項目式化學(xué)實驗對學(xué)生創(chuàng)新力提升的實證研究

□湯小梅

（杭州第十四中學(xué)，浙江杭州310006）

一、研究背景

高中化學(xué)實驗是學(xué)生掌握化學(xué)學(xué)科基本知識和技能的重要途徑，有效的實驗?zāi)Ｊ娇梢蕴釤捇瘜W(xué)學(xué)科的核心思想，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新的能力。

項目式實驗教學(xué)模式讓學(xué)生以解決問題為導(dǎo)向參與所有實驗學(xué)習(xí)過程，建構(gòu)隱含在問題中的學(xué)科知識，教師起現(xiàn)場輔助作用。

本研究設(shè)計了項目式化學(xué)實驗，對學(xué)生進行創(chuàng)新力測試，以觀察項目式實驗教學(xué)對學(xué)生的思維干預(yù)，檢驗實驗課程的開設(shè)對學(xué)生創(chuàng)新力的干預(yù)效果。

二、研究方法

（一）測試對象

隨機選取高一學(xué)生76名，經(jīng)過測試在體現(xiàn)創(chuàng)新力的冒險性、好奇性、挑戰(zhàn)性及想象力四個維度上無顯著性差異。38名對照組學(xué)生修習(xí)高一全日制高中化學(xué)課程，38名試驗組學(xué)生在修習(xí)高一全日制高中化學(xué)課程的同時完成項目式實驗課程。

（二）試驗干預(yù)模式

實驗課程中，對照組學(xué)生兩學(xué)期完成《普通高中課程標準實驗教科書·化學(xué)1》中要求的“活動與探究”10項（3項為實驗設(shè)計教學(xué)）、“觀察與思考”8項，《普通高中課程標準實驗教科書·化學(xué)2》中“活動與探究”10項、“觀察與思考”6項。

試驗組學(xué)生兩學(xué)期除了完成與對照組相同的常規(guī)高中化學(xué)實驗以外，還增加包括“鑒別離子化合物和共價化合物”“果汁和軟飲料中的含酸量”“藥店出售的雙氧水中H2O2的含量”等16個實驗課程內(nèi)容，四人一組進行實驗，共同完成實驗報告。每次實驗時間為80min。

（三）測量設(shè)計

實驗教學(xué)為期一年。前后均采用“威廉姆斯創(chuàng)造性傾向量表”（Williams Prefer Measurement Forms，簡稱WPMF）測試學(xué)生創(chuàng)造性傾向，了解其傾向性變化。

（四）測量工具

WPMF用于測量創(chuàng)造性人格，包含冒險性、好奇心、想象力和挑戰(zhàn)性四個維度。該量表在國內(nèi)外應(yīng)用廣泛，具有較好的信度和效度[1]。研究中總量表及分量表的克朗巴哈系數(shù)（Cronbachα）在0.74～0.89之間，其分半信度在0.81～0.90之間[2]53。

（五）數(shù)據(jù)處理與分析

研究數(shù)據(jù)使用SPSS22.0分析，采用獨立樣本t檢驗方法分析教學(xué)路徑不同對各組學(xué)生創(chuàng)新力的影響。

三、結(jié)果與分析

（一）冒險性干預(yù)結(jié)果

冒險性包括勇于面對失敗和批評、在雜亂的情境中完成任務(wù)和為自己的觀點辯護的能力[3]。對學(xué)生進行冒險性前測，方差齊性檢驗（F檢驗）結(jié)果為顯著性0.875，＞0.05，表明方差齊性，即所有參與測試的兩組學(xué)生在冒險性上無顯著性差異。

基于方差齊性檢驗，對學(xué)生學(xué)習(xí)前后進行的冒險性雙樣本t檢驗（見表1），其中試驗組學(xué)生通過學(xué)習(xí)，在冒險性的維度上，干預(yù)出現(xiàn)顯著性差異（Sig為0.020，＜0.05），而對照組則沒有出現(xiàn)顯著性差異（0.815，＞0.05）。

表1 學(xué)生冒險性雙樣本t檢驗

（二）好奇性干預(yù)結(jié)果

好奇性包括富有追根到底的精神、樂于接觸曖昧迷離的情景、肯深入思索事物的奧妙等能力[2]51。方差齊性檢驗結(jié)果表明在學(xué)習(xí)課程前，兩組學(xué)生的好奇心無顯著性差異（顯著性0.659，＞0.05）。

