)練科學(xué)方法等學(xué)科價值和育人價值[5]。

1.4 強(qiáng)調(diào)科學(xué)實踐的社會性活動

學(xué)科實踐活動不僅關(guān)注個人敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學(xué)品格和科學(xué)精神，還關(guān)注學(xué)生善于與人合作的意識和能力，尤其強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究共同體的交流、溝通、協(xié)商與辯論等社會性活動對發(fā)展核心素養(yǎng)的重要作用。新課標(biāo)對科學(xué)實踐本質(zhì)的闡釋內(nèi)涵豐富、表征形式多樣，涉及探究與創(chuàng)新關(guān)系、科學(xué)探究大概念表征、實驗探究內(nèi)涵和獨特價值刻畫以及科學(xué)實踐的社會性活動等[6]。

2 科學(xué)實踐的哲學(xué)理解視角

古希臘哲學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)和科學(xué)教育思想發(fā)展之源，其身心二元論哲學(xué)思想歷經(jīng)古風(fēng)、古典時代延續(xù)到“文藝復(fù)興”及近現(xiàn)代相當(dāng)長的一段時期，對傳統(tǒng)科學(xué)和科學(xué)教育思想產(chǎn)生了很大影響?？茖W(xué)實踐是科學(xué)勞動者有目的地使用科學(xué)工具，作用于科學(xué)對象，即主觀見之于客觀的能動的現(xiàn)實活動。科學(xué)實踐主體在大多先賢們看來就是大腦的心智功能，而與身體和實踐活動無關(guān)，這種認(rèn)識傳統(tǒng)普遍表現(xiàn)為“觀察—思辨”的科學(xué)認(rèn)識論，無論是泰勒斯提出的“水是萬物的本源”還是德謨克利特的“原子論”等，都是建基于“思辨”而非科學(xué)實驗。

“觀察—思辨”的科學(xué)認(rèn)識論是“身心分離”的二元論哲學(xué)思想在科學(xué)研究領(lǐng)域的具體表征。希臘三賢之首的蘇格拉底認(rèn)為： 死亡是靈魂和肉體的分離，身體的死亡可以讓人獲得本真的善，身體是靈魂得以凈化自由的絆腳石[7]。其弟子柏拉圖繼承并發(fā)展了身心二元論思想： 身體是虛幻無意義的存在，是心靈的藩籬和墓場，它阻礙了心靈對智慧的追求[8]。近代科學(xué)始祖——笛卡爾延續(xù)了柏拉圖“二元論”哲學(xué)思想，他認(rèn)為： 心靈和身體是相互獨立、毫無關(guān)聯(lián)的兩個實體，所以存在主客、身心的二元世界[9]。普遍重視科學(xué)實踐地位的科學(xué)家應(yīng)歸功于“現(xiàn)代科學(xué)之父”的伽利略。他繼承并發(fā)展了古希臘阿基米德的科學(xué)實踐方法，明確提出“觀察—實驗”的科學(xué)實踐路徑和“實驗是知識的唯一源泉”的科學(xué)思想?；瘜W(xué)學(xué)科的“觀察—實驗”認(rèn)識傳統(tǒng)則以波義耳的定性實驗理論和拉瓦錫的定量實驗理論研究為肇始。

反思科學(xué)教育觀念，其植根于“身心、主客、心物”的二元論哲學(xué)觀，從根本上阻隔了“科學(xué)實踐”主體以“實踐”方式發(fā)展心智和認(rèn)知能力的通道。傳統(tǒng)認(rèn)知科學(xué)的“認(rèn)知主義”和“聯(lián)結(jié)主義”都只將人的認(rèn)知活動視為人腦獨立的抽象符號運算過程，身體只是消極被動接受和投影各種外部信息[10]，完全忽視了對學(xué)習(xí)主體的學(xué)習(xí)活動（實踐）設(shè)計，外顯為在學(xué)科教學(xué)中忽視甚至拒絕學(xué)生主觀能動性和學(xué)習(xí)主體性的發(fā)揮，忽視“情境、實踐”在學(xué)習(xí)中的重要作用，把學(xué)生簡單作為接受知識的“容器”或是可以任意填涂的“白板”。

