黃恭福 鄒海龍

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

是促進(jìn)學(xué)生應(yīng)然的化學(xué)學(xué)科知識(shí)、思想觀念轉(zhuǎn)化為實(shí)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(shí)觀和國(guó)際理科教育思想發(fā)展視角闡釋了科學(xué)實(shí)踐的學(xué)科價(jià)值和育人價(jià)值，提出化學(xué)新課程教學(xué)應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)實(shí)踐取向。

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

文章編號(hào)： 10056629（2020）10000306

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jiǎn)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(shí)踐—認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐（應(yīng)用）”的認(rèn)知邏輯[1]?！翱茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)聚焦“科學(xué)實(shí)踐”是促進(jìn)學(xué)生應(yīng)然的化學(xué)學(xué)科知識(shí)、思想觀念轉(zhuǎn)化為實(shí)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(shí)觀視角等對(duì)“科學(xué)實(shí)踐”進(jìn)行闡釋以增進(jìn)化學(xué)學(xué)科理解。

1 科學(xué)實(shí)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(shí)踐、科學(xué)價(jià)值取向具體體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的學(xué)科價(jià)值、整體育人價(jià)值和功能。“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”是對(duì)化學(xué)“科學(xué)實(shí)踐”的表征，也從實(shí)踐層面激勵(lì)學(xué)生勇于創(chuàng)新[2]，新課標(biāo)從四個(gè)方面闡釋了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的本質(zhì)。

1.1 科學(xué)探究與創(chuàng)新融于科學(xué)實(shí)踐

科學(xué)探究是在創(chuàng)造動(dòng)機(jī)與興趣的引導(dǎo)下，采用探究的實(shí)踐形式獲取證據(jù)，在體驗(yàn)豐富創(chuàng)造情感的過程中發(fā)展對(duì)客觀事實(shí)和現(xiàn)象合理解釋的學(xué)科高級(jí)能力，其本質(zhì)就是實(shí)踐創(chuàng)新。根據(jù)認(rèn)識(shí)論觀點(diǎn)，科學(xué)探究是“感性認(rèn)識(shí)理性認(rèn)識(shí)實(shí)踐”循環(huán)往復(fù)、螺旋上升的過程，每個(gè)階段間都有認(rèn)識(shí)的飛躍，其本質(zhì)就是創(chuàng)新[3]。根據(jù)問題解決的觀點(diǎn)，科學(xué)探究是一個(gè)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(shí)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(shí)踐活動(dòng)的實(shí)踐創(chuàng)新。

化學(xué)科學(xué)探究的主要內(nèi)容和途徑是實(shí)驗(yàn)，無論是從實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)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(shí)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(shí)踐中。

1.2 聚焦科學(xué)探究“大概念”的核心認(rèn)識(shí)

新課標(biāo)對(duì)科學(xué)探究“大概念”提煉了三方面的核心認(rèn)識(shí)： 首先是認(rèn)識(shí)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(shí)踐活動(dòng)，揭示了科學(xué)探究的實(shí)踐活動(dòng)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(jì)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、獲取證據(jù)、分析解釋和建構(gòu)模型、形成結(jié)論及交流評(píng)價(jià)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(jì)方案、基于證據(jù)進(jìn)行分析和推理等對(duì)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(shí)也表明了實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究學(xué)科價(jià)值和育人價(jià)值的具體路徑等。

1.3 揭示實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的內(nèi)涵和獨(dú)特價(jià)值

通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)可以引導(dǎo)學(xué)生拓寬認(rèn)識(shí)視角和認(rèn)識(shí)思路，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”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(shí)驗(yàn)活動(dòng)相融合，將化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的內(nèi)涵劃分為“基本認(rèn)識(shí)、基本技能和基本經(jīng)驗(yàn)”;提煉實(shí)驗(yàn)探究的獨(dú)特價(jià)值在于激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣、創(chuàng)設(shè)生動(dòng)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(jià)值和育人價(jià)值[5]。

1.4 強(qiáng)調(diào)科學(xué)實(shí)踐的社會(huì)性活動(dòng)

學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)不僅關(guān)注個(gè)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(shí)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(huì)性活動(dòng)對(duì)發(fā)展核心素養(yǎng)的重要作用。新課標(biāo)對(duì)科學(xué)實(shí)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(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)涵和獨(dú)特價(jià)值刻畫以及科學(xué)實(shí)踐的社會(huì)性活動(dòng)等[6]。

