高三化学“实验设计与评价”复习的教学实践研究

郑洁

摘要：高三复习课，教师如何创设真实、综合、连锁式的探究情境，提升学生对实验方案的设计、评价和优化能力，具有重要的研究价值和实践意义。课例基于Fe3+与I-反应的实验情境，整合了原电池装置、常见微粒检验方案、化学平衡移动方案的设计与评价3个核心学习任务。结合教学后学生认知测试结果、学生和听课教师对教学过程的评价，对教学效果和学习目标达成情况进行论述，以期为高三备考复习提供案例参考和研究建议。

关键词：实验设计与评价；Fe3+和I-反应；高三实验复习；原电池；平衡移动

文章编号：1008-0546（2017）01-0066-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.020

一、问题提出

实验能力的评价与测量，已成为近年来高考化学的研究热点之一，其中实验方案的设计与评价是高考化学测查的重要内容，相关专题也是高三复习备考的学习重点和教学难点。实验方案的设计与评价能力是学生实验能力中的高阶认知与操作技能，具体包括对实验课题、目的及原理的理解，对实验过程的设计、决策、评价和优化，对实验现象与结果的认知、判断、分析和处理的综合能力。

一方面，通过文献分析，笔者发现目前相关研究集中在高考评价型实验题的分析[1]、实验设计课程的教学策略[2]、实验能力结构的评价测量[3]等，较少对具体教学实践进行探讨。另一方面，通过研究近三年的高考化学试题，“实验方案的设计与评价”这类试题的难度介于0.3至0.6，显示多年来全省学生整体上在这类试题中只有一般的表现，值得引起广大高三化学教师的反思。但一些高中因班数较多或实验条件有限，无论在新课学习还是高中实验复习阶段，都无法让学生进行实验设计与操作活动，而教师主要通过一定量的实验报告书写训练题目来培养、强化学生的实验方案设计能力，导致学生在实验设计与评价上存在突出问题——不能将所学知识理论融会贯通、遇到新情境不能迅速辨析并进行有效迁移、实验设计不够严谨合理、实验评价无从下手。比较有效的教学策略是教师创设真实、综合、连锁式情境，激发学生的探究热情，促使学生利用已有的知识储备解决问题，进而实现知识的综合运用与能力提升。

综上所述，本研究基于Fe3+与I-反应的实验情境，整合了原电池装置、常见微粒检验方案、化学平衡移动方案的设计与评价3个核心学习任务，以驱动学生对实验方案进行设计、决策、评价和优化。基于此，本研究主要解决以下4个问题：（1）如何创设真实、综合、连锁式的实验探究情境，以驱动学生设计与评价实验方案？（2）学生对本课教学过程有怎样的态度与评价？（3）教学后，学生在化学实验方案的设计与评价上的认知测试结果如何？（4）参与课堂观摩的教师对本课教学活动有怎样的评价？

二、研究方法

1. 研究对象的选取

以广州市某高中44名高三理科班学生为研究对象，其中男生24人，女生20人。

2. 研究工具的设计

（1）导学案

笔者整合了教学内容，根据教学目标自编导学案，在课堂上基于Fe3+与I-反应的陌生情境，创设3个真实、综合、连锁式的探究任务，驱动学生进行实验方案的设计与评价。

（2）学生问卷

为了解学生对教学活动的态度，笔者咨询过化学教育专家后使用Likert 5点量表形式自编问卷（见后文表3），量表的Cronbach α值是0.903，具有较高信度，符合量表编制要求；并发放“实验方案的设计与评价能力”测试题。回收有效问卷44份，有效问卷回收率100%。

（3）听课教师评价量表

由于本课同时是“国培观摩课”，为了解参与观摩课的教师们对本课教学效果的评价，本研究采用自编Likert 5点量表进行调查（见后文表4）。整份量表的Cronbach α值是0.895，符合量表编制的要求。共发放问卷56份，回收有效问卷56份，有效问卷回收率100%。