對科學(xué)哲學(xué)的核心問題“實踐與理論”的關(guān)系而言，傳統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)認(rèn)為科學(xué)理論優(yōu)先于科學(xué)實踐，理論對實踐有決定性的支配作用，實踐只能為理論服務(wù)。新興的科學(xué)實踐哲學(xué)在批判“理論優(yōu)位”的同時，提出以“科學(xué)實踐”為核心，對理論與實踐的關(guān)系進(jìn)行了重構(gòu)[11]。

科學(xué)實踐哲學(xué)明確提出實踐第一（即“實踐優(yōu)位”），科學(xué)概念和科學(xué)理論只有作為更廣泛的社會實踐和物質(zhì)實踐的組成部分才是可以理解的，科學(xué)實踐不僅具有物質(zhì)性和話語性，還突出表現(xiàn)了動態(tài)性和開放性[12]?？茖W(xué)實踐的哲學(xué)功能投射到學(xué)科教育中的學(xué)習(xí)行為表征就是： 活動與探究、交流與討論、生成和建構(gòu)等。這也為我們理解“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的“科學(xué)實踐”本質(zhì)提供了哲學(xué)方法論支撐。

正是由于“科學(xué)實踐”對于世界觀與方法論形成的重要意義以及對科學(xué)教育思想的方向性影響，無論是經(jīng)典哲學(xué)還是科學(xué)哲學(xué)研究都是無法避開對科學(xué)實踐這一關(guān)鍵的本原問題的關(guān)注，這也從另一個角度詮釋了科學(xué)實踐之于科學(xué)學(xué)習(xí)的重要地位和功能。

3 具身認(rèn)知理論下的科學(xué)實踐

“科學(xué)實踐”在學(xué)科教學(xué)活動中具體表現(xiàn)為“學(xué)科實踐”，二元論哲學(xué)指導(dǎo)下的傳統(tǒng)認(rèn)知科學(xué)強(qiáng)調(diào)符號和表征，強(qiáng)調(diào)內(nèi)部的心理機(jī)制過程而忽視學(xué)生的學(xué)科實踐和身心聯(lián)系，在教學(xué)實踐中逐漸顯露出學(xué)習(xí)主體興趣降低、動機(jī)弱化，效率低下等各種弊端。

具身認(rèn)知理論（Embodied Cognition Theory）研究認(rèn)為： 大腦并不能獨立完成高級認(rèn)知功能，需要通過身體與外部世界互動促進(jìn)對高級認(rèn)知過程的理解。認(rèn)知是一個特殊、具體身體的認(rèn)知，是大腦、身體和環(huán)境相互作用產(chǎn)生的認(rèn)知。學(xué)習(xí)過程不僅是大腦進(jìn)行符號加工的過程，也是大腦與身體以及身體的構(gòu)造、功能、感覺運動系統(tǒng)交織在一起的過程，這一過程就表現(xiàn)為學(xué)科實踐活動。具身認(rèn)知理論指出： 心智、大腦、身體是一種嵌入式關(guān)系，即心智嵌入大腦中，大腦嵌入身體中，身體嵌入環(huán)境中，也就是說環(huán)境、身體、大腦是認(rèn)知系統(tǒng)的組成部分，共同決定了認(rèn)知方式身心合一的實踐本質(zhì)[13]。

具身認(rèn)知即使在動物本能的實踐活動中也具有理論指導(dǎo)的強(qiáng)大生命力。如蝙蝠在環(huán)境中依靠回聲定位規(guī)劃運動路線避讓障礙物，其本能的認(rèn)知特點就是基于蝙蝠的身體構(gòu)造和功能;蜜蜂可以利用太陽偏振光導(dǎo)航，并在飛行時腹部收縮分泌香氣形成“香氣走廊”找到蜂巢。不同動物的這些不同本能和特殊能力與自身的身體構(gòu)造和功能高度相關(guān)和一致，簡單換成人類的身體經(jīng)由人類的大腦心智是永遠(yuǎn)無法實現(xiàn)“偏振導(dǎo)航”和“香氣找路”的，這更進(jìn)一步體現(xiàn)了具身認(rèn)知理論的精髓，即身體、心智必需統(tǒng)一在實踐活動的具體環(huán)境中。化學(xué)是以科學(xué)實踐為基礎(chǔ)起源發(fā)展的學(xué)科，其研究和學(xué)習(xí)過程都必需讓“身心”置于本原性的“實踐”現(xiàn)場，才能真正形成深刻的學(xué)科理解，否則就可能陷入“觀察—思辨”的認(rèn)知泥潭。

