蔣 濤

一、化學實驗教學的特點

“實驗探究與創(chuàng)新意識”是學生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，是高中生綜合素質(zhì)的具體體現(xiàn)，反映了社會主義核心價值觀中化學學科育人的基本要求，展現(xiàn)了學生應具有的化學學科特質(zhì)的關鍵能力和必備品格。但是，化學實驗因知識體系和考查方式與其他模塊存在顯著差異，教學中所遇到的問題和解決策略更具特色，如何開展以發(fā)展學生“實驗探究與創(chuàng)新意識”為目標的實驗教學呢？本研究以“探究FeCl3溶液的水解平衡影響因素”的實驗教學為例，圍繞實驗教學的特點，基于SOLO(Structure of the Observed Learning Outcome)分類理論，重點探討實驗教學中教學目標與學習目標的確立，并提出相關教學及評價策略。

1.化學實驗內(nèi)容特色

一方面，數(shù)、理等學科的知識內(nèi)容與教材各章節(jié)的知識板塊基本一致，具有相對的獨立性、系統(tǒng)性和完整性，且各知識板塊間相互關聯(lián)度和依存性較小。例如物理中力學、電學、光學、熱學等知識板塊自成體系。另一方面，化學的常規(guī)教學內(nèi)容也相對獨立，如無機化學、有機化學、反應原理、結(jié)構(gòu)性質(zhì)等。而化學實驗內(nèi)容往往由教材知識拆解、分類、重組和整合而成，涵蓋了基本概念原理、常見無機物、有機物等知識板塊。在進行實驗教學時，各知識板塊存在相互依存和相互交錯。如對基本概念和原理的探究，必然是以具體物質(zhì)為載體；對物質(zhì)性質(zhì)的探究，必然涉及基本概念和原理。因此，化學實驗中涉及的內(nèi)容往往點多面廣、結(jié)構(gòu)松散，而各知識板塊間又有著較強的關聯(lián)性。

2.化學實驗能力指標

“能力立意”是新課標和高考命題的指導思想，確定發(fā)展學生實驗探究與創(chuàng)新意識的實驗教學目標是首要工作。作為能體現(xiàn)對學生實驗探究素養(yǎng)的教學目標應具有較強的可操作性，但單以課程標準或考試大綱對實驗探究能力的劃分方式為標準，過于精煉，涵蓋的能力因素過于綜合。如“接受、吸收、整合化學信息”與“分析和解決化學問題”，從操作層面看，這兩項能力彼此之間有一定聯(lián)系，但很難拆分或獨立界定，對能力的理解和應用易出現(xiàn)偏差。

上述分析表明，化學實驗探究內(nèi)容的強關聯(lián)性和強綜合性使實驗教學相對更復雜，增加了教學目標確定和設立的難度。而僅憑課程標準和考試大綱不能完整地反映化學實驗的教學目標，無法準確地評價學生關于實驗探究的認知思維水平。

二、SOLO 分類理論簡介

SOLO分類評價法是一種在國外實施多年，有著扎實理論研究與實踐基礎的質(zhì)性評價方法，有利于教師制訂教學目標以及檢測教學效果。其建立在皮亞杰的認知發(fā)展理論基礎上，認為學生在學習過程中遵循由感性到理性、由具體到抽象、由現(xiàn)象到本質(zhì)的認識規(guī)律；在此基礎上，SOLO分類理論指出，學生在具體知識的學習過程中都要經(jīng)歷從量變到質(zhì)變的過程，每發(fā)生一次躍變，學生對這一知識的認識就進入更高一級的階段。該分類法假設學生的思維結(jié)構(gòu)存在表1中的普遍發(fā)展水平。

表1 SOLO分類理論的思維層次和描述

三、基于SOLO 分類理論的實驗教學

1.教材中實驗探究內(nèi)容的分類

本研究梳理了校本教材《化學反應原理讀本》中的探究實驗并根據(jù)其呈現(xiàn)內(nèi)容和特點分類(見表2)。

表2 《化學反應原理讀本》中探究實驗分類

2.結(jié)合SOLO分類理論的實驗學習目標

SOLO分類理論的基礎是認知發(fā)展學說，所包含的不同層次符合學生的一般認知發(fā)展規(guī)律，在日常教學中，教師的引導和學生的學習均應按照認知發(fā)展規(guī)律進行組織和表達，因此筆者將SOLO分類理論與實驗教學相融合，根據(jù)學生的思維發(fā)展路徑確立其進行實驗學習時的主要學習目標(見表3)。

表3 結(jié)合SOLO分類理論的實驗學習目標

表3 (續(xù))

3.依據(jù)SOLO分類法確定學習目標與教學目標

了解學生已有水平與教學目標的差距才能明確學習目標。教學目標是教學活動預期達到的結(jié)果，指導教學活動實施的方向，是一切教學活動的出發(fā)點和最終目的。同學習目標一樣，教學目標也可借助SOLO分類理論進行界定。本研究以“探究FeCl3溶液的水解平衡影響因素”實驗為例，依據(jù)表3確立的實驗學習目標，確定該實驗內(nèi)容相關的學習目標和教學目標見表4。

表4 實驗“探究FeCl3溶液的水解平衡影響因素”的學習目標與教學目標

從表4可以看出，單以課程標準對實驗探究能力的劃分方式為標準，過于精煉，涵蓋的能力因素過于綜合?；赟OLO分類理論，梳理出學生在進行該探究實驗時的思維發(fā)展層級，再確立本實驗的教學目標，并給出相關教學建議，具體分析有以下幾點說明。

首先，學生須知道哪些因素能夠影響平衡移動，并結(jié)合FeCl3溶液的實際情況，篩選出溫度和濃度兩個變量。因此，可通過學生自主預習、教師設問等方式引導學生回顧相關知識、明確具體影響因素。