2 科學(xué)實(shí)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(shí)代延續(xù)到“文藝復(fù)興”及近現(xiàn)代相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期，對(duì)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(shí)踐是科學(xué)勞動(dòng)者有目的地使用科學(xué)工具，作用于科學(xué)對(duì)象，即主觀見之于客觀的能動(dòng)的現(xiàn)實(shí)活動(dòng)。科學(xué)實(shí)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(shí)踐活動(dòng)無關(guān)，這種認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)普遍表現(xiàn)為“觀察—思辨”的科學(xué)認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)。

“觀察—思辨”的科學(xué)認(rèn)識(shí)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(chǎng)，它阻礙了心靈對(duì)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(dú)立、毫無關(guān)聯(lián)的兩個(gè)實(shí)體，所以存在主客、身心的二元世界[9]。普遍重視科學(xué)實(shí)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(shí)踐方法，明確提出“觀察—實(shí)驗(yàn)”的科學(xué)實(shí)踐路徑和“實(shí)驗(yàn)是知識(shí)的唯一源泉”的科學(xué)思想。化學(xué)學(xué)科的“觀察—實(shí)驗(yàn)”認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)則以波義耳的定性實(shí)驗(yàn)理論和拉瓦錫的定量實(shí)驗(yàn)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(shí)踐”主體以“實(shí)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(dòng)視為人腦獨(dú)立的抽象符號(hào)運(yùn)算過程，身體只是消極被動(dòng)接受和投影各種外部信息[10]，完全忽視了對(duì)學(xué)習(xí)主體的學(xué)習(xí)活動(dòng)（實(shí)踐）設(shè)計(jì)，外顯為在學(xué)科教學(xué)中忽視甚至拒絕學(xué)生主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)主體性的發(fā)揮，忽視“情境、實(shí)踐”在學(xué)習(xí)中的重要作用，把學(xué)生簡(jiǎn)單作為接受知識(shí)的“容器”或是可以任意填涂的“白板”。

對(duì)科學(xué)哲學(xué)的核心問題“實(shí)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(shí)踐，理論對(duì)實(shí)踐有決定性的支配作用，實(shí)踐只能為理論服務(wù)。新興的科學(xué)實(shí)踐哲學(xué)在批判“理論優(yōu)位”的同時(shí)，提出以“科學(xué)實(shí)踐”為核心，對(duì)理論與實(shí)踐的關(guān)系進(jìn)行了重構(gòu)[11]。

科學(xué)實(shí)踐哲學(xué)明確提出實(shí)踐第一（即“實(shí)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(huì)實(shí)踐和物質(zhì)實(shí)踐的組成部分才是可以理解的，科學(xué)實(shí)踐不僅具有物質(zhì)性和話語性，還突出表現(xiàn)了動(dòng)態(tài)性和開放性[12]?？茖W(xué)實(shí)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(dòng)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(shí)”核心素養(yǎng)的“科學(xué)實(shí)踐”本質(zhì)提供了哲學(xué)方法論支撐。

正是由于“科學(xué)實(shí)踐”對(duì)于世界觀與方法論形成的重要意義以及對(duì)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(duì)科學(xué)實(shí)踐這一關(guān)鍵的本原問題的關(guān)注，這也從另一個(gè)角度詮釋了科學(xué)實(shí)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(shí)踐

“科學(xué)實(shí)踐”在學(xué)科教學(xué)活動(dòng)中具體表現(xiàn)為“學(xué)科實(shí)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(hào)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(shí)踐和身心聯(lián)系，在教學(xué)實(shí)踐中逐漸顯露出學(xué)習(xí)主體興趣降低、動(dòng)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(dú)立完成高級(jí)認(rèn)知功能，需要通過身體與外部世界互動(dòng)促進(jìn)對(duì)高級(jí)認(rèn)知過程的理解。認(rèn)知是一個(gè)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(hào)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(yùn)動(dòng)系統(tǒng)交織在一起的過程，這一過程就表現(xiàn)為學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)。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(shí)踐本質(zhì)[13]。

