麥裕華

摘要：以內(nèi)地新疆高中班預(yù)科45名學(xué)生為例，探討學(xué)生的物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力和論證能力，在物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)的變化情況。研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力顯著提高，論證能力變化幅度不大，兩者均處于中等水平。對(duì)未來(lái)的教學(xué)實(shí)踐和研究方向提出建議。

關(guān)鍵詞：物質(zhì)鑒別;實(shí)驗(yàn)方案;寫(xiě)作能力;論證能力;內(nèi)地新疆高中班

文章編號(hào)：1008-0546（2020）09-0081-04

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、問(wèn)題的提出

科學(xué)探究是學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)和形成科學(xué)過(guò)程技能的重要活動(dòng)?！爸朴営?jì)劃”是科學(xué)探究的重要要素和階段之一，影響著科學(xué)探究活動(dòng)的實(shí)施方向和整體成效。初中化學(xué)課程要求學(xué)生在該階段，需要提出科學(xué)探究活動(dòng)計(jì)劃或設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案。

物質(zhì)鑒別問(wèn)題是初中化學(xué)課程中能夠聯(lián)系豐富的元素化合物知識(shí)，考查學(xué)生有序和綜合分析能力的復(fù)雜性問(wèn)題，對(duì)發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和思維能力產(chǎn)生重要幫助。在該類問(wèn)題的解決中，學(xué)生需要圍繞問(wèn)題信息要求，制訂出可行的物質(zhì)鑒別思路和具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程，構(gòu)想出每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并且將其寫(xiě)成詳細(xì)和可操作的實(shí)驗(yàn)方案。因此，物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案的制訂問(wèn)題被轉(zhuǎn)化為寫(xiě)作問(wèn)題，要求學(xué)生具有相應(yīng)的寫(xiě)作能力，也成為一些地區(qū)中考化學(xué)科目的熱門(mén)試題。由于物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程要綜合考慮化學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)事實(shí)和學(xué)生個(gè)人推理的相互關(guān)系，其實(shí)質(zhì)是需要共同考慮理由、證據(jù)和主張的論證過(guò)程。受此影響，物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案的寫(xiě)作成效也與學(xué)生的論證能力有密切關(guān)系。

論證不僅是學(xué)生在科學(xué)探究中經(jīng)歷的重要思維活動(dòng)，也是教師培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方式的重要途徑。論證能力是學(xué)生有必要具備的關(guān)鍵能力之一，是科學(xué)教育研究的重點(diǎn)內(nèi)容。在已往的教學(xué)實(shí)踐研究中，研究者初步探討學(xué)生物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力的教學(xué)方式和影響因素，但鮮少一并討論學(xué)生論證能力的發(fā)展問(wèn)題。內(nèi)地新疆高中班（簡(jiǎn)稱內(nèi)高班）學(xué)生是特別的學(xué)習(xí)群體，他們的化學(xué)學(xué)業(yè)水平發(fā)展值得研究者給予充分的關(guān)注?；诖?，本研究圍繞內(nèi)高班預(yù)科學(xué)生，討論在物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力和論證能力的變化情況。

二、研究方法

1.研究參與者

內(nèi)高班是國(guó)家在內(nèi)地經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市的部分重點(diǎn)高中，特別招收新疆初中應(yīng)屆優(yōu)秀畢業(yè)生就讀的辦學(xué)形式。筆者所在學(xué)校內(nèi)高班預(yù)科45名學(xué)生作為研究參與者，是“民考漢”和漢族學(xué)生，其中男生15人，女生30人。他們具有一定的代表性和隨機(jī)性，在新疆學(xué)習(xí)期間未參與過(guò)與本研究類似的教學(xué)活動(dòng)。他們?cè)诠P者所在學(xué)校內(nèi)高班預(yù)科重點(diǎn)補(bǔ)習(xí)初中文化課程，化學(xué)課程主要是系統(tǒng)復(fù)習(xí)初中化學(xué)課程核心內(nèi)容和學(xué)習(xí)高一化學(xué)課程部分基礎(chǔ)內(nèi)容，每周有2課時(shí)。