通過課程學(xué)習(xí)，對學(xué)生進行的前后測t檢驗后發(fā)現(xiàn)（見表2），兩組學(xué)生通過干預(yù)在好奇心維度上均有顯著性差異（Sig均＜0.05）。

表2 學(xué)生好奇心干預(yù)t檢驗

（三）想象力干預(yù)結(jié)果

想象力包括視覺化和建立心像、幻想尚未發(fā)生過的事情等[4]619。兩組學(xué)生在學(xué)習(xí)前想象力表現(xiàn)無明顯差異（顯著性0.786，＞0.05）。

基于無差異的前后測t檢驗（見表3），發(fā)現(xiàn)經(jīng)過學(xué)習(xí)，試驗組學(xué)生在想象力上有了顯著性差異（Sig為0.004，＜0.05），對照組學(xué)生無顯著變化。

表3 學(xué)生想象力干預(yù)t檢驗

（四）挑戰(zhàn)性干預(yù)結(jié)果

挑戰(zhàn)性包括尋找各種可能性、能夠從雜亂中理出秩序和愿意探究復(fù)雜的問題等[4]619。前測方差齊性檢驗發(fā)現(xiàn)兩組學(xué)生在挑戰(zhàn)性方面無顯著性差異（Sig為0.733，＞0.05）。

基于無差異的前后測t檢驗（見表4），發(fā)現(xiàn)經(jīng)過學(xué)習(xí)，試驗組學(xué)生在挑戰(zhàn)性上顯著性有差異（Sig為0.060，略＞0.05），對照組學(xué)生則無顯著變化（Sig為0.550，＞0.05）。

表4 學(xué)生挑戰(zhàn)性干預(yù)t檢驗

四、分析與討論

創(chuàng)造性傾向F檢驗結(jié)果，所有參與測試的學(xué)生在冒險性、好奇心、想象力、挑戰(zhàn)性四個維度上均無顯著性差異，說明參與測試的學(xué)生在未干預(yù)前均具有相似的創(chuàng)造性傾向。經(jīng)過一年的項目化實驗教學(xué)，試驗組學(xué)生在冒險性、想象力兩個維度有明顯的干預(yù)效果，挑戰(zhàn)性維度有一定的干預(yù)效果，而對照組學(xué)生在三個維度上均無顯著性變化。高中生的年齡特征使學(xué)生對化學(xué)實驗始終保持著好奇心，通過檢測也發(fā)現(xiàn)兩組學(xué)生在好奇心上都有明顯變化。

從實驗內(nèi)容來看，以物質(zhì)鑒別為例的高中教材“鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉固體”，內(nèi)容為“根據(jù)提供信息：相同溫度下兩種物質(zhì)的溶解度、NaHCO3熱穩(wěn)定性等等，設(shè)計實驗方案鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉固體”。根據(jù)教材要求學(xué)生只需要完成實驗設(shè)計，不要求實驗操作。項目式實驗教學(xué)的“物質(zhì)檢驗”教學(xué)內(nèi)容為：用導(dǎo)電性傳感器、溶解性、熔點、酸堿性等實驗手段鑒別四種物質(zhì)，所選物質(zhì)為表5中的任意四種，學(xué)生需要在得出結(jié)論的同時，描述得出結(jié)論的手段和理由。

表5 實驗被檢物質(zhì)

從教學(xué)結(jié)果與評價來看，常規(guī)實驗教學(xué)有些需要撰寫實驗報告，格式固定；有些使用實驗手冊，按固定格式填空，有標準答案；有些實驗只需設(shè)計，無須撰寫實驗報告。在項目式實驗教學(xué)中，小組合作完成實驗，教師對整個小組進行統(tǒng)一評價。完成實驗時，學(xué)生可以借助網(wǎng)絡(luò)查詢物質(zhì)特性。實驗評價中實驗設(shè)計及記錄占30%，操作過程安全占20%，鑒別結(jié)果正確性占10%，實驗結(jié)果討論開放式評價（與分析路徑及理由相關(guān)）占40%。以試驗組兩組學(xué)生實驗報告為例進行分析（見表6）。

通過對實驗教學(xué)的內(nèi)容、要求及評價進行對比，可以發(fā)現(xiàn)項目式實驗教學(xué)具有下列特點，對學(xué)生創(chuàng)新力的培養(yǎng)是有幫助的。

