“三新”背景下高中学生理科实验操作能力评价研究

李文静

实验教学是理科（物理、化学、生物）课程的特点，也是理科教学的基本形式之一，是培养学生学科核心素养的重要支撑。本文基于目前高中实验教学中存在的一些问题，分析“三新”（新课标、新教材、新高考）背景下高中理科实验教学和评价研究的重要性，以及相关问题的解决策略。

高中理科实验的重要性

理科（物理、化学、生物）是以实验为基础的科学，很多结论都是从实验中得出的，也是在实验中不断发展与进步的。2020年教育部颁布《普通高中课程标准（2017年版2020年修订）》，指出教师要重视实验，合理地组织实验。课程改革的突破口是教材改革。在新课标指导下，2019年人教版高中理科教材正式出版使用，更重视学生实验操作能力的训练。在“三新”背景下，2019年教育部发布了《关于加强和改进中小学实验教学的意见》（简称《意见》）明确指出，实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径，通过实验教学扭转中小学忽视实验教学的倾向，提升学生的观察能力、动手实践能力、创造性思维能力和团队合作能力，培养学生的兴趣爱好、创新精神、科学素养和意志品质。

高中理科实验现状

一是实验教学方面。“三新”背景下，高中理科实验具有相当的综合性、开放性和应用性，但还存在很多问题。如现阶段，由于高考考试以笔试为主，并未涉及实验操作考试，加上高中课程量大，学时紧张，很多学校便不再组织学生进行理科实验，而是由教师口头讲解实验或者播放一些实验视频来代替学生动手操作实验。久而久之，实验室便长期不对师生开放，设备陈旧，用品不能及时更新。从教师方面来说，对实验重视不够，导致他们对“三新”背景下的实验内容认识不深刻、理解不到位。而从学生方面来说，长时间未能参与实验操作，导致他们动手操作能力较弱，对实验中出现的问题也不能理性分析。

二是实验评价方面。目前很多学校的评价过程只限于教师对学生的单方评价。评价范围和内容不够客观和全面，也缺乏对学生完成整个实验的各个环节的评价机制，进而弱化了实验教学的效果，不能很好地提高学生的学科核心素养。

有效开展理科实验的教学策略

一是根据教材制作科学的实验试题卷，为学生实验奠定良好的基础。要想有效地开展实验课程，教师必须认真备课，做好实验课前的准备工作，只有课前准备充足，才能保证实验操作课顺利进行。教师可以先对本学科高中课程的必做实验进行整理归纳，写出每个实验的实验试题卷。试题卷应包括实验目的、实验原理、实验仪器（用品）、实验操作步骤、实验现象（数据记录及处理）、结论及整理实验用品等项，必要时还需要进行误差分析和注意事项的总结。教师通过认真整理每个实验的试题卷，会对每个实验有更加深刻的认识，同时对学生进行每个实验操作的时间有比较科学准确的推测。

二是明确实验目标，保证实验操作可行性。学生只有在进行实验操作之前，对实验原理有深刻的认知，清晰地理解实验操作流程，才能保证实验的顺利进行。如在人教版高中物理必修一《伽利略研究自由落体》一文中，伽利略当时不能直接对自由落体运动的规律進行研究，于是通过对问题的深入研究，结合数学推理，设计符合当时条件的实验模型，采用冲淡重力的方法——研究斜面上物体的运动，最后进行合理的外推，得出结论。伽利略为后人留下了一套科学的研究问题的方法，从此之后科学界人才辈出，成果如云。

三是观察实验现象，做好记录。在实验操作过程中，学生不仅要具备操作实验的能力，同时要对实验现象进行观察、记录和分析。学生通过对实验现象的观察和分析，可以发现问题，同时将知识内化。如在人教版高中生物必修一中“比较过氧化氢在不同条件下的分解”这一实验，学生通过观察过氧化氢在四种不同条件下分解的实验现象，会直观地感受到过氧化氢在酶的作用下分解速度最快，从而理解与无机催化剂对比，酶具有高效性这一特点。但是有些实验的操作过程比较复杂，实验现象出现时间较短或者实验现象不够明显，这样就会造成一部分学生观察不到实验现象。此时，我们可以借助现代信息技术来记录实验过程。

例如，在“观察植物细胞的吸水和失水”这一实验中，实验现象的观察需要借助显微镜。学生借助显微镜观察的同时也要进行实验操作，在观察质壁分离前要从盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流，这一过程要重复几次，才能在显微镜下看到质壁分离现象。后面学生还要从盖玻片的一侧滴加清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流，这一过程也要重复几次，才能在显微镜下看到质壁分离复原现象。因此，学生在操作的过程中就容易手忙脚乱，加上有时候实验现象不明显，所以实验效果并不好。此时，如果教师用手机将显微镜下发生的质壁分离现象和质壁分离复原现象录下来，后期学生便可以在手机上看到整个动态过程。

四是必要的误差分析和注意事项的总结。误差有偶然误差和系统误差之分，误差分析不仅能帮助我们分析实验现象和结果与逻辑结论的差异性，进而做出修正或者合理的外推，还可以让我们总结注意事项，来减小误差。如在人教版高中物理必修三“测量金属丝的电阻率”实验中，用伏安法测电阻时，若电表的内阻没有确定值，无论是采用电流表内接法还是外接法，电阻的测量都有系统误差。这时候就需要根据电流表内、外接的误差分析，来选择合适的电路连接，才能比较准确地测出电阻值。

五是撰写实验报告。实验后要仔细分析数据，从中得出结论，认真撰写实验报告。同时，撰写者要发表自己的成果和见解，与他人交流成果，听取别人的批评和质疑。

实验教学评价

评价是驱动课程发展和变化的关键因素。只有建立关于实验教学的有效评价体系，才能让教育者在落实评价过程中逐渐领会培养实验技能对于学生发展高阶思维技能与学科核心素养的重要性。因此，教师要以理科（物理、化学、生物）实验课堂开展情况为立足点，引导学生通过自评、互评和师评等，多角度、多方位开展有效的量化评价，以评价促进教师提高教学技能，以评价推进学生提高核心素养。教师如何确定实验的评价标准？一是需要根据实验的任务，明确实验的目标。二是除了重视知识与技能、过程与方法，还必须把核心素养有机渗透到实验过程中，关注学生实验过程，强调实验态度和合作精神、创新意识等素养，将其与实验活动方案有机结合，并设计出具体的实验评价表。

在进行评价时，教师需要关注学生的个体差异，如学习能力、态度、创新精神、合作与沟通能力，以及正确的世界观、人生观、价值观等。实验评价量表的制定需要在实践中不断地总结归纳。但是探究类实验、验证性实验及操作类实验既有相同的地方，又各有特点。考查学生的实验能力不完全一样，侧重点也有所区别，因此实验评价量表的制定也需要有所不同。学生和教师所处的角度不同，对实验评价的认知和深度有差异，因此在此问题上教师应该全面权衡分析，与学生沟通交流，而不是一锤定音。

总之，实验推动了理科（物理、化学、生物）的发展，在促进学生学科核心素养的形成方面具有重要的作用。从理科课程的视角看，学生通过实验学习了概念和规律，建立了理科知识和实践情境的联系，促进了学科观念的培养。学生在实验中，分析实验数据之间的数量关系和因果关系，提升了科学思维能力。学校和教师应该积极创造条件，尽量开足实验课，帮助学生培养科学思维，掌握学习技能，完成学习目标。

（本文系2023年度河南省基础教育教学研究项目“‘三新背景下高中学生理科实验操作能力评价研究”的成果。立项编号：JCJYC23071400017）