2.研究工具

（1）實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)表

自編的實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)表是一種描述學(xué)生物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作錯(cuò)誤（共2大類12種類型）的評(píng)分表。第一大類錯(cuò)誤是學(xué)生未成功鑒別出物質(zhì)組成而產(chǎn)生的寫(xiě)作錯(cuò)誤，第二大類錯(cuò)誤是學(xué)生成功鑒別出物質(zhì)組成時(shí)表述不當(dāng)而產(chǎn)生的寫(xiě)作錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)分要求是：學(xué)生存在第一大類錯(cuò)誤時(shí)，教師只考慮鑒別試劑使用的合理性，不考慮實(shí)驗(yàn)操作的表述規(guī)范性。學(xué)生每鑒別對(duì)一種物質(zhì)的組成可得1分，最多得3分，最少得0分。學(xué)生存在第二大類錯(cuò)誤時(shí)，教師要考慮實(shí)驗(yàn)操作的表述規(guī)范性，先賦予學(xué)生6分。學(xué)生每出現(xiàn)一處表述錯(cuò)誤情況被扣1分，最多得6分，最少得0分。在前期研究中，該評(píng)價(jià)表已經(jīng)多位資深初中化學(xué)教師編制、試用和修訂，具有專家效度，可以作為評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力的依據(jù)。前期研究也發(fā)現(xiàn)該評(píng)價(jià)表的使用有助于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作表現(xiàn)。

（2）實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作測(cè)試題

本研究自編3道實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作測(cè)試題，分別隨機(jī)抽取其中1道測(cè)試題用于后測(cè)和2次延宕測(cè)試。測(cè)試題圍繞初中化學(xué)課程常見(jiàn)的含CO2-、SO2-、Cl-、Mg2+的鹽來(lái)設(shè)計(jì)，問(wèn)題情境是向?qū)W生提供3包未知物質(zhì)具體組成的粉末，每包粉末均為已知物質(zhì)的其中一種。學(xué)生需要在10分鐘內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，寫(xiě)出具體的實(shí)驗(yàn)操作、預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，把它們分別鑒別出來(lái)。例如，后測(cè)的測(cè)試題是鑒別NaCl、MgCl2、Na2CO3，可以使用的試劑包括酚酞溶液、稀鹽酸、AgNO3溶液、Na2CO3溶液、BaCl2溶渡、Ba（OH）2溶液、NaOH溶液、蒸餾水。使用實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)表對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案評(píng)分，所得成績(jī)視為學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力的水平。由于3道測(cè)試題考查內(nèi)容相似、難度相近、問(wèn)題解決思路多元化，可以作為判斷學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力的研究工具。

（3）學(xué)生論證能力評(píng)價(jià)表

圖爾敏（Toulmin）論證模型認(rèn)為論證包括理由、證據(jù)和主張等3個(gè)基本要素。學(xué)生在參與論證時(shí)，需要應(yīng)用論證能力下屬的說(shuō)理、舉證和立論等3種子能力。本研究對(duì)學(xué)生論證能力的評(píng)價(jià)，從3種子能力人手。由于本研究是圍繞物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的教學(xué)實(shí)踐研究，學(xué)生的論證能力及其具體內(nèi)容也圍繞物質(zhì)鑒別問(wèn)題而定。本研究界定物質(zhì)鑒別問(wèn)題的論證能力是指學(xué)生猜測(cè)待鑒別物質(zhì)的組成，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和綜合分析來(lái)證明或證偽猜測(cè)的能力。其中，說(shuō)理能力是指提出合適的物質(zhì)鑒別方法的能力，舉證能力是指列舉合適的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以支持主張的能力，立論能力是指提出待鑒別物質(zhì)的組成的能力。

本研究根據(jù)科學(xué)性和合理性，將3種子能力均劃分為3個(gè)級(jí)別，分別對(duì)應(yīng)0分～2分，形成論證能力評(píng)價(jià)表（表1）。使用論證能力評(píng)價(jià)表對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案評(píng)分，所得成績(jī)視為學(xué)生3種子能力的水平。學(xué)生論證能力成績(jī)是3種子能力成績(jī)之和。

3.研究流程

本研究的教學(xué)實(shí)踐安排分為2個(gè)階段。第1階段是4課時(shí)的物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)，融合實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)表使用和學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)操作。

在第1課時(shí)，學(xué)生建立物質(zhì)鑒別的基本思路，復(fù)習(xí)初中化學(xué)課程中常見(jiàn)物質(zhì)的鑒別方法，對(duì)一些簡(jiǎn)單的物質(zhì)鑒別問(wèn)題設(shè)計(jì)多元化的問(wèn)題解決思路。