例如，初中生學(xué)習(xí)實驗室制取氧氣，如果不讓學(xué)生的身體“沉浸”在具體的實驗操作中親自動手動腦，感覺知覺，反思體驗，而是采取“講實驗、畫實驗”的方式，學(xué)生就不會產(chǎn)生水槽中的水變成紫色的“好奇”，做完實驗的手出現(xiàn)棕色斑點的那種“擔(dān)憂”，也就沒有用黃瓜汁液洗去手上斑點的那種“愉悅”。再如，不讓學(xué)生親身經(jīng)歷氯化鈉固體溶于水的實驗就無法體會到固體溶解“居然”有氣泡冒出的那種“驚訝”;學(xué)生沒有做稀硫酸與鐵片反應(yīng)的實驗也不可能會“意外發(fā)現(xiàn)”其速率要比與同濃度稀鹽酸反應(yīng)慢很多等。這些“科學(xué)實踐”主體的“好奇、擔(dān)憂、愉悅、驚訝”只有在具體真實的“實踐”環(huán)境中才能產(chǎn)生，也才會對實踐主體的認(rèn)知方式、過程和結(jié)果產(chǎn)生重要的影響，繼而影響到學(xué)生認(rèn)知能力和核心素養(yǎng)的形成。

可見，學(xué)生不親身經(jīng)歷大量真實的實驗（學(xué)科實踐），就無法體會到化學(xué)實驗中出現(xiàn)與教材描述不同的“異常”現(xiàn)象是“正?！钡模霈F(xiàn)“正?！钡膶嶒灛F(xiàn)象是要“嚴(yán)格控制條件”的化學(xué)學(xué)科觀念。不如此，學(xué)生是無法真正形成只屬于自己身體能理解的實驗技能，也無法形成深刻的學(xué)科思維?！翱茖W(xué)實踐”的學(xué)習(xí)本質(zhì)要求學(xué)習(xí)者“提供”自己的身體和全部的感官，“沉浸”在具體的學(xué)習(xí)環(huán)境中，促使學(xué)習(xí)者的感知覺、情感意志、心智功能一起協(xié)調(diào)配合，進(jìn)而完成只有學(xué)習(xí)者本人身體能領(lǐng)會的“獨一無二”的學(xué)習(xí)體驗，形成“獨一無二”不可復(fù)制的學(xué)習(xí)結(jié)果。從這個意義而言，“科學(xué)實踐”對發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)是不可或缺、無可替代的，更是“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的本質(zhì)意蘊。

4 知識觀視角下的科學(xué)實踐

4.1 基于知識觀轉(zhuǎn)變視角的科學(xué)實踐

我國自2001年啟動的新課程改革大致可以劃分為兩個階段： 2001～2014年為第一階段，旨在構(gòu)建我國素質(zhì)教育課程體系;2015年以后為第二階段，旨在構(gòu)建我國信息時代的課程體系，并確立了以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)的課程改革方向[14]。課程改革第一階段的根本任務(wù)是基礎(chǔ)教育價值觀的根本轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)由“工具主義”的應(yīng)試教育觀轉(zhuǎn)向“人本主義”的素質(zhì)教育觀，第二階段是基礎(chǔ)教育“知識論轉(zhuǎn)向”階段，即由“事實本位的學(xué)科知識觀”轉(zhuǎn)變?yōu)椤袄斫獗疚坏膶W(xué)科知識觀”[15]。

