“三新”背景下高中學(xué)生理科實驗操作能力評價研究

李文靜

實驗教學(xué)是理科（物理、化學(xué)、生物）課程的特點，也是理科教學(xué)的基本形式之一，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要支撐。本文基于目前高中實驗教學(xué)中存在的一些問題，分析“三新”（新課標(biāo)、新教材、新高考）背景下高中理科實驗教學(xué)和評價研究的重要性，以及相關(guān)問題的解決策略。

高中理科實驗的重要性

理科（物理、化學(xué)、生物）是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，很多結(jié)論都是從實驗中得出的，也是在實驗中不斷發(fā)展與進(jìn)步的。2020年教育部頒布《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》，指出教師要重視實驗，合理地組織實驗。課程改革的突破口是教材改革。在新課標(biāo)指導(dǎo)下，2019年人教版高中理科教材正式出版使用，更重視學(xué)生實驗操作能力的訓(xùn)練。在“三新”背景下，2019年教育部發(fā)布了《關(guān)于加強和改進(jìn)中小學(xué)實驗教學(xué)的意見》（簡稱《意見》）明確指出，實驗教學(xué)是國家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑，通過實驗教學(xué)扭轉(zhuǎn)中小學(xué)忽視實驗教學(xué)的傾向，提升學(xué)生的觀察能力、動手實踐能力、創(chuàng)造性思維能力和團(tuán)隊合作能力，培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好、創(chuàng)新精神、科學(xué)素養(yǎng)和意志品質(zhì)。

高中理科實驗現(xiàn)狀

一是實驗教學(xué)方面?！叭隆北尘跋拢咧欣砜茖嶒灳哂邢喈?dāng)?shù)木C合性、開放性和應(yīng)用性，但還存在很多問題。如現(xiàn)階段，由于高考考試以筆試為主，并未涉及實驗操作考試，加上高中課程量大，學(xué)時緊張，很多學(xué)校便不再組織學(xué)生進(jìn)行理科實驗，而是由教師口頭講解實驗或者播放一些實驗視頻來代替學(xué)生動手操作實驗。久而久之，實驗室便長期不對師生開放，設(shè)備陳舊，用品不能及時更新。從教師方面來說，對實驗重視不夠，導(dǎo)致他們對“三新”背景下的實驗內(nèi)容認(rèn)識不深刻、理解不到位。而從學(xué)生方面來說，長時間未能參與實驗操作，導(dǎo)致他們動手操作能力較弱，對實驗中出現(xiàn)的問題也不能理性分析。

二是實驗評價方面。目前很多學(xué)校的評價過程只限于教師對學(xué)生的單方評價。評價范圍和內(nèi)容不夠客觀和全面，也缺乏對學(xué)生完成整個實驗的各個環(huán)節(jié)的評價機制，進(jìn)而弱化了實驗教學(xué)的效果，不能很好地提高學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

有效開展理科實驗的教學(xué)策略

一是根據(jù)教材制作科學(xué)的實驗試題卷，為學(xué)生實驗奠定良好的基礎(chǔ)。要想有效地開展實驗課程，教師必須認(rèn)真?zhèn)湔n，做好實驗課前的準(zhǔn)備工作，只有課前準(zhǔn)備充足，才能保證實驗操作課順利進(jìn)行。教師可以先對本學(xué)科高中課程的必做實驗進(jìn)行整理歸納，寫出每個實驗的實驗試題卷。試題卷應(yīng)包括實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器（用品）、實驗操作步驟、實驗現(xiàn)象（數(shù)據(jù)記錄及處理）、結(jié)論及整理實驗用品等項，必要時還需要進(jìn)行誤差分析和注意事項的總結(jié)。教師通過認(rèn)真整理每個實驗的試題卷，會對每個實驗有更加深刻的認(rèn)識，同時對學(xué)生進(jìn)行每個實驗操作的時間有比較科學(xué)準(zhǔn)確的推測。

二是明確實驗?zāi)繕?biāo)，保證實驗操作可行性。學(xué)生只有在進(jìn)行實驗操作之前，對實驗原理有深刻的認(rèn)知，清晰地理解實驗操作流程，才能保證實驗的順利進(jìn)行。如在人教版高中物理必修一《伽利略研究自由落體》一文中，伽利略當(dāng)時不能直接對自由落體運動的規(guī)律進(jìn)行研究，于是通過對問題的深入研究，結(jié)合數(shù)學(xué)推理，設(shè)計符合當(dāng)時條件的實驗?zāi)Ｐ?，采用沖淡重力的方法——研究斜面上物體的運動，最后進(jìn)行合理的外推，得出結(jié)論。伽利略為后人留下了一套科學(xué)的研究問題的方法，從此之后科學(xué)界人才輩出，成果如云。

三是觀察實驗現(xiàn)象，做好記錄。在實驗操作過程中，學(xué)生不僅要具備操作實驗的能力，同時要對實驗現(xiàn)象進(jìn)行觀察、記錄和分析。學(xué)生通過對實驗現(xiàn)象的觀察和分析，可以發(fā)現(xiàn)問題，同時將知識內(nèi)化。如在人教版高中生物必修一中“比較過氧化氫在不同條件下的分解”這一實驗，學(xué)生通過觀察過氧化氫在四種不同條件下分解的實驗現(xiàn)象，會直觀地感受到過氧化氫在酶的作用下分解速度最快，從而理解與無機催化劑對比，酶具有高效性這一特點。但是有些實驗的操作過程比較復(fù)雜，實驗現(xiàn)象出現(xiàn)時間較短或者實驗現(xiàn)象不夠明顯，這樣就會造成一部分學(xué)生觀察不到實驗現(xiàn)象。此時，我們可以借助現(xiàn)代信息技術(shù)來記錄實驗過程。