其次，學生需要根據(jù)提供的試劑、儀器(FeCl3溶液、濃鹽酸、酒精燈、pH試紙、蒸餾水)聯(lián)系到加熱、加入鹽酸或加水稀釋等措施進行研究。在此過程中，教師應引導學生關注在考慮方案時如何做到系統(tǒng)、全面，即將影響FeCl3水解平衡的因素與實際提供的試劑、儀器相結(jié)合。

第三，明確了需要探究的變量(影響因素)后，學生需要建立起“分析原理—提出假設—選擇試劑、儀器—預測現(xiàn)象”這樣的系統(tǒng)分析思路。例如，想要研究溫度對FeCl3水解平衡的影響，學生先要明確鐵離子的水解平衡是吸熱反應，通過加熱升溫，平衡右移，那么如何證明平衡右移了呢？根據(jù)平衡右移的結(jié)果—Fe(OH)3和H+的濃度增大，結(jié)合Fe3+，F(xiàn)e(OH)3的性質(zhì)與溶液酸堿度的概念，找到證據(jù)“顏色變深”或“pH降低”，從而驗證其預測。為了幫助學生建立完整的分析思路，建議教師讓學生先經(jīng)過獨立思考和交流討論，然后在紙面上記錄實驗方案，目的是幫助學生展示其分析思路。在實際授課過程中，學生出現(xiàn)了如下問題：有的學生只是簡單的記錄了加熱、加鹽酸等基本操作，沒有對現(xiàn)象進行合理預測，缺少證據(jù)意識；或者想通過測定溶液pH進行驗證，卻發(fā)現(xiàn)實驗室的廣泛pH試紙無法精確測定pH的變化量。這時教師可通過與學生進行對話、追問等形式引導學生建立相對完整的分析思路。還有的學生想通過加水稀釋研究濃度對FeCl3水解平衡的影響，只考慮了平衡右移，忽視了稀釋各組分濃度均下降以及有色物質(zhì)稀釋后本身顏色就會變淺等干擾因素，經(jīng)過討論，學生放棄了加水稀釋這一無法得到明確外顯證據(jù)的方案?？梢钥吹?，在了解學生的思維發(fā)展層級后，教師能明確與學生對話的問題線索和目標，促使學生不斷完善其問題解決思路，對于提升學生進行實驗探究的思維能力起到了積極的促進作用。

最后，學生在利用濃鹽酸探究濃度對FeCl3水解平衡的影響時，向盛有FeCl3溶液的試管中滴加幾滴濃鹽酸后，觀察到溶液顏色并未變淺反而加深的與預期并不一致的現(xiàn)象。教師適時提供資料“①Fe3+在水溶液中以水合鐵離子的形式存在，[Fe(H2O)6]3+發(fā)生如下水解反應：(黃色)＋nH3O+(n=0～6)；②FeCl3溶液中存在可逆反應：，并要求學生重新設計方案。學生須關注到影響溶液顏色的微粒有“Fe3+”和“Cl—”，通過改用硫酸或者Fe2(SO4)3溶液重新實驗，排除Cl—的干擾。在這一環(huán)節(jié)中，教師可以通過與學生的對話、對學生評價等策略的實施引導學生關注“控制變量”等核心實驗思維，通過設計認識反思性活動促使學生自主概括、體現(xiàn)問題解決的思路和方法，即如何預測、研究鹽類水解平衡影響因素的思路和方法，以及遇到反?，F(xiàn)象時，如何排查、排除干擾因素的影響，修正原有實驗方案。

4.依據(jù)SOLO分類理論對學生的學習效果進行評價

對于作業(yè)、診斷中的錯題，不同學生的錯因不同，借助SOLO分類理論，有助于幫助教師明確學生的學習效果和思維發(fā)展水平，有利于對學生展開個性化、分層化輔導。在完成了探究影響FeCl3的水解平衡因素的實驗后，教師依據(jù)SOLO分類理論設計了如下問題，診斷學生的學習效果并提出針對性的學習建議。

配制50 mL 0.5 mol?L-1的Fe2(SO4)3溶液，測其pH約為0.7，即c(H+)=0.2 mol?L-1。

(1)單一結(jié)構(gòu)：可以影響所配Fe2(SO4)3溶液的pH的因素有________。

(2)多元結(jié)構(gòu)：下列實驗方案中，能使Fe2(SO4)3溶液pH升高的是________。

A.加水稀釋 B.加入Fe2(SO4)3固體

C.滴加濃KSCN溶液

(3)關聯(lián)結(jié)構(gòu)：向上述Fe2(SO4)3溶液中加入適量鋅粉，充分反應，觀察到“溶液溫度迅速上升，稍后出現(xiàn)紅褐色沉淀，同時出現(xiàn)少量氣泡……”，請分析出現(xiàn)紅褐色沉淀的原因：________。

(4)拓展結(jié)構(gòu)：請分析鋅可以與Fe2(SO4)3溶液反應的原因，并設計實驗進一步證明你的猜想。

學生能夠回答相應序號的問題說明其達到了對應的認知水平，若回答錯誤則須針對其認知水平進行相應的輔導和練習，詳見表5。

表5 基于SOLO分類理論的評價量表及學習建議

四、結(jié)語

對于化學實驗等關聯(lián)性強、綜合度大的教學內(nèi)容，利用SOLO分類理論能更好地幫助教師明確教學目標與學生學習目標。針對復雜推理、系統(tǒng)探究等水平的學科能力活動，借助SOLO分類理論，有利于教師設計出能清晰診斷學生學習效果和思維發(fā)展水平的作業(yè)，并提供有針對性的輔導。