前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的國際IB化學實驗課程探析，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：基于化學學科核心素養(yǎng)的視角，對國際ib課程中獨具特色的、研究型化學實驗課程設(shè)置、實驗教學方式與實驗評價考核體系所呈現(xiàn)出的整體性與一致性進行了評析，以期為一線高中化學教師在實驗課程的實施和教學改革中提供一定的借鑒與參考。
關(guān)鍵詞：國際IB課程；化學學科核心素養(yǎng)；化學實驗
一、課內(nèi)必做實驗涵蓋多學科的交叉，注重宏觀辨識與微觀探析的關(guān)聯(lián)
IB課程化學實驗分為標準水平（standardlevel簡稱為SL）和高水平（highlevel簡稱為HL）兩個不同級別，每個級別由三部分實驗內(nèi)容組成：Practicalactivi⁃ties（實踐活動即課內(nèi)必做實驗）、Individualinvestiga⁃tion（課外自主探究實驗）和Group4project（課外小組合作實驗）。在IB課程化學實驗標準中對每部分實驗的所需時長作出了明確規(guī)定，詳見表1中所示。在“Practicalactivities”（課內(nèi)必做實驗）中，以教師為主體，一共設(shè)置了11個實驗內(nèi)容，涵蓋了化學的四大分支：無機化學、有機化學、物理化學和分析化學中的經(jīng)典基礎(chǔ)性實驗，比如：無機化學實驗內(nèi)容包含測定化學常數(shù)，如阿伏伽德羅常數(shù)，氣體常數(shù)R；焰色反應觀察；用計算機模擬實驗探究元素周期律，探究化學鍵及其結(jié)構(gòu)，如用計算機模擬分子的VESPER模型等。有機化學實驗包含鑒別烷烴和烯烴；肥皂的制作；固體熔點的測定；蒸餾、分流有機混合物；有機化合物（如阿司匹林）的合成；用計算機模擬有機分子的三維模型等等。實驗內(nèi)容的設(shè)置，不僅涉及了物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)的關(guān)聯(lián)，還涉及運用計算機軟件對微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)進行探究，充分體現(xiàn)出學科知識點之間的交叉性與關(guān)聯(lián)性，其目的是引導學生基于不同層次、多角度地認識物質(zhì)，從化學學科的高度，甚至從整個科學學科的角度去認識化學的本質(zhì)。同時，在“課內(nèi)必做實驗”中雖然明確了以教師為主體，但并沒有規(guī)定嚴格的實驗教學順序列表，教學大綱的順序并不一定是教師的實際教學順序，由教師根據(jù)實際教學情況及學生的學習情況自行安排實驗順序以達到最好的效果。教師還可根據(jù)需要在更高層次的課程中選取內(nèi)容來開展實驗，這種方式給予了教師相對較大的自主權(quán)，在實驗教學中具有更大的開放性。
二、課內(nèi)必做實驗明確定量實驗的重要性，培養(yǎng)變化觀念與平衡思想
基于對定性、定量實驗具有同等重要性的充分認識，在IB化學實驗中設(shè)置了有關(guān)物理化學中反應焓的測定；探究催化劑、溫度、壓強、反應物濃度對化學反應的影響以及原電池的制作等內(nèi)容；基于分析化學的理論知識，在實驗中相應設(shè)置了酸堿滴定（包括采用交互式軟件對強酸弱酸，強堿弱堿不同性質(zhì)的探究）；氧化還原滴定法分析過渡金屬離子，用分光分度計測定金屬離子濃度等內(nèi)容；同時，還專門設(shè)置了正確處理數(shù)據(jù)及其相關(guān)誤差分析的章節(jié)，以及運用專業(yè)軟件處理相關(guān)數(shù)據(jù)并制作圖譜表格、撰寫科研論文報告等內(nèi)容，比如：分析實驗中用spreadsheet電子制表軟件進行數(shù)據(jù)分析與處理，繪制標準曲線等。在強調(diào)定量實驗重要性的基礎(chǔ)上，充分體現(xiàn)出了實驗數(shù)據(jù)和純粹數(shù)學計算之間的不同，使學生能夠在實驗中認識化學變化所需要的條件及能量的轉(zhuǎn)化；認識化學變化的限度是可以進行調(diào)控的；能從多角度、動態(tài)地利用實驗數(shù)據(jù)探究并分析化學反應，運用化學反應原理解釋相關(guān)實際問題，充分體現(xiàn)了化學學科核心素養(yǎng)中關(guān)于變化觀念與平衡思想的培養(yǎng)要求。
三、課內(nèi)課外注重信息技術(shù)與實驗的深度融合，促進證據(jù)推理與模型的認知
