基于思维进阶的探究型实验校本课程开发与实施——高二化学实验选修“KI 与Cu（NO3）2溶液反应原理探究”为例

曾 虹 江合佩

（1.厦门外国语学校，福建 厦门 361005；2.厦门市教育科学研究院，福建 厦门 361005）

一、问题的提出

新一轮基础教育课程改革，把提高学生的核心素养作为重点。核心素养主要是指学生的价值观、必备品格和关键能力，而思维能力正是关键能力的核心。［1］高中生思维呈现从低阶到高阶的特点：思维结构上根据SOLO 可观察的学习成果呈现：P（前结构层次）、U（单点结构层次）、M（多点结构层次）、R（关联结构层次）、E（拓展抽象结构层次）的进阶；［2］在思维方式上，由形象到抽象、由定性到定量、由线性到非线性的进阶；在思维品质上，由片面到全面、由浅层到深刻、由无序到有序、由定势到灵活性、批判性和独创性进阶。［3］针对这些特点，如何在化学教学中培养学生思维进阶？

探究型实验是化学教学的重要组成部分，是化学学科有别其他学科的特色。探究型实验教学是培养学生科学思维，熟悉科学研究方法，掌握科学研究技能的重要途径。在探究型实验教学中培养学生思维进阶，是化学教学的重要任务。但在实际教学中，由于课时有限、备课量大、准备工作繁杂、收效不明显等原因，探究型实验没有得到应有的重视。当前一些探究型实验仍以教师为主体，学生的思维没有得到真正的进阶。

如何让探究型实验教学真正发挥它的功能？如何让学生成为探究的主体？如何引导学生在复杂真实情境中通过宏微结合的视角，运用变化观念与平衡的思想分析解决问题？开设“探究型实验校本课程”，让学生亲自参与实验的整个过程；给学生充足的探究、思考、查阅资料的时间；组织学生充分的交流、探讨、相互协作；引导学生实验后全方位地总结反思……是发挥探究型实验功能的有效途径。

二、探究型实验校本课程内容的选择

开设探究型实验校本课程，内容的选择至关重要。该校本课程开发的目的是培养学生思维进阶、提升学生核心素养，并作为教学的一个重要补充。基于此，提出课程内容选择的三原则、三来源。

（一）探究型实验校本课程内容选择的三原则

1.以学生的发展为本的原则

维果斯基的“最近发展区理论”认为学生的发展要关注两种水平：一是学生的现有水平；另一是学生可能的发展水平，这是通过教学所能获得的潜力。两者之间的差异就是最近发展区。［4］依据此理论，探究型实验校本课程内容的选择应着眼于学生的最近发展区，符合学生的认知特点，为学生提供带有一定难度的实验，调动学生的积极性，发挥其潜能，达到下一发展阶段的水平。

2.以思维进阶外显化为原则

化学实验因为反应环境的复杂性，一些看起来很简单的实验，实际操作起来却不容易成功。如在铁钉中加入盐酸的实验，若未考虑到其他因素影响，就可能因为观察不到明显的气泡而得出与理论不相符的实验结论。只有动手做实验，才会发现有很多的问题需要探究。在这么多可供探究的实验中，如何选择实验探究的内容呢？开发探究性实验校本课程的目的是促进学生思维进阶。因此探究实验内容需要侧重于选择具有探究价值，承载着典型的思维进阶，并能将思维进阶外显化的实验。

3.以产生积极心理暗示为原则

兴趣是最好的老师，只有激发学生探究的兴趣和热情，使学生成为学习的主体，学生才能真正持之以恒，持久而深入地探究问题，才能真正实现思维进阶。选择的探究实验内容应尽量的与学生学习、生活经验紧密联系，可以让学生自己提出探究内容，让学生感受解决身边问题而获得成功的体验，明显感受自身解决问题能力的提升，不断在成功快乐的体验中向前行进。

（二）探究型实验校本课程内容选择的三来源

1.源于教材而高于教材

教材中的“微项目”“化学与技术”“知识支持”等都是探究型实验内容选择的依据。如“微项目”，它以真实问题情境为背景，以章节内容为主线，用一个章节学习的核心知识，来解决生产生活中的问题，并在解决问题过程中引导学生将知识和认识思路结构化。“微项目”改变教学和学习方式，以素养教学为导向，能培养学生核心素养，是有趣又有意义的教学内容。但由于课时的限制，课堂教学往往点到为止，无法深入探究，教师要靠精心设计和引导才能在有限时间完成教学任务。“探究型化学实验校本课程”恰好可弥补这一不足：有充足的时间、充足的药品、充足的设备；教师有充足的时间精力保障全面的指导；学生能沉下心来进行深度学习，将源于教材的实验挖得更深，做得更多，想得更远。