（一）略高于知識結(jié)構(gòu)平均水平的教學(xué)有利于學(xué)生創(chuàng)新力的提升

傳統(tǒng)實驗教學(xué)是知識教學(xué)的輔助，通常按部就班將知識具化為實驗。而項目式實驗教學(xué)在實驗對象的選擇上可以略高于學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但又和學(xué)習(xí)內(nèi)容密切相關(guān)。在物質(zhì)檢驗中將水楊酸、石蠟、苯甲酸作為研究對象，超過高中學(xué)生常規(guī)實驗研究范疇。基于可認識的更高層次的教學(xué)內(nèi)容，豐富了學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，因此對學(xué)生的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)性更強，提升學(xué)生的認知冒險性。

表6 不同試驗組學(xué)習(xí)小組的實驗報告及評價

（二）基于合作性學(xué)習(xí)的教學(xué)有利于學(xué)生個體創(chuàng)新力的提升

在項目式教學(xué)中，由于學(xué)生合作完成實驗及實驗報告，因此小組中每個成員可以在實驗設(shè)計、操作或是在對實驗現(xiàn)象的觀察、判斷中發(fā)揮不同作用。同時完成高要求實驗，涉及知識綜合性強，不同組員的思維方式和解決問題的手段，有利于學(xué)生得出更準確的結(jié)論，團隊合作性強，充分調(diào)動學(xué)生自發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。這是傳統(tǒng)實驗教學(xué)無法達成的目標。

（三）鼓勵多種獲得知識構(gòu)建途徑的教學(xué)有利于學(xué)生挑戰(zhàn)能力的提升

在“物質(zhì)鑒定”實驗中學(xué)生認為“測試一種物質(zhì)時，必須清楚地知道它的性質(zhì)”。常規(guī)的學(xué)習(xí)，解決問題的方法可以由教師邊講邊實驗，或是依照書本操作步驟進行實驗，或從書本上直接得到答案。但項目式實驗必須由學(xué)生自己設(shè)計、操作并做出判斷，勢必需要尋找教師、課本以外的知識獲得途徑，對學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、信息的處理、結(jié)論的判斷提出了新的挑戰(zhàn)。

（四）自主完成完整的實驗過程有利于學(xué)生思考獨立性的提升

實施項目式實驗教學(xué)，希望通過教學(xué)由學(xué)生團隊完成觀察→討論→檢索→討論→設(shè)計→討論→驗算→討論→展示→優(yōu)化的過程[5]。其中“設(shè)計”環(huán)節(jié)將指向不同的展示結(jié)果，因此每個小組可以在展示過程中通過“成功”或“失敗”的結(jié)果，對自己的設(shè)計進行優(yōu)化。如果將設(shè)計從實驗過程中割裂出來，學(xué)生只能建立理想模型，從書本中得到現(xiàn)有的知識，很難處理實際問題，泛式思考不利于獨立性的提升。

（五）科學(xué)性評價有利于學(xué)生好奇心的提升

科學(xué)性評價在新實驗教學(xué)中不是簡單評判結(jié)論對錯，是按照實驗操作和過程對高中學(xué)生思維邏輯性的評價，是一種隱性的過程評價。項目式學(xué)習(xí)的實驗報告要求描述實驗結(jié)果判斷依據(jù)。文字描述準確表達了情感因素中的好奇。

項目式實驗教學(xué)通過學(xué)生解決問題建構(gòu)知識，強調(diào)團隊合作，社會性互動是認知發(fā)展的基礎(chǔ)。教學(xué)中合理的評價方式可以促進學(xué)生對知識建構(gòu)完整的考慮，鼓勵學(xué)生表達實驗思考過程有助于教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)思路，既能給學(xué)生的學(xué)習(xí)提供幫助，也有助于教師在教學(xué)中對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的把握。

高中化學(xué)新課標在課程目標中明確指出，讓學(xué)生“能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的化學(xué)問題，能依據(jù)探究目的設(shè)計并優(yōu)化實驗方案，完成實驗操作，能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結(jié)論；能和同學(xué)交流實驗探究的成果，提出進一步探究或改進的設(shè)想”。因此采用項目式實驗教學(xué)方式無疑可以彌補一些常規(guī)教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新力提升的限制，對常規(guī)實驗教學(xué)有很好的借鑒意義?！酲?/p>