高三化學“實驗設計與評價”復習的教學實踐研究

鄭潔

摘要：高三復習課，教師如何創(chuàng)設真實、綜合、連鎖式的探究情境，提升學生對實驗方案的設計、評價和優(yōu)化能力，具有重要的研究價值和實踐意義。課例基于Fe3+與I-反應的實驗情境，整合了原電池裝置、常見微粒檢驗方案、化學平衡移動方案的設計與評價3個核心學習任務。結合教學后學生認知測試結果、學生和聽課教師對教學過程的評價，對教學效果和學習目標達成情況進行論述，以期為高三備考復習提供案例參考和研究建議。

關鍵詞：實驗設計與評價；Fe3+和I-反應；高三實驗復習；原電池；平衡移動

文章編號：1008-0546（2017）01-0066-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.020

一、問題提出

實驗能力的評價與測量，已成為近年來高考化學的研究熱點之一，其中實驗方案的設計與評價是高考化學測查的重要內容，相關專題也是高三復習備考的學習重點和教學難點。實驗方案的設計與評價能力是學生實驗能力中的高階認知與操作技能，具體包括對實驗課題、目的及原理的理解，對實驗過程的設計、決策、評價和優(yōu)化，對實驗現(xiàn)象與結果的認知、判斷、分析和處理的綜合能力。

一方面，通過文獻分析，筆者發(fā)現(xiàn)目前相關研究集中在高考評價型實驗題的分析[1]、實驗設計課程的教學策略[2]、實驗能力結構的評價測量[3]等，較少對具體教學實踐進行探討。另一方面，通過研究近三年的高考化學試題，“實驗方案的設計與評價”這類試題的難度介于0.3至0.6，顯示多年來全省學生整體上在這類試題中只有一般的表現(xiàn)，值得引起廣大高三化學教師的反思。但一些高中因班數(shù)較多或實驗條件有限，無論在新課學習還是高中實驗復習階段，都無法讓學生進行實驗設計與操作活動，而教師主要通過一定量的實驗報告書寫訓練題目來培養(yǎng)、強化學生的實驗方案設計能力，導致學生在實驗設計與評價上存在突出問題——不能將所學知識理論融會貫通、遇到新情境不能迅速辨析并進行有效遷移、實驗設計不夠嚴謹合理、實驗評價無從下手。比較有效的教學策略是教師創(chuàng)設真實、綜合、連鎖式情境，激發(fā)學生的探究熱情，促使學生利用已有的知識儲備解決問題，進而實現(xiàn)知識的綜合運用與能力提升。

綜上所述，本研究基于Fe3+與I-反應的實驗情境，整合了原電池裝置、常見微粒檢驗方案、化學平衡移動方案的設計與評價3個核心學習任務，以驅動學生對實驗方案進行設計、決策、評價和優(yōu)化。基于此，本研究主要解決以下4個問題：（1）如何創(chuàng)設真實、綜合、連鎖式的實驗探究情境，以驅動學生設計與評價實驗方案？（2）學生對本課教學過程有怎樣的態(tài)度與評價？（3）教學后，學生在化學實驗方案的設計與評價上的認知測試結果如何？（4）參與課堂觀摩的教師對本課教學活動有怎樣的評價？

二、研究方法

1. 研究對象的選取

以廣州市某高中44名高三理科班學生為研究對象，其中男生24人，女生20人。

2. 研究工具的設計

（1）導學案

筆者整合了教學內容，根據(jù)教學目標自編導學案，在課堂上基于Fe3+與I-反應的陌生情境，創(chuàng)設3個真實、綜合、連鎖式的探究任務，驅動學生進行實驗方案的設計與評價。

（2）學生問卷

為了解學生對教學活動的態(tài)度，筆者咨詢過化學教育專家后使用Likert 5點量表形式自編問卷（見后文表3），量表的Cronbach α值是0.903，具有較高信度，符合量表編制要求；并發(fā)放“實驗方案的設計與評價能力”測試題。回收有效問卷44份，有效問卷回收率100%。

（3）聽課教師評價量表

由于本課同時是“國培觀摩課”，為了解參與觀摩課的教師們對本課教學效果的評價，本研究采用自編Likert 5點量表進行調查（見后文表4）。整份量表的Cronbach α值是0.895，符合量表編制的要求。共發(fā)放問卷56份，回收有效問卷56份，有效問卷回收率100%。

3. 研究流程的說明

本研究的實施流程如下：（1）進行教學實踐的前期準備（設計導學案、量表、測試題）；（2）正式開展課堂教學活動，對參與課堂觀摩的教師進行調查和訪談；（3） 授課后第二天對學生發(fā)放“教學活動態(tài)度量表”和“實驗方案的設計與評價能力”測試題；（4）分析整合資料。