學(xué)科核心素養(yǎng)的本質(zhì)是個性化的學(xué)科理解與學(xué)科思維，發(fā)展的基本途徑是學(xué)習(xí)者的實踐活動。張華認(rèn)為： 知識的本質(zhì)是觀念，觀念的本質(zhì)是實踐，學(xué)科實踐是理解學(xué)科核心觀念的內(nèi)在要求，一切學(xué)科知識或觀念都是學(xué)科實踐要驗證的假設(shè)或指導(dǎo)學(xué)科實踐的手段[16]。離開學(xué)科觀念，學(xué)科實踐就是盲目的;脫離學(xué)科實踐，學(xué)科觀念就是空洞與虛妄的。學(xué)科觀念的形成要求在真實情境下通過學(xué)科思維解決關(guān)鍵問題得以實現(xiàn)，這一過程必然要求學(xué)生開展真實探究，解決真實問題，通過自己親身體驗，感悟知識產(chǎn)生發(fā)展的過程，形成對學(xué)科知識觀念及其思維方式和方法本原性和結(jié)構(gòu)化的理解。

如高中分散系知識的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生通過溶液、膠體、濁液性質(zhì)的實驗探究活動初步形成了“尺度與結(jié)構(gòu)”科學(xué)大概念的理解框架。學(xué)生探尋知識本原過程中可能還會產(chǎn)生如下疑問： 現(xiàn)實物質(zhì)世界基本上都是混合物，為何化學(xué)的研究對象主要是純凈物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化呢？混合物的組成、性質(zhì)及其表征形式也千差萬別，為何化學(xué)重點研究分散系這種混合物？分散系可有各種分散劑，為何重點研究水作為分散劑的微粒行為和宏觀性質(zhì)呢……學(xué)生對上述逼近學(xué)科本原問題的解釋只有通過學(xué)科實踐和學(xué)科思維才能從具體外顯的學(xué)科事實上升到抽象內(nèi)隱的學(xué)科思想。

化學(xué)教學(xué)實踐中，教師要超越傳統(tǒng)的“雙基論”，將知識和技能從靜態(tài)、孤立碎片化的“惰性知識”和“機(jī)械技能”轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)聯(lián)系的創(chuàng)造性、建構(gòu)性知識;從事實覆蓋型的知識體系轉(zhuǎn)變?yōu)槔斫獗疚换蛴^念為本的內(nèi)容體系，就必須堅持基于學(xué)科實踐的“學(xué)科理解”教學(xué)，堅持提煉學(xué)科大概念（Big Idea）和核心觀念，如吳俊明主張的化學(xué)教學(xué)中的化學(xué)思維、原子思維、分子思維、活性思維、綠色思維就是學(xué)科理解本位的知識觀的具體體現(xiàn)[17]。因此，知識觀轉(zhuǎn)變的視角，其本質(zhì)就是“實踐轉(zhuǎn)向”視角，是應(yīng)然要求“學(xué)科實踐”深度介入學(xué)科學(xué)習(xí)過程的教學(xué)訴求。

4.2 基于知識類型理論視角的科學(xué)實踐

20世紀(jì)50年代英國哲學(xué)家波蘭尼（M.Polanyi）提出的“焦點意識”和“附屬意識”理論[18]以及美國著名心理學(xué)家斯滕伯格（R.J.Sternberg）的“三元智力理論”[19]認(rèn)為，科學(xué)實踐活動既包含有“明確知識”，也有“緘默知識”的成分?！懊鞔_知識”具有理性、批判性等特點，可以通過言語傳授的方式獲得，能用語言、文字、符號、圖像等進(jìn)行表述和傳遞?！熬}默知識”具有“非理性、非意識、非言語、非公共性”特點，無法用語言、文字或符號進(jìn)行邏輯說明，也不能與不同人分享，只能通過學(xué)習(xí)者在實踐活動中親身體驗、經(jīng)歷和感悟形成，是學(xué)習(xí)者個人“說不清、道不明”的知識，是學(xué)習(xí)者個人才能理解的“私人知識（Private knowledge）”。這也正是“在游泳中才能學(xué)會游泳”的理論基礎(chǔ)，其與具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)“身體、心智和環(huán)境”融合于學(xué)習(xí)過程的主張是一致的。

在化學(xué)科學(xué)實踐活動中蘊含有大量的“緘默知識”，如對實驗異常現(xiàn)象的敏感、對實驗結(jié)果的直覺、實驗問題解決的頓悟等。這些“緘默知識”也是學(xué)生形成創(chuàng)新意識、發(fā)展創(chuàng)新能力的重要機(jī)制和途徑，也只能由學(xué)生親身參加實踐活動過程獲得而別無他法。