具身認(rèn)知即使在動(dòng)物本能的實(shí)踐活動(dòng)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(yùn)動(dòng)路線避讓障礙物，其本能的認(rèn)知特點(diǎn)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(shí)腹部收縮分泌香氣形成“香氣走廊”找到蜂巢。不同動(dòng)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(jiǎn)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(shí)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(shí)踐活動(dòng)的具體環(huán)境中?；瘜W(xué)是以科學(xué)實(shí)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(shí)踐”現(xiàn)場(chǎng)，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(shí)驗(yàn)室制取氧氣，如果不讓學(xué)生的身體“沉浸”在具體的實(shí)驗(yàn)操作中親自動(dòng)手動(dòng)腦，感覺知覺，反思體驗(yàn)，而是采取“講實(shí)驗(yàn)、畫實(shí)驗(yàn)”的方式，學(xué)生就不會(huì)產(chǎn)生水槽中的水變成紫色的“好奇”，做完實(shí)驗(yàn)的手出現(xiàn)棕色斑點(diǎn)的那種“擔(dān)憂”，也就沒有用黃瓜汁液洗去手上斑點(diǎn)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(shí)驗(yàn)就無法體會(huì)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(shí)驗(yàn)也不可能會(huì)“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(shí)踐”主體的“好奇、擔(dān)憂、愉悅、驚訝”只有在具體真實(shí)的“實(shí)踐”環(huán)境中才能產(chǎn)生，也才會(huì)對(duì)實(shí)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(shí)的實(shí)驗(yàn)（學(xué)科實(shí)踐），就無法體會(huì)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)與教材描述不同的“異?！爆F(xiàn)象是“正?！钡?，而出現(xiàn)“正?！钡膶?shí)驗(yàn)現(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(shí)驗(yàn)技能，也無法形成深刻的學(xué)科思維?！翱茖W(xué)實(shí)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(huì)的“獨(dú)一無二”的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，形成“獨(dú)一無二”不可復(fù)制的學(xué)習(xí)結(jié)果。從這個(gè)意義而言，“科學(xué)實(shí)踐”對(duì)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(shí)”核心素養(yǎng)的本質(zhì)意蘊(yùn)。

4 知識(shí)觀視角下的科學(xué)實(shí)踐

4.1 基于知識(shí)觀轉(zhuǎn)變視角的科學(xué)實(shí)踐

我國(guó)自2001年啟動(dòng)的新課程改革大致可以劃分為兩個(gè)階段： 2001～2014年為第一階段，旨在構(gòu)建我國(guó)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(guó)信息時(shí)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(jià)值觀的根本轉(zhuǎn)變，實(shí)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(shí)論轉(zhuǎn)向”階段，即由“事實(shí)本位的學(xué)科知識(shí)觀”轉(zhuǎn)變?yōu)椤袄斫獗疚坏膶W(xué)科知識(shí)觀”[15]。

學(xué)科核心素養(yǎng)的本質(zhì)是個(gè)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(shí)踐活動(dòng)。張華認(rèn)為： 知識(shí)的本質(zhì)是觀念，觀念的本質(zhì)是實(shí)踐，學(xué)科實(shí)踐是理解學(xué)科核心觀念的內(nèi)在要求，一切學(xué)科知識(shí)或觀念都是學(xué)科實(shí)踐要驗(yàn)證的假設(shè)或指導(dǎo)學(xué)科實(shí)踐的手段[16]。離開學(xué)科觀念，學(xué)科實(shí)踐就是盲目的;脫離學(xué)科實(shí)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(shí)情境下通過學(xué)科思維解決關(guān)鍵問題得以實(shí)現(xiàn)，這一過程必然要求學(xué)生開展真實(shí)探究，解決真實(shí)問題，通過自己親身體驗(yàn)，感悟知識(shí)產(chǎn)生發(fā)展的過程，形成對(duì)學(xué)科知識(shí)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(shí)的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生通過溶液、膠體、濁液性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)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(shí)本原過程中可能還會(huì)產(chǎn)生如下疑問： 現(xiàn)實(shí)物質(zhì)世界基本上都是混合物，為何化學(xué)的研究對(duì)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(diǎn)研究分散系這種混合物？分散系可有各種分散劑，為何重點(diǎn)研究水作為分散劑的微粒行為和宏觀性質(zhì)呢……學(xué)生對(duì)上述逼近學(xué)科本原問題的解釋只有通過學(xué)科實(shí)踐和學(xué)科思維才能從具體外顯的學(xué)科事實(shí)上升到抽象內(nèi)隱的學(xué)科思想。