3. 研究流程的说明

本研究的实施流程如下：（1）进行教学实践的前期准备（设计导学案、量表、测试题）；（2）正式开展课堂教学活动，对参与课堂观摩的教师进行调查和访谈；（3） 授课后第二天对学生发放“教学活动态度量表”和“实验方案的设计与评价能力”测试题；（4）分析整合资料。

三、教学实践

1. 教学内容的整合

本节课的问题主线、知识主线及能力主线的内在联系，如图1所示。

2. 教学目标的确立

3. 教学过程的实录

课堂上，通过“1+3”教学，围绕同一个反应情境，设计出3个教学环节（教学实录见表2）。

4. 教学效果的分析

（1）学生对教学过程的态度与评价

在授课后向学生发放问卷以评价本课教学效果，量表Cronbach α值是0.903，具有较高信度。由表3可知：①题目的平均分均在4.46以上，学生对学习任务设计意图的认同度比较高，对陌生情境融入真实、综合、连锁式探究任务的教学过程评价较高；③题目2、3的平均分较高，表明学生对本节课的教学重点——原电池装置的设计和微粒检验方案加深了理解；（3）题目10、14的平均分较高，学生的认同度较高，表明本节课有利于学生更好地优化和改进实验方案，落实表达的规范和严谨性。

（2）听课教师的评价分析

教学后发放问卷，调查听课教师对本次教学效果的评价，量表Cronbach α值是0.895，具有较高的信度。表4中數据表明：（1）教师们对教学环节设计的认可度较高，有较正向的态度（平均分均在4.20以上）；（2）教师们对本课教学目标达成程度的正向评价较高。

（3）学生教学后测的认知分析

在授课后发放“实验方案的设计与评价能力”测试问卷，包含3道综合型实验探究题目，分别赋分10分，每道题目平均得分依次为8.5、8.4、8.0，得分均较高，说明学生掌握情况良好。进一步分析测查结果，学生在实验目的、原理、方法及过程等维度的得分较高，但在分析现象、论证猜想、推导结论及操作细节上得分较低，可能原因是学生对陌生情境仍缺乏快速辨别、分析和迁移的能力，同时真实的实验经历积累不足，这些有待在后续的复习备考中进一步加强。

四、教学反思与研究建议

反思此课例的教学，仍存在有待改进之处，如留给学生讨论和展示的时间应更多一些，应创设一些学生动手实验的机会等。对于如何创设真实、综合、连锁式的探究情境进行实验方案设计与评价的高三实验复习教学，笔者有以下建议：

1. 精心选题

实验设计与评价专题复习的选题十分重要，好的题目一要有综合性，能促使学生联系复习过的实验基础知识、元素化合物知识和反应原理的知识来解决实际问题，二要符合学生的认知实际，适合学生的“最近发展区”，但又有一定的挑战性，学生参与积极性高同时又能使所学内容得到巩固和提升。

2. 保证时间

实验方案的设计和评价都需要学生经过深入的思考、讨论后得出，教师要事先分析学生可能存在的疑难点，课堂实施时要留足够的时间给学生思考、讨论和表达，在这过程中提升学生的分析、表达、迁移和创新能力。若安排的时间过紧，各个环节匆匆忙忙走过场，实验方案和设计都由老师牵着学生的鼻子走，这样教学的效果就会大打折扣。

3. 落实实验

将真实的实验带入高三的复习课堂，不仅体现了实验设计与评价的目的——用更优化的实验方案解决实际问题，同时也激发了学生参与的积极性和热情，在方案的实现过程中获得成就感，再者也让学生在真实的实验操作中巩固了实验的基础知识。教师要尽量给学生创设参与实验、动手实践的机会，能分组的尽量分组，受条件限制的可采用教师或学生代表演示实验，实现“纸上写实验”到“动手做实验”的转变[4-5]。

参考文献

[1] 蒋小钢.立足实验素养考查的高考“评价型”实验题的命题特点[J].化学教育，2014，34（1）：41-43

[2] 王科志等.化学综合设计实验教学模式的改革[J].化学教育，2010，31（3）：92-94

[3] 杨超怀.高三学生化学实验能力结构与培养策略研究[D].广西师范大学，2012

[4] 宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·实验化学（选修6）[M].北京：人民教育出版社，2007

[5] 中華人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003