如高中化學(xué)苯酚和水的分離實驗，如果簡單以苯酚溶解性（微溶于水）、熔點數(shù)據(jù)（43℃，常溫下固體）進(jìn)行思辨，其結(jié)論是： 苯酚溶于水形成濁液可采用過濾方法分離苯酚和水。真實實驗顯示： 未溶于水的苯酚并不是以固體的形式析出而是以液體的形式與水分層，分離苯酚的水溶液只能分液。這種“異?！闭J(rèn)知結(jié)果只有在學(xué)科實踐活動中才能被揭示。

真實情境下的實踐活動又能多層面引發(fā)學(xué)生新的認(rèn)知沖突從而促使“緘默知識”的形成。例如對物質(zhì)熔點與溶解性關(guān)系的認(rèn)知沖突： 為什么43℃的固體會在常溫下會變?yōu)橐簯B(tài)？再如，真實情境實驗中學(xué)生個性化的感知覺導(dǎo)致的認(rèn)知沖突（如表1所示）。

表1顯示： 學(xué)生在真實情境中產(chǎn)生的認(rèn)知沖突依靠傳統(tǒng)的“語言”或“思辨”方法是無法產(chǎn)生的。學(xué)生在實踐活動中觀察到異?，F(xiàn)象的興奮、驚奇，在教室環(huán)境下聞到苯酚氣味的“快樂”或“厭惡”等情緒、情感體驗，也是緘默知識的組成成分。

學(xué)生在“緘默知識”的作用下，依據(jù)觀察體驗的實驗事實，通過反思質(zhì)疑可將學(xué)科學(xué)習(xí)逐步引向?qū)W科本原。如，常溫下不易溶于水的苯酚固體與水混合后轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘后w，是水的加入降低了該物質(zhì)的熔點嗎？加入水后是否是因為水分子削弱了苯酚分子間作用力從而使得苯酚轉(zhuǎn)化為液態(tài)？類比氯化鈉固體的溶解是否是因為水分子對氯化鈉固體結(jié)構(gòu)粒子產(chǎn)生影響，使得鈉離子和氯離子化學(xué)鍵削弱從而在水溶液體系內(nèi)自由移動，其本質(zhì)是否可以視為“水降低了氯化鈉固體的熔點呢”？如果這樣的反思成立，那么鈉離子和氯離子是否也會削弱水分子間的作用力從而“降低水的熔點”呢？學(xué)生產(chǎn)生的這些疑問和反思，恰恰又能激發(fā)新一輪科學(xué)實踐活動的開展，使得學(xué)科實踐活動在知識學(xué)習(xí)中呈現(xiàn)出“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”，并在不斷“實踐”和“追問”中深化對學(xué)科本質(zhì)的理解。

5 國際科學(xué)教育視角下的科學(xué)實踐

國際科學(xué)教育改革隨著對科學(xué)本質(zhì)觀的演進(jìn)而不斷深化，科學(xué)本質(zhì)觀經(jīng)歷了“科學(xué)作為知識”到“科學(xué)作為探究”，再到“科學(xué)作為實踐”的過程[20]。傳統(tǒng)的科學(xué)教育將科學(xué)作為知識或結(jié)論，20世紀(jì)80年代后國際科學(xué)教育普遍認(rèn)同將探究作為科學(xué)本質(zhì)，我國2001年、2011年版的義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)以及2003年實驗稿的高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)均以科學(xué)探究作為課程改革的突破口，1996年發(fā)布的《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》也明確提出了“作為探究的科學(xué)”。

然而，我國近年來以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力為主旨的化學(xué)課程改革以及國際理科教學(xué)在課堂實踐中都凸顯出一個共性問題，即師生對科學(xué)探究機(jī)械化理解導(dǎo)致科學(xué)探究被“異化”為固定化、步驟化的科學(xué)方法。美國2011年公布的《K12科學(xué)教育框架： 實踐、跨學(xué)科概念與核心概念》（以下簡稱《新框架》）將科學(xué)教育的首位關(guān)鍵詞由1996年《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中的“科學(xué)探究”更換為“科學(xué)實踐”。這一重大調(diào)整也更突顯了科學(xué)探究的實踐本質(zhì)。

