中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力評(píng)價(jià)體系的建構(gòu)與實(shí)施

李軍

摘要：實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的基本特征，科學(xué)探究是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容和方法。學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的評(píng)價(jià)是在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的瓶頸。文章基于作者自身的研究實(shí)踐，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的實(shí)質(zhì)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了思考與研究，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的評(píng)價(jià)框架、評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)方式進(jìn)行了初步的實(shí)踐與探索。關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力;評(píng)價(jià)體系;建構(gòu)實(shí)施

文章編號(hào)：1008-0546（2021）09-0002-05

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2021.09.001

中學(xué)生化學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)改革是中學(xué)化學(xué)課程評(píng)價(jià)改革的核心組成部分，它引領(lǐng)著化學(xué)教學(xué)改革的方向，影響著化學(xué)教學(xué)實(shí)施的水平，決定著化學(xué)教學(xué)評(píng)價(jià)的效益。但是，中學(xué)化學(xué)新課程改革數(shù)十年以來，本應(yīng)成為教學(xué)改革推進(jìn)器與催化劑的學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)改革不僅未能發(fā)揮其正能量，反而成為化學(xué)課改處于瓶頸期的主要原因之一，制約著化學(xué)學(xué)科教學(xué)方式的變革。究其原因，現(xiàn)有的評(píng)價(jià)內(nèi)容和評(píng)價(jià)方式與評(píng)價(jià)改革的需求之間存在的嚴(yán)重脫節(jié)是其首要因素。尤其是近年來，隨著培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)與學(xué)科關(guān)鍵能力成為課堂教學(xué)的核心目標(biāo)，學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)與學(xué)科關(guān)鍵能力的發(fā)展水平已成為學(xué)生學(xué)業(yè)成就評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。但是，國(guó)內(nèi)在此方面的研究還很薄弱，尚未建立起科學(xué)、系統(tǒng)、有效的評(píng)價(jià)體系。文章基于筆者多年來的理論探索與實(shí)踐研究，選定化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力作為化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力，以探討其功能結(jié)構(gòu)、評(píng)價(jià)框架與測(cè)試工具，從而為中學(xué)化學(xué)評(píng)價(jià)改革作出些微薄的嘗試。

一、中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的結(jié)構(gòu)

采用驗(yàn)證性因素分析法，從預(yù)設(shè)假定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力為數(shù)眾多的可觀測(cè)的變量中概括和綜合出少數(shù)幾個(gè)因子，用較少的因子變量最大程度地概括和解釋原有的觀測(cè)信息，是揭示某種能力結(jié)構(gòu)模型的基本方法。以此方法，通過對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究各個(gè)主要環(huán)節(jié)所必須的學(xué)科能力進(jìn)行分析與比較，概括出了化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的一般結(jié)構(gòu)模型[1-2]（見表1）。

由此可見，化學(xué)思維能力是化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的基本要素，其他各種能力必須以化學(xué)思維能力作為基點(diǎn)才能發(fā)揮其作用，才可見其效能，因此化學(xué)思維能力是化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的重要核心?？茖W(xué)探究與問題解決的過程，是建立在現(xiàn)象觀察、實(shí)驗(yàn)分析與邏輯推理的基礎(chǔ)上的，而上述這些又必須借助于專業(yè)的化學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)方法等才能得以實(shí)施，因此，化學(xué)概念、原理、方法、技能等成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的重要媒介。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)探究的過程交流與結(jié)果呈現(xiàn)離不開各種形式的化學(xué)用語(yǔ)，并通過科學(xué)、規(guī)范、多元化的表述方式得以記錄與傳播。綜上，化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力具有以化學(xué)思維能力為內(nèi)核，以化學(xué)知識(shí)與技能、化學(xué)思想與方法、化學(xué)精神與態(tài)度為介質(zhì)、以化學(xué)表述能力為外殼的結(jié)構(gòu)。

二、中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力評(píng)價(jià)體系

1.中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力評(píng)價(jià)框架

根據(jù)中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力在什么場(chǎng)域中進(jìn)行評(píng)價(jià)，以何種載體進(jìn)行評(píng)價(jià)，以及針對(duì)哪些要素進(jìn)行評(píng)價(jià)的三個(gè)評(píng)價(jià)主體問題，將其評(píng)價(jià)框架分為三個(gè)部分：①蘊(yùn)含探究主題的情境與問題;②實(shí)驗(yàn)探究的主要?dú)v程：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施與實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià);③作為主要測(cè)量目標(biāo)并被用以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的化學(xué)知識(shí)與技能、思想方法以及化學(xué)精神與態(tài)度[3];具體如圖1所示。

