OBE理念指导下的中学化学实验教学设计与研究

【摘 要】OBE理念指的是成果导向教育，其核心是根据预期的学习成果来反向设计教学过程和确定教学内容。OBE理念指导下的中学化学实验教学，主要包括产出成果、精选教学内容、选择教学方法、考核评价四个部分，其核心在于将教育的焦点放在学生通过教学活动能达到的预期学习成果上。文章以中学化学实验“铁及其化合物的性质”为例，对OBE理念指导下的中学化学实验教学进行探索。

【关键词】OBE理念 化学实验 教学设计

【中图分类号】G633.8" "【文献标识码】A" "【文章编号】1002-3275（2024）09-62-04

一、研究背景

化学实验作为中学化学教学的重要组成部分，在学生化学核心素养的培养中扮演着不可或缺的角色。化学实验及其教学不仅是对理论知识的实践检验，而且是激发学生学习兴趣、培养其科学探究精神和实践能力的有效途径。然而，传统的中学化学实验教学模式存在重知识传授轻化学实验，教学方法相对单一，实验内容多以验证性实验为主，缺乏探究性和设计性实验，忽略对学生实验过程中的思维过程和策略运用的关注等问题，这导致一些学生对化学实验的兴趣和参与度不高，不利于培养学生的创新能力和实践能力。

OBE（Outcome-Based Education）指的是成果导向教育，其核心是根据预期的学习成果来反向设计教学过程和确定教学内容。OBE理念旨在从根本上改变以教师为中心、以教学内容为导向的问题，强调以学生为中心，以学生能够实际获得的知识、技能、态度等成果为出发点和落脚点，使课程设计与培养学生的教学实践更具方向性和目的性。OBE理念强调教学活动的设计必须要围绕学生的学习成果展开，这就要求教师在进行中学化学实验教学时，要思考如何基于学习成果来设计化学实验活动，从而有效提升学生的综合素质水平和科学素养。因此，将OBE理念引入中学化学实验教学，并探索在此理论指导下的中学化学实验教学设计与实践，具有重要的理论价值和实践意义。

二、中学化学实验教学的现状分析

（一）中学化学实验教学的特点

中学化学实验教学是一种以实践为主导、帮助学生将化学理论与工业生产、日常生活相结合，从而加深化学知识理解的教学方式。在中学化学实验过程中，学生不仅能够直观地观察到实验现象，而且能自己亲自动手进行实验操作，这种具有互动性和参与性的学习活动，对于激发学生对化学知识学习的兴趣和探究欲望具有非常重要的作用。同时，化学实验教学具有综合性的特点，能够培养学生的跨学科思维和解决实际问题的能力。化学实验教学的特点决定了其教学过程的复杂性，涉及试剂和实验仪器的选取、实验方案的设计和筛选优化、实验现象和结论的分析、异常实验现象的分析与解释，这就要求教师必须具备一定的专业知识和操作技能，同时还需要严格遵守实验安全规范，以确保实验的安全进行。此外，化学实验往往需要仔细的观察和精确的操作，这对学生的专注力和耐心提出了更高的要求。

（二）部分教师在中学化学实验教学中存在的问题

一些教师在实际的化学实验教学过程中，存在着一些不容忽视的问题。

一是重知识传授，轻化学实验。有的教师考虑到高中化学内容较多且化学课时紧张等原因，经常通过看实验视频、讲实验，甚至“黑板实验”等形式来进行化学实验教学，这或许并不会影响学生的化学实验答题能力和考试分数，但是对于学生化学学科素养的培养十分不利，经历实验过程和学以致用的缺失，使得学生往往难以体会到化学知识的实用价值和实际意义。

二是教学方法相对单一，以开设验证性实验为主，缺乏探究性和设计性实验。这种实验教学模式忽视了学生在实验过程中的主动探究，限制了学生创新思维能力和实验设计能力的发展。化学实验教学应当让学生发挥主动性，挖掘自身潜能，发展化学学科核心素养。［1］

三是重实验结果，忽略对学生实验过程中的思维过程和策略运用的关注。中学化学实验教学主要包括课前预习、课中教师演示实验和学生进行实验、课后学生完成实验报告三个部分。然而一些教师在开展实验教学时，并没有收获预期教学效果。原因在于这种忽略成果为导向的评价方式可能导致学生在实验操作过程中只是走形式，而忽视实验操作的规范性、严谨性、科学性，甚至抑制学生的批判性思维、创新精神、探究精神的发展。