《新框架》認(rèn)為，科學(xué)探究的實踐本質(zhì)是以用“動腦”驅(qū)動“動手”的理論性探究為主導(dǎo)的活動過程，同時又包含著“動手”服務(wù)與完善“動腦”的反饋機(jī)制。科學(xué)實踐中，不會或不習(xí)慣“動腦”的學(xué)生，“動手”能力再強(qiáng)也難以提升科學(xué)素養(yǎng);只注重“動腦”而不及時“客觀物質(zhì)化”為“動手”的實踐形態(tài)，即使構(gòu)建的理論和模型再嚴(yán)謹(jǐn)也無法外顯和驗證。其次，科學(xué)探究的實踐本質(zhì)還體現(xiàn)在科學(xué)探究的社會性過程，具體呈現(xiàn)方式就是“動嘴和動筆”?！皠幼臁笔强茖W(xué)辯論形態(tài)、“動筆”則是書面形式的科學(xué)論證，關(guān)注的焦點都是基于科學(xué)實踐證據(jù)和推理的科學(xué)理性[21]。

“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)中“實踐”本質(zhì)，絕不僅僅是我們傳統(tǒng)意義上理解的“動手操作”，而是“知行合一”的創(chuàng)新實踐，科學(xué)不僅是理解世界的知識體系，也是建立、拓展和精煉知識的一系列創(chuàng)新實踐[22]，創(chuàng)新實踐的重要特征是不僅包括動腦思維的“智慧技能”（分析與綜合、歸納與演繹、假設(shè)、類比等科學(xué)方法與思想），還包括了科學(xué)的社會化活動，提倡科學(xué)探究從個體行為向群體行為轉(zhuǎn)化，強(qiáng)調(diào)交流、辯論、表達(dá)等交往性的創(chuàng)新實踐能力。

美國學(xué)者彼得森（K.D.Peterson）指出： 科學(xué)探究是一種系統(tǒng)的調(diào)查研究活動，其特點是采用有秩序和可重復(fù)的過程，簡化調(diào)查研究對象的規(guī)模和形式，運用邏輯框架作解釋和預(yù)測，探究的操作活動包括觀察、提問、實驗、比較、推理、概況、表達(dá)、運用及其他活動?！缎驴蚣堋窞殛U釋“科學(xué)實踐”在認(rèn)知、行為、社會三個維度上的特點，還著力建構(gòu)了科學(xué)實踐活動的概念圖[23]，清晰描述了“科學(xué)實踐”活動不僅包括以實驗為主的“調(diào)查研究”，還包括“構(gòu)建科學(xué)解釋”和“評價”（即理論性探究和科學(xué)的社會性過程）等三個維度。

我國學(xué)者據(jù)此提出了“探究”向“實踐”轉(zhuǎn)向的教學(xué)模式包括“基于社會性科學(xué)議題”的論證教學(xué)和“基于社會需求”的科學(xué)研究案例教學(xué)，以發(fā)展學(xué)生對實踐取向的科學(xué)本質(zhì)理解[24]。王祖浩等也積極主張科學(xué)論證教學(xué)要把探究主體還給學(xué)生，讓學(xué)生參與真正的科學(xué)實踐，體驗和經(jīng)歷科學(xué)知識的產(chǎn)生過程，化學(xué)課堂要從“觀察導(dǎo)向”和“結(jié)果定向”的探究走向“論證驅(qū)動”的探究[25]，才能培育學(xué)生適應(yīng)未來多元異質(zhì)社會發(fā)展需要的科學(xué)品格和關(guān)鍵能力。當(dāng)然，從“科學(xué)探究”到“科學(xué)實踐”并非理念的顛覆而是對課堂僵化的科學(xué)探究的改進(jìn)，是用“科學(xué)實踐”更好為“科學(xué)探究”正名[26]。

綜上所述，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的基本路徑就是堅持“實踐導(dǎo)向”的科學(xué)探究教學(xué)，科學(xué)實踐在化學(xué)教學(xué)中不可替代的學(xué)科價值和育人價值正是“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)追尋的意義，更是“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的本質(zhì)意蘊。

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