（1）主題情境來源于真實(shí)世界，通?？梢詮闹刑釤挸鲆粋€(gè)或數(shù)個(gè)具有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問題，有時(shí)也隱含猜想假設(shè)的事實(shí)性依據(jù)或理論性依據(jù)[4-5]。主題情境通常包括三種類型：來自于學(xué)生生活、來自于工業(yè)生產(chǎn)，或來自于化學(xué)實(shí)驗(yàn)等學(xué)習(xí)過程，并常以文字、圖表等形式呈現(xiàn)。值得注意的是，主題情境的選擇應(yīng)盡量避免學(xué)生在化學(xué)課堂學(xué)習(xí)中經(jīng)常遇到的常規(guī)化學(xué)問題，以避免學(xué)生依靠記憶而不是探索過程獲得認(rèn)知。

（2）實(shí)驗(yàn)探究歷程是學(xué)生在具體的情境中應(yīng)用化學(xué)知識(shí)與技能、運(yùn)用化學(xué)思想與方法以及依靠科學(xué)精神與良好態(tài)度發(fā)現(xiàn)問題、理解問題，并用實(shí)驗(yàn)的方法研究問題，以獲得合理結(jié)論的過程。其中的知識(shí)與技能通常包括化學(xué)概念與原理、重要元素化合物知識(shí)、化學(xué)計(jì)算技能與實(shí)驗(yàn)操作技能等核心領(lǐng)域;化學(xué)思想方法通常包括守恒思想、分類思想、定性研究與定量研究相結(jié)合的思想等化學(xué)學(xué)科思想以及變量控制等化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想等;情感態(tài)度主要指學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中體現(xiàn)出的實(shí)事求是、數(shù)據(jù)實(shí)證等科學(xué)精神以及遭遇困難時(shí)的態(tài)度與情緒等。情感態(tài)度雖然很難在實(shí)驗(yàn)探究過程中被直接加以體現(xiàn)并予以測(cè)試，但無疑其對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過程具有重要的支撐作用。

（3）實(shí)驗(yàn)探究能力主要通過開放性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施與實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等過程進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考查范疇主要包括探究方法的選擇與探究程序的確定，考查學(xué)生能否鑒別和控制各種變量，能否合理運(yùn)用定性或定量的方法，能否制訂科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)程序，能否對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出適當(dāng)預(yù)期。具體包括實(shí)驗(yàn)原理的選擇、儀器藥品的選用、實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)等。實(shí)驗(yàn)實(shí)施考查的范疇包括實(shí)驗(yàn)操作的過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)論的獲得。具體包括實(shí)驗(yàn)程序的執(zhí)行、實(shí)驗(yàn)操作的進(jìn)行、現(xiàn)實(shí)問題的解決、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論的推導(dǎo)等，例如實(shí)驗(yàn)儀器的使用、實(shí)驗(yàn)裝置的組裝、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范，如何減少實(shí)驗(yàn)誤差、如何觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、如何呈示與分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、如何建立數(shù)據(jù)與結(jié)論之間的邏輯關(guān)系、如何根據(jù)數(shù)據(jù)推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)考查的范疇包括實(shí)驗(yàn)原理的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)操作的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的評(píng)價(jià)等。例如評(píng)價(jià)結(jié)論或觀點(diǎn)的正確性和局限性，評(píng)價(jià)探究過程的合理性與可操作性，評(píng)價(jià)探究方法的科學(xué)性與簡(jiǎn)約性等。

2.中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系

（1）中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力評(píng)價(jià)維度

中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力評(píng)價(jià)模型（見圖2）包含3個(gè)維度：主要?dú)v程、能力結(jié)構(gòu)與能力水平。學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的發(fā)展水平的測(cè)量，必須在學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的過程中才能得以實(shí)現(xiàn)，因此，可將實(shí)驗(yàn)探究歷程作為評(píng)價(jià)的第一個(gè)維度。根據(jù)《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》，學(xué)生科學(xué)探究歷程可概括為8個(gè)環(huán)節(jié)：提出問題、猜想與假設(shè)、制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流[6]。在具體實(shí)施中，基于評(píng)價(jià)目標(biāo)與探究主題可選擇其中的若干環(huán)節(jié)作為主要測(cè)試環(huán)節(jié)，但應(yīng)注意，由于各環(huán)節(jié)測(cè)量的能力著重點(diǎn)不同，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究能力水平的貢獻(xiàn)度也不同，應(yīng)慎重選擇環(huán)節(jié)組合成實(shí)驗(yàn)探究歷程。通常，一個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)探究歷程需要包括猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)與實(shí)施、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)等核心環(huán)節(jié)。評(píng)價(jià)的第二個(gè)維度是實(shí)驗(yàn)探究的能力結(jié)構(gòu)，即前述化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的基本結(jié)構(gòu)，包括化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用、科學(xué)方法的使用以及表達(dá)與交流。學(xué)生在這些能力上具有水平差異，呈現(xiàn)出一定的階段性與階梯型發(fā)展特點(diǎn)，將這些特點(diǎn)按水平高低進(jìn)行排列與描述，就形成評(píng)價(jià)的第三個(gè)維度——實(shí)驗(yàn)探究能力水平。

