作为当前科学教育中的一个关键词,科学素养这一概念的进步意义体现在对教育对象的大众化和教育价值的全面化的追求。在我国当前的科学教育研究中,对科学素养的提倡与对传统知识教学的批判联系在一起,许多研究表现出超越知识、超越学科的倾向,对传统的分科知识教学的正当性提出了挑战。其中许多研究者基于不同的研究立场和视角,对科学素养内涵和外延作出了不同的解读,一些研究缺乏对文化、教育和学科等现实背景的考虑。在本土理科教学实践的背景中,作为目标追求的科学素养的培养与作为基本途径的知识教学需要抛弃对立、寻求契合。科学素养的目标追求如何转化为具体的学科教学实践不仅是一个实践问题,也涉及到理论的创新。本研究由理论研究和实践研究两部分组成,理论研究部分包括第二章至第五章,核心问题是在文化、教育和学科的背景中,对科学素养予以明确的界定、阐释和具体化,提出化学素养的概念模型；实践研究部分包括第六章和第七章,核心问题是运用第一部分的理论框架,深入反思知识教学实践目标偏离的原因所在并指出可行的变革方向。化学素养模型的理论基础主要有三：一是从文化的视角,在对中西科学教育价值观的历史演变、国内外有关科学素养的研究及中国当代文化特征考察的基础上,分析本土文化背景中科学素养应有的价值追求,主要结论是需要关注个体,关注科学实体内容以及建立在理解科学实体内容基础之上的科学理性精神的培养(第二章)。二是从教育的视角,提出了科学知识的演变机制并分析了其教育意义,在分析知识的演变机制和迁移机制的基础上提出理解科学知识是形成科学素养的必要条件,并在学校世界、科学世界和生活世界相互作用思想的基础上提出了指向本土教育实践的科学素养模型,认为科学素养各维度的发展统一在理解知识的过程中,学校世界中的知识教学需要关注与生活世界和科学世界的融合(第三章)。三是从学科的视角,从研究对象和方法、知识结构与本质和知识表征与交流等方面分析了化学知识的特殊性及其在发展科学素养中的特殊价值,提出在学科教育领域需要突出学科特征,融合由上而下和由下而上两种思路(第四章)。由此提出存在着“基础性化学素养”、“学术性化学素养”‘文化性化学素养”三种不同类型的化学素养,并用三角双锥模型分析了其结构。认为不同类型的化学素养在不同维度虽各有侧重,但都包括了“化学基本观念”、“化学过程”、“化学文化”和“对化学的态度”四个维度,四个维度的发展统一在化学知识教学的过程中(第五章)。在理论研究的基础上,以知识的演变机制为基本线索,运用化学素养概念模型以案例形式分析了教科书的知识呈现、教师共同体的知识约定、教师个体的知识改造及学生的知识内化等高中化学知识教学中的基本问题。认为新课程改革之后,学校化学知识并未发生实质的转变,这是因为学校化学知识带着特定教育文化的烙印,而提升学生化学素养依赖于“学校化学知识”的合理性(第六章)。在此基础上,以化学反应速率和化学平衡为例,分析了当前化学知识教学设计中存在的问题,提出了基于化学素养的课堂教学设计模型,强调教学设计由“基于考纲的教学设计”转向“基于化学素养的教学设计”,内容的重构由“习题化改造”转向“素养化改造”,任务的设计由“形式的合理性”转向“内容的合理性”(第七章)。