化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，教師要超越傳統(tǒng)的“雙基論”，將知識(shí)和技能從靜態(tài)、孤立碎片化的“惰性知識(shí)”和“機(jī)械技能”轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)聯(lián)系的創(chuàng)造性、建構(gòu)性知識(shí);從事實(shí)覆蓋型的知識(shí)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(jiān)持基于學(xué)科實(shí)踐的“學(xué)科理解”教學(xué)，堅(jiān)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(shí)觀的具體體現(xiàn)[17]。因此，知識(shí)觀轉(zhuǎn)變的視角，其本質(zhì)就是“實(shí)踐轉(zhuǎn)向”視角，是應(yīng)然要求“學(xué)科實(shí)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(shí)類型理論視角的科學(xué)實(shí)踐

20世紀(jì)50年代英國(guó)哲學(xué)家波蘭尼（M.Polanyi）提出的“焦點(diǎn)意識(shí)”和“附屬意識(shí)”理論[18]以及美國(guó)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(shí)踐活動(dòng)既包含有“明確知識(shí)”，也有“緘默知識(shí)”的成分?！懊鞔_知識(shí)”具有理性、批判性等特點(diǎn)，可以通過言語傳授的方式獲得，能用語言、文字、符號(hào)、圖像等進(jìn)行表述和傳遞?！熬}默知識(shí)”具有“非理性、非意識(shí)、非言語、非公共性”特點(diǎn)，無法用語言、文字或符號(hào)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(shí)踐活動(dòng)中親身體驗(yàn)、經(jīng)歷和感悟形成，是學(xué)習(xí)者個(gè)人“說不清、道不明”的知識(shí)，是學(xué)習(xí)者個(gè)人才能理解的“私人知識(shí)（Private knowledge）”。這也正是“在游泳中才能學(xué)會(huì)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(shí)踐活動(dòng)中蘊(yùn)含有大量的“緘默知識(shí)”，如對(duì)實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象的敏感、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的直覺、實(shí)驗(yàn)問題解決的頓悟等。這些“緘默知識(shí)”也是學(xué)生形成創(chuàng)新意識(shí)、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(shí)踐活動(dòng)過程獲得而別無他法。

如高中化學(xué)苯酚和水的分離實(shí)驗(yàn)，如果簡(jiǎn)單以苯酚溶解性（微溶于水）、熔點(diǎn)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(shí)實(shí)驗(yàn)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(shí)踐活動(dòng)中才能被揭示。

真實(shí)情境下的實(shí)踐活動(dòng)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(shí)”的形成。例如對(duì)物質(zhì)熔點(diǎn)與溶解性關(guān)系的認(rèn)知沖突： 為什么43℃的固體會(huì)在常溫下會(huì)變?yōu)橐簯B(tài)？再如，真實(shí)情境實(shí)驗(yàn)中學(xué)生個(gè)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(shí)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(shí)踐活動(dòng)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(yàn)，也是緘默知識(shí)的組成成分。

學(xué)生在“緘默知識(shí)”的作用下，依據(jù)觀察體驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，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(diǎn)嗎？加入水后是否是因?yàn)樗肿酉魅趿吮椒臃肿娱g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?yàn)樗肿訉?duì)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(dòng)，其本質(zhì)是否可以視為“水降低了氯化鈉固體的熔點(diǎn)呢”？如果這樣的反思成立，那么鈉離子和氯離子是否也會(huì)削弱水分子間的作用力從而“降低水的熔點(diǎn)”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(shí)踐活動(dòng)的開展，使得學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)在知識(shí)學(xué)習(xí)中呈現(xiàn)出“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”，并在不斷“實(shí)踐”和“追問”中深化對(duì)學(xué)科本質(zhì)的理解。

5 國(guó)際科學(xué)教育視角下的科學(xué)實(shí)踐

國(guó)際科學(xué)教育改革隨著對(duì)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(shí)”到“科學(xué)作為探究”，再到“科學(xué)作為實(shí)踐”的過程[20]。傳統(tǒng)的科學(xué)教育將科學(xué)作為知識(shí)或結(jié)論，20世紀(jì)80年代后國(guó)際科學(xué)教育普遍認(rèn)同將探究作為科學(xué)本質(zhì)，我國(guó)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(shí)驗(yàn)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(guó)國(guó)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(guó)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(guó)際理科教學(xué)在課堂實(shí)踐中都凸顯出一個(gè)共性問題，即師生對(duì)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(guó)2011年公布的《K12科學(xué)教育框架： 實(shí)踐、跨學(xué)科概念與核心概念》（以下簡(jiǎn)稱《新框架》）將科學(xué)教育的首位關(guān)鍵詞由1996年《美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中的“科學(xué)探究”更換為“科學(xué)實(shí)踐”。這一重大調(diào)整也更突顯了科學(xué)探究的實(shí)踐本質(zhì)。