關(guān)于信息技術(shù)與實驗的融合，在“新課標”實施建議的第三部分有所提及“注重發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的作用、積極探索現(xiàn)代信息技術(shù)與化學實驗的深度融合、合理運用計算機模擬實驗”，然后與之相對應的實驗教學內(nèi)容中予以明確的規(guī)定。在IB實驗中對運用計算機軟件及模型進行實驗的內(nèi)容作了明確設(shè)置，比如：用Chem-sketch軟件模擬無機分子的VESPER模型、有機分子的三維模型，采用互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的交互式軟件對強酸弱酸，強堿弱堿的不同性質(zhì)及酸堿反應進行探究等等。在模擬有機分子的三維模型實驗中，設(shè)計了利用計算機程序進行證偽的實驗內(nèi)容，同時在酸堿交互式軟件中嵌入spread⁃sheet電子制表軟件，要求學生對數(shù)據(jù)進行分析與處理并繪制標準曲線。在運用現(xiàn)代信息技術(shù)進行實驗的過程中，培養(yǎng)學生的證據(jù)意識，通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，并運用軟件及模型，解釋化學現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。
四、課外自擬實驗以學生為主體，明確主客體的分離，培養(yǎng)科學探究與創(chuàng)新意識
課外實驗包含自主探究（Individualinvestigation）與小組合作實驗（Group4project）。其中，“Individualinvestigation”（課外自主探究實驗）要求學生基于已經(jīng)掌握的理論知識和自身興趣愛好，在教師的指導下自主選擇實驗課題，根據(jù)假設(shè)來確定變量、設(shè)計實驗步驟并進行實施，在實驗過程中搜集整理相關(guān)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行處理與分析并得出相關(guān)結(jié)論，客觀真實地評價實驗結(jié)果，提出實驗的不足之處與改進方案并撰寫一篇6-12頁長度（A4篇幅）的英文論文/實驗報告，內(nèi)容包含研究背景、實驗原理、實驗步驟、原始數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析及結(jié)果討論共六個部分。自主探究實驗的開展不僅需要學生具備扎實的理論基礎(chǔ)，熟練的實驗操作技能，同時還應具有嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)分析處理能力、科研論文撰寫能力及科學批判精神，這基本與國內(nèi)化學專業(yè)本科生畢業(yè)論文設(shè)計的要求相一致。“Group4project”（課外小組合作實驗）由來自不同科學學科（物理、生物）的學生共同組成短期的科研小組，經(jīng)過頭腦風暴、問卷調(diào)查等形式共同討論并形成實驗題目，經(jīng)與任課老師溝通并最終確定后開展一系列的合作式實驗、比較式研究、數(shù)據(jù)收集及分析、模型構(gòu)建與驗證等相關(guān)探究內(nèi)容。遵循科學的探究教學方式，IB化學實驗教學理念的核心在于完整地呈現(xiàn)科學發(fā)現(xiàn)的過程，讓學生參與到科學概念、理論發(fā)現(xiàn)的全過程，讓學生明白科學之路從來都不是一往直前而是循環(huán)往復的，是在實踐中不斷探究總結(jié)、從反思記錄中走出來的。這種教學理念使得IB化學教師在化學實驗教學過程中，更加重視學生第一手的觀察能力提升及批判性思維的培養(yǎng)。在“課外自主探究實驗”及“課外小組合作實驗”中，經(jīng)教師和學生溝通確定實驗課題后，教師除了強調(diào)實驗安全并不會過多參與實驗過程，更不會進行操作示范，實驗過程完全靠學生自行探究完成。在整個實驗過程中，學生可以自行選擇研究方法，如計算機模擬、使用輔助模型、問卷調(diào)查、用戶體驗、數(shù)據(jù)采集及現(xiàn)場實地考察等。在此過程中，資料信息的獲取、實驗原理的選擇、實驗步驟的設(shè)計及數(shù)據(jù)的處理與分析都由學生自主完成，給予了學生極大的發(fā)揮空間，對學生綜合運用知識解決實際問題的能力進行了全面的考查，體現(xiàn)出的是以學生為主體的多形式探究活動，有效激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力的教學方式。