三、教學實踐

1. 教學內容的整合

本節(jié)課的問題主線、知識主線及能力主線的內在聯(lián)系，如圖1所示。

2. 教學目標的確立

3. 教學過程的實錄

課堂上，通過“1+3”教學，圍繞同一個反應情境，設計出3個教學環(huán)節(jié)（教學實錄見表2）。

4. 教學效果的分析

（1）學生對教學過程的態(tài)度與評價

在授課后向學生發(fā)放問卷以評價本課教學效果，量表Cronbach α值是0.903，具有較高信度。由表3可知：①題目的平均分均在4.46以上，學生對學習任務設計意圖的認同度比較高，對陌生情境融入真實、綜合、連鎖式探究任務的教學過程評價較高；③題目2、3的平均分較高，表明學生對本節(jié)課的教學重點——原電池裝置的設計和微粒檢驗方案加深了理解；（3）題目10、14的平均分較高，學生的認同度較高，表明本節(jié)課有利于學生更好地優(yōu)化和改進實驗方案，落實表達的規(guī)范和嚴謹性。

（2）聽課教師的評價分析

教學后發(fā)放問卷，調查聽課教師對本次教學效果的評價，量表Cronbach α值是0.895，具有較高的信度。表4中數(shù)據(jù)表明：（1）教師們對教學環(huán)節(jié)設計的認可度較高，有較正向的態(tài)度（平均分均在4.20以上）；（2）教師們對本課教學目標達成程度的正向評價較高。

（3）學生教學后測的認知分析

在授課后發(fā)放“實驗方案的設計與評價能力”測試問卷，包含3道綜合型實驗探究題目，分別賦分10分，每道題目平均得分依次為8.5、8.4、8.0，得分均較高，說明學生掌握情況良好。進一步分析測查結果，學生在實驗目的、原理、方法及過程等維度的得分較高，但在分析現(xiàn)象、論證猜想、推導結論及操作細節(jié)上得分較低，可能原因是學生對陌生情境仍缺乏快速辨別、分析和遷移的能力，同時真實的實驗經(jīng)歷積累不足，這些有待在后續(xù)的復習備考中進一步加強。

四、教學反思與研究建議

反思此課例的教學，仍存在有待改進之處，如留給學生討論和展示的時間應更多一些，應創(chuàng)設一些學生動手實驗的機會等。對于如何創(chuàng)設真實、綜合、連鎖式的探究情境進行實驗方案設計與評價的高三實驗復習教學，筆者有以下建議：

1. 精心選題

實驗設計與評價專題復習的選題十分重要，好的題目一要有綜合性，能促使學生聯(lián)系復習過的實驗基礎知識、元素化合物知識和反應原理的知識來解決實際問題，二要符合學生的認知實際，適合學生的“最近發(fā)展區(qū)”，但又有一定的挑戰(zhàn)性，學生參與積極性高同時又能使所學內容得到鞏固和提升。

2. 保證時間

實驗方案的設計和評價都需要學生經(jīng)過深入的思考、討論后得出，教師要事先分析學生可能存在的疑難點，課堂實施時要留足夠的時間給學生思考、討論和表達，在這過程中提升學生的分析、表達、遷移和創(chuàng)新能力。若安排的時間過緊，各個環(huán)節(jié)匆匆忙忙走過場，實驗方案和設計都由老師牽著學生的鼻子走，這樣教學的效果就會大打折扣。

3. 落實實驗

將真實的實驗帶入高三的復習課堂，不僅體現(xiàn)了實驗設計與評價的目的——用更優(yōu)化的實驗方案解決實際問題，同時也激發(fā)了學生參與的積極性和熱情，在方案的實現(xiàn)過程中獲得成就感，再者也讓學生在真實的實驗操作中鞏固了實驗的基礎知識。教師要盡量給學生創(chuàng)設參與實驗、動手實踐的機會，能分組的盡量分組，受條件限制的可采用教師或學生代表演示實驗，實現(xiàn)“紙上寫實驗”到“動手做實驗”的轉變[4-5]。

參考文獻

[1] 蔣小鋼.立足實驗素養(yǎng)考查的高考“評價型”實驗題的命題特點[J].化學教育，2014，34（1）：41-43

[2] 王科志等.化學綜合設計實驗教學模式的改革[J].化學教育，2010，31（3）：92-94

[3] 楊超懷.高三學生化學實驗能力結構與培養(yǎng)策略研究[D].廣西師范大學，2012

[4] 宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·實驗化學（選修6）[M].北京：人民教育出版社，2007

[5] 中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003