在第2課時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案的寫(xiě)作方法，完成的課后作業(yè)是書(shū)寫(xiě)一定量實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)表隨作業(yè)一并發(fā)給學(xué)生，學(xué)生可以通過(guò)評(píng)價(jià)表上的評(píng)分細(xì)則更了解實(shí)驗(yàn)方案的具體寫(xiě)作要求，提高個(gè)人的實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力。

在第3課時(shí)，學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立完成若干個(gè)物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)題目是學(xué)生已經(jīng)接觸的課堂教學(xué)實(shí)例和課后作業(yè)的部分問(wèn)題。該教學(xué)活動(dòng)有助于學(xué)生親身經(jīng)歷“假設(shè)—設(shè)計(jì)一驗(yàn)證”的科學(xué)探究過(guò)程，了解真實(shí)的物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)過(guò)程可能出現(xiàn)的問(wèn)題。學(xué)生的課后作業(yè)也是書(shū)寫(xiě)一定量實(shí)驗(yàn)方案。

在第4課時(shí)，學(xué)生先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作后測(cè)，共用時(shí)10分鐘。隨后，筆者先點(diǎn)評(píng)測(cè)試題的問(wèn)題解決思路，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作強(qiáng)化訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫(xiě)作教學(xué)。該測(cè)試可以了解學(xué)生在物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)中，形成的實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力和論證能力的基本情況。學(xué)生的課后作業(yè)類型與之前相同。

第2階段是物質(zhì)檢驗(yàn)和分類提純等其他主題的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生的課后作業(yè)仍然包括少量的物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作任務(wù)。在第6課時(shí)（與后測(cè)相隔1周）、第10課時(shí)（與后測(cè)相隔3周），分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作延宕測(cè)試1、延宕測(cè)試2。這2次測(cè)試可以了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力和論證能力的自然發(fā)展情況。

三、結(jié)果與討論

1.學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力的變化

如表2所示，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力在后測(cè)的成績(jī)?yōu)?.22分，得分率為0.37。這表示學(xué)生在物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)后，其實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力尚處于起步階段。在延宕測(cè)試1和延宕測(cè)試2中，學(xué)生的成績(jī)均比后測(cè)有提高，成績(jī)?yōu)?.69分，得分率為0.62。后測(cè)和延宕測(cè)試1的成績(jī)、后測(cè)和延宕測(cè)試2的成績(jī)均存在顯著差異（t后-延宕1=-4.101，t后-延宕2=-3.993，P<0.001），效應(yīng)量Cohen's d分別是0.763、0.741，顯示學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力的發(fā)展具有中等的效應(yīng)，而延宕測(cè)試1和延宕測(cè)試2成績(jī)的差異不顯著。

由于學(xué)生在延宕測(cè)試1和延宕測(cè)試2的成績(jī)相近且均優(yōu)于后測(cè)成績(jī)，這表示在后測(cè)后1周，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力獲得一定的發(fā)展，并且已處于較穩(wěn)定的中等水平。雖然后續(xù)的其他主題教學(xué)活動(dòng)與物質(zhì)鑒別問(wèn)題主題關(guān)聯(lián)不大，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力在該教學(xué)時(shí)間內(nèi)仍然可以自然發(fā)展。這可能因?yàn)閷?shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力是一種連貫化學(xué)知識(shí)、邏輯思維和寫(xiě)作的綜合能力，學(xué)生需要一定的時(shí)間積淀，才能夠有所進(jìn)步。但是，學(xué)生的寫(xiě)作成績(jī)一直并不高，其進(jìn)步幅度可能達(dá)到限度。