三、OBE的理论基础

（一）基础原理

OBE理念是建立在三个基本前提上的：一是所有的学生都能学习并取得成功；二是成果孕育成功；三是学校控制着成果的条件。［2］1994年，斯派迪基于该理念，提出了成果导向的金字塔结构，即一个执行范例、两个关键目标、三个关键前提、四个执行原则、五个实施要点。［3］

（二）理论渊源

OBE理念的理论渊源可从教育目标理论、能力本位教育、精熟教育谈起。教育目标理论最早由斯宾塞提出，并在赫尔巴特和泰勒的研究中得到进一步深化发展，该理论提出并回答以下四个基本问题：①教育目标是什么；②怎么样才能达到教育目标；③如何设计教学过程；④如何设计评价。能力本位教育是范德豪特和麦克唐纳德提出，他们还提出了对应的六项基本能力：①成果产出及评价能力；②灵活运用时间的能力；③组织形式多样教学活动的能力；④适当调整课程的能力；⑤对成果进行检测的能力；⑥对成果进行验证的能力。精熟教育则强调以评促教和以评促学，其教学历程主要由两个部分组成：①设计教学目标；②注重教学过程中的评价并不断循环地进行补救性教学，从而促进教学目标的达成。［4］

四、OBE理念指导下的中学化学实验教学设计探索

OBE理念指导下的中学化学实验教学主要包括四个部分的内容，即产出成果—精选教学内容—选择教学方法—考核评价，具体模型如图1所示。其核心在于将教育的焦点放在学生通过教学活动能达到的预期学习成果上。在OBE理念指导下，中学化学实验教学中的教学活动围绕清晰定义的学习成果进行设计，这种模式下的教学对于激发学生的学习动机、增强学生学习的主动性和自主性，提高教学质量起到重要的促进作用。

（一）基于产出成果，明确教学目标

教学目标回答的是“要把学生带到哪里”的问题，用来评估学生的外在表现和内隐变化。需要注意的是，教学目标并不是指具体的学习内容，如高中化学必修第一册第三章实验活动2“铁及其化合物的性质”中“铁单质的还原性”“铁盐的氧化性”“亚铁盐的氧化性和还原性”“铁离子的检验”是实验内容，它是学生达成教学目标的载体。教学目标应是透过学习内容本身所反映出来的学习结果，如何设计教学目标是值得教师思考的问题。那么教学目标是否可以直接取自课程标准的内容要求和学业要求？答案是否定的，因为学生个体是有差异的，不同学生的知识水平、能力水平不尽相同，因此教学目标可依据三圈模型（见图2）并结合课程标准进行设计和确定，该模型分为三个部分，具体为与期望完成的实验相关的成果、完成实验所采用的方法相关的成果、与科学精神相关的成果。［5］

基于三圈模型，结合教学内容和课程标准，对实验活动“铁及其化合物的性质”的实验目标进行制订，如表1所示。

（二）精选教学内容，选择教学方法

系统有序的教学过程是OBE理念真正落地的关键环节，基于OBE理念的中学化学实验教学过程包括设计实验方案、筛选实验方案、实施实验方案、总结汇报四个环节，具体模型如图3所示。

在设计实验方案阶段，学生需要经历明确目标、查阅资料、小组讨论、制订方案、修改方案、确定方案这六个环节。在筛选实验方案阶段，可结合实验试剂、实验现象等来开展，如Fe2＋的检验实验方案筛选，可从元素价态的角度来分析，Fe2＋既有氧化性也有还原性，又因为Fe3＋与KSCN能发生特征反应，因此可以选择“氯水和KSCN”、锌块作为其检验试剂。选择“氯水和KSCN”作为检验试剂时的实验实施方案有两种，即先往待测液中滴加氯水再滴加KSCN和先往待测液中滴加KSCN再滴加氯水，因为Fe2＋易被氧化为Fe3＋，此时往往会影响实验结果的判断，所以在检测溶液成分时，应先往待测液中滴加KSCN再滴加氯水，避免Fe3＋的干扰。在实施实验方案阶段，要注意实验操作是否规范、仪器选择是否合理、观察实验现象等。在总结汇报阶段，主要采取现场汇报的形式，在汇报过程中，小组间互相评价，教师或其他同学可现场提问，最后教师点评。在设计教学过程前，教学内容的选择是影响教学过程实施的关键环节，以实验活动“铁及其化合物的性质”为例，应选择铁单质的还原性、铁盐的氧化性、亚铁盐的氧化性及还原性、铁离子的检验等内容，作为其目标实现的核心内容。要想更好地完成内容教学，教学过程中的问题设计起到尤为关键的作用。以Fe2＋还原性实验教学内容为例，可设计以下具有进阶性的问题链：①从氧化还原反应的角度出发，Fe2＋具有什么性质？②常见的强氧化性的物质有哪些，哪些可以用来检验Fe2＋的还原性，你的依据是什么？③请选择实验所需要的试剂并与同学讨论并设计实验方案。④实验操作过程中的试剂添加顺序如何，依据是什么？从而引导学生思考并设计实验、实施实验过程。