（2）中學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力水平等級(jí)的確定

為了在實(shí)際評(píng)價(jià)中，教師能夠方便準(zhǔn)確地對(duì)學(xué)生的應(yīng)答表現(xiàn)作出判斷，通常還需要在各個(gè)探究環(huán)節(jié)建立觀測(cè)點(diǎn)，以及基于觀測(cè)點(diǎn)的能力水平等級(jí)描述。例如，在判斷學(xué)生“猜想與假設(shè)”的能力水平等級(jí)時(shí)，可以先確定如下觀測(cè)指標(biāo)：①匹配性：猜想與提出的問題具有一定的邏輯聯(lián)系;②科學(xué)性：猜想符合化學(xué)學(xué)科的基本理論與概念;③可證性：猜想具有被證明或證偽的可能性;④多樣性：猜想具有多種可能性。然后按照指標(biāo)的滿足程度，將其確定為由低至高的若干個(gè)等級(jí)，并使每個(gè)等級(jí)都對(duì)應(yīng)著一種可觀察、可測(cè)量的外顯性行為。例如，對(duì)學(xué)生“猜想與假設(shè)”的能力水平描述如下：水平1：未進(jìn)行猜想，或猜想與問題無關(guān)，或猜想完全不合理;水平2：猜想與問題的匹配度低，或存在一定錯(cuò)誤，或難以被證明;水平3：猜想表現(xiàn)出較高的化學(xué)知識(shí)應(yīng)用水平，且能被證明;水平4：能提出多種高品質(zhì)猜想。如此，每個(gè)測(cè)試任務(wù)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的具體能力水平，若學(xué)生完成該任務(wù)，則表示學(xué)生在該環(huán)節(jié)上達(dá)到了這個(gè)特定水平的要求;反之，則不然。

三、基于主題探究的中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力評(píng)價(jià)實(shí)例

1.測(cè)評(píng)目標(biāo)

以生活中的某種“管道通”為測(cè)試背景，考查學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中最重要的“猜想與假設(shè)”“制訂方案”“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”與“觀察與解釋”四個(gè)方面的表現(xiàn)，并以此初步判斷學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力的發(fā)展水平[7]。

2.測(cè)試框架

“管道通”實(shí)驗(yàn)探究能力測(cè)試框架（表2）

3.測(cè)評(píng)方式

主題測(cè)試，即圍繞某種“管道通”工作時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象，及對(duì)現(xiàn)象的探索為主題，以實(shí)驗(yàn)探究工作單作為測(cè)評(píng)載體，包括紙筆測(cè)試與實(shí)驗(yàn)操作測(cè)試兩部分。

4.測(cè)試程序

（1）播放用某種“管道通”疏通管道的過程：呈現(xiàn)被堵塞、水逐漸聚集的洗臉池，將積水清干后，從管道口倒入“管道通”，加入一定量水，觀察到有氣泡生成，一段時(shí)間后，倒入的水都消失了，再次倒入水測(cè)試，管道確已被疏通。提供該種“管道通”的產(chǎn)品信息：氫氧化鈉、鋁粒、硝酸鈉。

（2）提供實(shí)驗(yàn)探究工作單如表3。

（3）學(xué)生單人獨(dú)桌按工作單要求單獨(dú)完成探究任務(wù)，填寫工作單。

（4）教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力評(píng)價(jià)指南完成本次學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的評(píng)價(jià)（表4）。

5.實(shí)施過程記錄與成果評(píng)價(jià)示例

以“管道通”成分中的硝酸鈉在反應(yīng)中的可能作用是什么為例）。

（1）猜想與假設(shè)環(huán)節(jié)

①學(xué)生的答題表現(xiàn)，見圖3。

②根據(jù)評(píng)價(jià)指南，教師作出評(píng)價(jià)與結(jié)果，見圖4。

（2）制訂方案環(huán)節(jié)

①學(xué)生的答題表現(xiàn)，見圖5。

②根據(jù)評(píng)價(jià)指南，教師作出評(píng)價(jià)與結(jié)果，見圖6。

（3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

學(xué)生的表現(xiàn)記錄以及教師作出評(píng)價(jià)與結(jié)果，見圖7。

（4）觀察與解釋環(huán)節(jié)

①學(xué)生的答題表現(xiàn)，見圖8。

②根據(jù)評(píng)價(jià)指南，教師作出評(píng)價(jià)與結(jié)果，見圖9。

6.測(cè)評(píng)結(jié)論

根據(jù)教師的評(píng)價(jià)結(jié)果，該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究過程總得分為63分，探究能力總評(píng)價(jià)等級(jí)為B等。

對(duì)于中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力評(píng)價(jià)的探討，本文只是基于自身的實(shí)踐，建立了一個(gè)具有一定內(nèi)在邏輯性的評(píng)價(jià)框架，以及具有一定操作性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，以此拋磚引玉，來推動(dòng)化學(xué)教師對(duì)該問題的深入思考與廣泛探討，從而促進(jìn)中學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成與學(xué)科關(guān)鍵能力的培育，為提高學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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