五、實驗過程的試錯納入評價與考核體系，強調(diào)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度與社會責任意識
IB課程化學科目的考試總成績由80％筆試和20％內(nèi)部評價構(gòu)成，其中占據(jù)20％的內(nèi)部評價就是化學實驗考試，分數(shù)根據(jù)學生在“課外自主探究實驗”中完成的6-12頁英文論文/實驗報告給出，分別從獨立性、背景調(diào)研、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)搜集及處理、誤差分析、結(jié)果討論、論文格式及文獻引用等方面來考察，歸納為五個評分因子：PersonalEngagement（個人參與）、Exploration（探究）、Analysis（分析）、Evaluation（評價）與Communication（溝通）。其中，PersonalEngagement（個人參與）因子用于評價學生進行自主探究的程度，包括能否選出自己的興趣點，能否在選題上表現(xiàn)自己的獨立思考性，能否在實驗的設(shè)計、操作中表現(xiàn)出積極的創(chuàng)造性和主動性；Exploration（探究）因子用于評價學生研究內(nèi)容的科學性，選題是否明了準確，所選課題是否具有研究意義，研究的主題是否闡釋清楚且重點清晰，所使用的概念和技術(shù)是否超出學習范圍，實驗研究方法是否恰當，論文報告是否體現(xiàn)出基于實驗的拓展與思考，是否體現(xiàn)出安全意識、環(huán)境意識和道德規(guī)范；Analysis（分析）因子則用于評價學生實驗報告中所記錄的原始實驗數(shù)據(jù)與實驗主題的相關(guān)程度，數(shù)據(jù)處理與分析能力，包括數(shù)據(jù)的相關(guān)性與完整性，數(shù)據(jù)分析的準確性，經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)是否真實有效并足以支撐所得出的結(jié)論；Evaluation（評價）因子主要用于考查學生對實驗的自我總結(jié)能力，包括對實驗現(xiàn)象和所得到的數(shù)據(jù)進行結(jié)論性的總結(jié)，對實驗方法進行思想上的凝練與概括，對實驗本身存在的問題進行分析與總結(jié)，對實驗報告的研究價值和科學內(nèi)涵進行展望性總結(jié)；Com⁃munication（溝通）因子則評價學生在研究過程中是否與教師進行有效溝通，實驗報告表達是否準確，論文結(jié)構(gòu)是否清晰，科學術(shù)語的使用是否規(guī)范等。學生提交最終英文論文/實驗報告后，教師會在每一因子分數(shù)下給出相應的評分理由，重點測評實驗方法的合理性，實驗整體設(shè)計是否存在重大缺陷而并非實驗操作的規(guī)范性。如果在論文報告中未能得到預期的實驗結(jié)果，但如果學生能找到問題，分析出合理的原因并提出解決方案，也能得到較好的分數(shù)。由此可見，IB化學實驗評分細則設(shè)置的目的是為了讓學生在知識層面理解相關(guān)概念和原理，在應用層面掌握科學方法和技術(shù)，在發(fā)展層面體會并盡可能去設(shè)計適合自己的“科學探究”途徑；使學生通過探究實驗切身體驗科學研究的過程就是不斷試錯的過程，認識科學思維和研究的本質(zhì)，積累實驗經(jīng)驗，為以后從事科研項目設(shè)計、搜集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果、提升操作技能、開展項目合作及交流奠定良好的基礎(chǔ)，在此評價過程中充分體現(xiàn)出了實驗課程對探究、科研實踐能力的對等要求。
六、結(jié)束語
化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學科，化學知識的學習和理解離不開相應的實驗活動。化學實驗的價值不僅體現(xiàn)于能夠鞏固學生的化學知識，培養(yǎng)學生的實驗技能，更為重要的是能夠讓學生切身經(jīng)歷科學探究過程，主動地接受科學態(tài)度和科學精神的熏陶，進而實現(xiàn)學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)和科學探究能力的提升。IB化學實驗課程在教學內(nèi)容、教學方式及評價考核中共同呈現(xiàn)出的以化學學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)為導向的整體性與一致性，值得我們在化學實驗課程的實施和教學改革中進行一定的借鑒與參考。
作者:鄧敏 鄭倩 何書引 潘睿 單位:四川師范大學 成都美視國際學校