例如，在“觀察植物細(xì)胞的吸水和失水”這一實驗中，實驗現(xiàn)象的觀察需要借助顯微鏡。學(xué)生借助顯微鏡觀察的同時也要進(jìn)行實驗操作，在觀察質(zhì)壁分離前要從蓋玻片的一側(cè)滴加蔗糖溶液，在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙引流，這一過程要重復(fù)幾次，才能在顯微鏡下看到質(zhì)壁分離現(xiàn)象。后面學(xué)生還要從蓋玻片的一側(cè)滴加清水，在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙引流，這一過程也要重復(fù)幾次，才能在顯微鏡下看到質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。因此，學(xué)生在操作的過程中就容易手忙腳亂，加上有時候?qū)嶒灛F(xiàn)象不明顯，所以實驗效果并不好。此時，如果教師用手機將顯微鏡下發(fā)生的質(zhì)壁分離現(xiàn)象和質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象錄下來，后期學(xué)生便可以在手機上看到整個動態(tài)過程。

四是必要的誤差分析和注意事項的總結(jié)。誤差有偶然誤差和系統(tǒng)誤差之分，誤差分析不僅能幫助我們分析實驗現(xiàn)象和結(jié)果與邏輯結(jié)論的差異性，進(jìn)而做出修正或者合理的外推，還可以讓我們總結(jié)注意事項，來減小誤差。如在人教版高中物理必修三“測量金屬絲的電阻率”實驗中，用伏安法測電阻時，若電表的內(nèi)阻沒有確定值，無論是采用電流表內(nèi)接法還是外接法，電阻的測量都有系統(tǒng)誤差。這時候就需要根據(jù)電流表內(nèi)、外接的誤差分析，來選擇合適的電路連接，才能比較準(zhǔn)確地測出電阻值。

五是撰寫實驗報告。實驗后要仔細(xì)分析數(shù)據(jù)，從中得出結(jié)論，認(rèn)真撰寫實驗報告。同時，撰寫者要發(fā)表自己的成果和見解，與他人交流成果，聽取別人的批評和質(zhì)疑。

實驗教學(xué)評價

評價是驅(qū)動課程發(fā)展和變化的關(guān)鍵因素。只有建立關(guān)于實驗教學(xué)的有效評價體系，才能讓教育者在落實評價過程中逐漸領(lǐng)會培養(yǎng)實驗技能對于學(xué)生發(fā)展高階思維技能與學(xué)科核心素養(yǎng)的重要性。因此，教師要以理科（物理、化學(xué)、生物）實驗課堂開展情況為立足點，引導(dǎo)學(xué)生通過自評、互評和師評等，多角度、多方位開展有效的量化評價，以評價促進(jìn)教師提高教學(xué)技能，以評價推進(jìn)學(xué)生提高核心素養(yǎng)。教師如何確定實驗的評價標(biāo)準(zhǔn)？一是需要根據(jù)實驗的任務(wù)，明確實驗的目標(biāo)。二是除了重視知識與技能、過程與方法，還必須把核心素養(yǎng)有機滲透到實驗過程中，關(guān)注學(xué)生實驗過程，強調(diào)實驗態(tài)度和合作精神、創(chuàng)新意識等素養(yǎng)，將其與實驗活動方案有機結(jié)合，并設(shè)計出具體的實驗評價表。

在進(jìn)行評價時，教師需要關(guān)注學(xué)生的個體差異，如學(xué)習(xí)能力、態(tài)度、創(chuàng)新精神、合作與溝通能力，以及正確的世界觀、人生觀、價值觀等。實驗評價量表的制定需要在實踐中不斷地總結(jié)歸納。但是探究類實驗、驗證性實驗及操作類實驗既有相同的地方，又各有特點?？疾閷W(xué)生的實驗?zāi)芰Σ煌耆粯?，?cè)重點也有所區(qū)別，因此實驗評價量表的制定也需要有所不同。學(xué)生和教師所處的角度不同，對實驗評價的認(rèn)知和深度有差異，因此在此問題上教師應(yīng)該全面權(quán)衡分析，與學(xué)生溝通交流，而不是一錘定音。

總之，實驗推動了理科（物理、化學(xué)、生物）的發(fā)展，在促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的形成方面具有重要的作用。從理科課程的視角看，學(xué)生通過實驗學(xué)習(xí)了概念和規(guī)律，建立了理科知識和實踐情境的聯(lián)系，促進(jìn)了學(xué)科觀念的培養(yǎng)。學(xué)生在實驗中，分析實驗數(shù)據(jù)之間的數(shù)量關(guān)系和因果關(guān)系，提升了科學(xué)思維能力。學(xué)校和教師應(yīng)該積極創(chuàng)造條件，盡量開足實驗課，幫助學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)思維，掌握學(xué)習(xí)技能，完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（本文系2023年度河南省基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項目“‘三新背景下高中學(xué)生理科實驗操作能力評價研究”的成果。立項編號：JCJYC23071400017）