《新框架》認(rèn)為，科學(xué)探究的實(shí)踐本質(zhì)是以用“動(dòng)腦”驅(qū)動(dòng)“動(dòng)手”的理論性探究為主導(dǎo)的活動(dòng)過程，同時(shí)又包含著“動(dòng)手”服務(wù)與完善“動(dòng)腦”的反饋機(jī)制?？茖W(xué)實(shí)踐中，不會(huì)或不習(xí)慣“動(dòng)腦”的學(xué)生，“動(dòng)手”能力再?gòu)?qiáng)也難以提升科學(xué)素養(yǎng);只注重“動(dòng)腦”而不及時(shí)“客觀物質(zhì)化”為“動(dòng)手”的實(shí)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(yàn)證。其次，科學(xué)探究的實(shí)踐本質(zhì)還體現(xiàn)在科學(xué)探究的社會(huì)性過程，具體呈現(xiàn)方式就是“動(dòng)嘴和動(dòng)筆”。“動(dòng)嘴”是科學(xué)辯論形態(tài)、“動(dòng)筆”則是書面形式的科學(xué)論證，關(guān)注的焦點(diǎn)都是基于科學(xué)實(shí)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(shí)”核心素養(yǎng)中“實(shí)踐”本質(zhì)，絕不僅僅是我們傳統(tǒng)意義上理解的“動(dòng)手操作”，而是“知行合一”的創(chuàng)新實(shí)踐，科學(xué)不僅是理解世界的知識(shí)體系，也是建立、拓展和精煉知識(shí)的一系列創(chuàng)新實(shí)踐[22]，創(chuàng)新實(shí)踐的重要特征是不僅包括動(dòng)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(huì)化活動(dòng)，提倡科學(xué)探究從個(gè)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(shí)踐能力。

美國(guó)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(dòng)，其特點(diǎn)是采用有秩序和可重復(fù)的過程，簡(jiǎn)化調(diào)查研究對(duì)象的規(guī)模和形式，運(yùn)用邏輯框架作解釋和預(yù)測(cè)，探究的操作活動(dòng)包括觀察、提問、實(shí)驗(yàn)、比較、推理、概況、表達(dá)、運(yùn)用及其他活動(dòng)?！缎驴蚣堋窞殛U釋“科學(xué)實(shí)踐”在認(rèn)知、行為、社會(huì)三個(gè)維度上的特點(diǎn)，還著力建構(gòu)了科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的概念圖[23]，清晰描述了“科學(xué)實(shí)踐”活動(dòng)不僅包括以實(shí)驗(yàn)為主的“調(diào)查研究”，還包括“構(gòu)建科學(xué)解釋”和“評(píng)價(jià)”（即理論性探究和科學(xué)的社會(huì)性過程）等三個(gè)維度。

我國(guó)學(xué)者據(jù)此提出了“探究”向“實(shí)踐”轉(zhuǎn)向的教學(xué)模式包括“基于社會(huì)性科學(xué)議題”的論證教學(xué)和“基于社會(huì)需求”的科學(xué)研究案例教學(xué)，以發(fā)展學(xué)生對(duì)實(shí)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(shí)踐，體驗(yàn)和經(jīng)歷科學(xué)知識(shí)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(dòng)”的探究[25]，才能培育學(xué)生適應(yīng)未來多元異質(zhì)社會(huì)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(shí)踐”并非理念的顛覆而是對(duì)課堂僵化的科學(xué)探究的改進(jìn)，是用“科學(xué)實(shí)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(shí)”核心素養(yǎng)的基本路徑就是堅(jiān)持“實(shí)踐導(dǎo)向”的科學(xué)探究教學(xué)，科學(xué)實(shí)踐在化學(xué)教學(xué)中不可替代的學(xué)科價(jià)值和育人價(jià)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(shí)”核心素養(yǎng)的本質(zhì)意蘊(yùn)。

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