2.源于习题而高于习题

探究型实验把传统课堂实验的纯理论化、环境的单一化、现象的简单化、结论的标准化引向真实情境中，呈现化学反应的真实化、环境的复杂化、现象的多样化、结论的科学化，有助于打破课堂教学中反复巩固基础知识带来的或多或少的思维僵化。它符合新课程理念，有助于培养学生的创新意识和科学探究方法、变化观念与平衡思想等核心素养。高考探究型实验题目背景都是经过精心设计并实践的实验，是“探究型实验校本课程开发”的宝库。通过实验探究，学生不仅深入理解习题、更能深入理解化学反应的复杂性，让思维更加全面深刻。

3.源于教学而高于教学

教师应树立终身学习的意识。正所谓“学无止境”，教师经常会在教学中有新的想法，被学生问到新的问题，做到新的题目，遇到新的难点等等。只要正视这些问题，通过思考、查阅资料、做实验解决这些问题，教师就能在学习中不断地进步。这些问题也可以成为“探究型实验校本课程开发”的资源，更是教师保持学习动力、保有教学热情的法宝。

三、探究型实验校本课程实施的路径

在校本实验实施之前，作者设计了问卷调查表，主要了解学生知识基础、思维特征、兴趣点等信息。根据调查结果，再结合高二年段学生现有情况：已经完成高中化学必修一、二和选择性必修1—化学反应原理的学习，具备元素化学、氧化还原、化学反应原理等基础知识，了解了研究物质的基本程序、方法，形成了一定的微粒观、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的意识，有一定的科学探究和创新意识。但由于课时限制，学生缺乏对问题深入而细致的探讨，缺少对实验受多因素影响的实践经验，思维偏单一、偏纯理论，一旦遇到与原有认知不符的实验现象时就会手足无措。针对这种情况，探究型实验校本课程内容选择的主要方向是——复杂环境体系中离子反应的探究实验，并在实践中不断修订，最终形成教案、论文等，编订成册。

探究型实验校本课程实施路径，见图1。

图1 探究型实验校本课程实施路径

四、探究型实验校本课程教学案例

下面以高二化学实验选修“KI 与Cu（NO3）2溶液反应原理探究”为例，探讨具体的课时安排、思维进阶及教学一般过程。

（一）课时安排及思维进阶（见表1）：

表1 课时安排及思维进阶［2］

（二）教学一般过程

教学过程中应以学生为主体，充分体现学生自主思考和创新，自主查阅资料。在学生需要帮助时，老师给予适当的指导和提示，基本遵循以下流程，见图2。

图2 探究型实验校本课程教学一般过程

（三）侧重学生思维进阶的教学实录（见表2）

表2 侧重学生思维进阶的教学实录［2］

五、反思与总结

开发这门校本选修课程的初衷是培养学生思维进阶，提升实验探究能力，让学生真正地做实验、研究实验，而不是照单抓药，更不是应付实验。在实施这门课程的过程中，笔者收获以下经验、教训。

（一）注重课堂生成，动态调整教学进度

传统教学中，一些教师完全按照教学设计实施课堂教学，忽视课堂生成性问题，学生难以自由发表意见，与课堂方向不一致的想法常因课时的限制而被扼杀，学生的思维无法获得最大的发展。基于思维进阶的探究型实验校本课程要求教师关注学生个体化发展，尊重学生个性化差异，重视学生课堂上提出的问题，动态调整教学进度。教师可以预测学生可能提出的有代表性问题，精心准备实验器材、药品，通过实验探究及时帮助学生解决课堂生成性问题，让学生真正成为课堂的主人。

（二）留有一定的时间，让学生充分自主参与

不扼杀学生的灵感、创意，要给足给够学生思维的时空。在课时设置上，一般安排四个课时，教师觉得课时不够，或者还需要延伸，可以根据实际情况增加课时。由于课时充足，目的明确，在授课过程中老师更有耐心，学生的活跃度和参与度也不同于一般课堂。学生可以自由地发表自己的意见，提出自己的见解、想法。学生在遇到难点时主动积极查阅资料、文献以及向老师请教，教师的真正作用在于学习过程中适时给予引导和帮助，学生真正地成为学习的主体，思维能力明显得到提升。

（三）思维外显化，让学生感受思维进阶过程

高中生思维有明显特征，但因没有开设思维课，学生对自己的思维特点、思维进阶只有模糊的认识。可能一道难题有人想出来了，自己想不出来就觉得自己思维不行。通过开设这门课程能让学生明确自己的思维特点，能在探究的过程中感受到思维进阶的过程，并不断修正自己的认知模型，得到明显的进步。

（四）用文字记录实验，让学生剖析自己的思维进阶

探究实验课程虽然会给学生留下较为深刻的印象，但若不加以巩固，很快会忘记。为了让实验探究作用最大化，校本课程专门设置了写小论文的课时，并设计了小论文模板，让学生用文字记录实验过程，记录自己思维的进阶过程，记录反思与总结。