（三）设计教学评价，检验多方面成果

首先，OBE理念强调以学生为中心，培养学生的实际能力和核心素养，这要求教师在化学实验教学过程中和教学结束后需要注重学生的实际动手能力、实验设计能力、实验数据分析和解释能力的评价。其次，OBE理念注重学生的学习成果和实际应用能力，因此在教学评价设计中还需要着重考查学生对化学知识的理解和运用能力，以及实验成果的创新性和实际应用能力情况。教学评价可以从知识水平、实验设计能力、实际操作能力、实验成果的创新和应用能力四个评价指标进行设计。知识水平主要评价学生对实验原理、反应机理、实验条件等方面的理解；实验设计能力主要评价学生实验步骤设计、实验条件选择、实验数据采集等方面的能力；实际操作能力主要评价学生的操作是否规范和熟练；实验成果的创新和应用能力注重评价学生创新思维和迁移能力。

五、OBE理念指导下的中学化学实验教学原则

（一）多样性原则

多样性原则强调教学方法手段和教学评价的多样化。在实际的化学实验教学中，教师应当根据教学内容和学生特点，灵活运用多种教学方法，如演示实验、小组探究、小组展示分享、小组自评和互评、案例分析等，以满足不同学生的学习需求，充分调动学生的学习积极性，促使学生从多角度、多层次进行学习和思考，从而使学生多方面的能力得到发展。多样性原则还包括学习成果的多样性，即教学评价应避免只进行纸笔测试或只看实验结果，可以包括实验报告评价、实验操作评价、实验创新性评价、实验成绩评价等多个方面，以确保评价结果的客观性和准确性。

（二）全面性原则

全面性原则要求教师在教学评价时应全面衡量学生的学习成果，即不仅要考虑学生的知识掌握情况，而且要评价学生的实验技能、批判性思维、创新能力、团队协作能力等多个方面，确保教学评价的全面性。这种全面性评价可以更加准确地反映学生的综合素质，也更有助于学生对自身学习情况的客观认识，促进其全面发展。

（三）延伸性原则

延伸性原则要求化学实验教学不应只局限于课堂，化学知识来源于生活生产实际，并且最终应用于生活生产实际。同时，化学实验应贯彻落实绿色化学和健康化学等化学理念，注重在此过程中培养学生的社会意识和责任，树立应用化学知识造福人类社会的伟大理想。因此，在化学实验教学过程中，应将化学实验适当延伸到社会生产实际中去，使学生感受到化学实验的实际价值。

六、总结

在中学化学实验教学中融入OBE理念，需从两个中心出发，即以学生为中心和以成果导向为中心。OBE理念指导下的中学化学实验教学，要基于学生需要达到的目标进行逆向教学设计。本文基于OBE理念的中学化学实验教学设计模型，以“铁及其化合物的性质”内容为例进行实践研究。在实验教学过程中，主要采用任务驱动法和情境教学法等，以充分激发学生的兴趣和内驱力，使学生的学习由被动学习变为主动学习，同时促使学生在掌握知识的同时，发展批判性思维、探究精神，提升团队协作能力和创新能力。

【参考文献】

［1］陈礼权．“素养为本”的高中化学探究性实验教学策略例谈：以“铁及其化合物性质”为例［J］．中学理科园地，2021，17（6）：78-79．

［2］SPADY W G，MARSHALL K J． Beyond Traditional Outcome-based Education［J］．Educational Leader-ship，1991（2）：67-72．

［3］申天恩，斯蒂文·洛克．论成果导向的教育理念［J］．高校教育管理，2016，10（5）：47-51．

［4］同［3］．

［5］HARDEN R M，CROSBY J R，DAVIS M H．AMEE Guide No．14：Outcome-based education：Part l-An introduc-tion to outcome-based education［J］．Medical Tea-cher，1999，21（1）：7-14．