進(jìn)一步分析學(xué)生的寫(xiě)作錯(cuò)誤類型（表3），除去少量未完成寫(xiě)作任務(wù)的學(xué)生，分別有12～14名學(xué)生在每次測(cè)試中存在第一大類錯(cuò)誤，他們主要對(duì)酸堿鹽和復(fù)分解反應(yīng)知識(shí)缺少扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，而使用錯(cuò)誤的鑒別試劑或提出錯(cuò)誤的化學(xué)反應(yīng)。存在第二大類錯(cuò)誤的學(xué)生從后測(cè)的28人減少到延宕測(cè)試2的13人。在后測(cè)中，學(xué)生表現(xiàn)出6種寫(xiě)作錯(cuò)誤類型，共68次寫(xiě)作錯(cuò)誤，主要集中在與固體溶解有關(guān)的類型（2）和（6）、實(shí)驗(yàn)結(jié)論表述完整的類型（8）。在延宕測(cè)試1和延宕測(cè)試2中，學(xué)生表現(xiàn)出4種寫(xiě)作錯(cuò)誤類型，分別有20、14次寫(xiě)作錯(cuò)誤，主要集中在實(shí)驗(yàn)結(jié)論表述完整的類型（8）。在3次測(cè)試中，學(xué)生的寫(xiě)作錯(cuò)誤類型和數(shù)量依次大幅度減少。這表示學(xué)生能夠逐步更好地認(rèn)識(shí)物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案的寫(xiě)作要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作給予更規(guī)范的表述，但對(duì)反映邏輯關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)論仍然存在一定的寫(xiě)作錯(cuò)誤，可能因?yàn)椴糠謱W(xué)生仍然未建立“如果……，則……”的思維方式和表述習(xí)慣。

總體而言，學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力的變化情況是：初步形成于物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)，在后續(xù)的其他主題教學(xué)活動(dòng)中獲得顯著的自然發(fā)展，存在的寫(xiě)作錯(cuò)誤類型和數(shù)量均大幅度減少，但整體處于中等水平。

2.學(xué)生論證能力的變化

表4顯示學(xué)生的論證能力在后測(cè)的成績(jī)?yōu)?.89分，得分率為0.48。這表示學(xué)生在物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)后，其論證能力也尚處于較低水平。在延宕測(cè)試1和延宕測(cè)試2中，學(xué)生的成績(jī)?yōu)?.24分，得分率為0.54，與后測(cè)成績(jī)的差異均不顯著。這表示在物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)后，學(xué)生的論證能力雖然略有增長(zhǎng)，但是一直處于較穩(wěn)定的中等水平。

綜合表4和表5，進(jìn)一步分析3種子能力的成績(jī)。由于在3次測(cè)試中，分別有15～16名學(xué)生未完成寫(xiě)作任務(wù)，或者出現(xiàn)第一大類錯(cuò)誤中的類型（4），即使用錯(cuò)誤的鑒別試劑或提出錯(cuò)誤的化學(xué)反應(yīng)，他們?cè)?種子能力的成績(jī)均為0分。具體地，說(shuō)理能力成績(jī)一直處于0.8分左右，學(xué)生人數(shù)主要集中在1分和0分，在3次測(cè)試的分布情況甚少變化。分別有19～21名學(xué)生在每次測(cè)試中獲得1分，他們主要缺乏通過(guò)書(shū)寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)方程式給出科學(xué)理論證據(jù)的意識(shí)，未寫(xiě)出相應(yīng)內(nèi)容。其次，舉證能力成績(jī)一直處于1.3分左右，學(xué)生人數(shù)主要集中在2分和0分，在3次測(cè)試的分布情況也甚少變化。分別有28～29名學(xué)生在每次測(cè)試中獲得2分，他們能夠描述合理的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論提供足夠支持。最后，立論能力成績(jī)從0.8分略增至1.0分，學(xué)生人數(shù)分布在3個(gè)等級(jí)分?jǐn)?shù)中，其中獲得2分的人數(shù)從后測(cè)的7人遞增到延宕測(cè)試2的20人。這表示隨著學(xué)習(xí)時(shí)間的增長(zhǎng)，更多學(xué)生能夠給出邏輯全面和嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，切實(shí)地提高了立論能力。

總體而言，學(xué)生論證能力的變化情況是：在物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)后，整體已處于較穩(wěn)定的中等水平，其中的舉例能力有最好表現(xiàn)，立論能力有明顯進(jìn)步，說(shuō)理能力有待發(fā)展。

四、結(jié)論與建議

1.研究結(jié)論

本研究以內(nèi)高班預(yù)科學(xué)生為例，探討物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)對(duì)學(xué)生物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力和論證能力變化的影響。研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力顯著提高，論證能力變化幅度不大，其中的立論能力獲得較好的提高，這2種能力均處于中等水平。物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)能夠產(chǎn)生一定的教學(xué)效果。

2.教學(xué)和研究建議

學(xué)生物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力和論證能力的形成與培養(yǎng)需要較長(zhǎng)的教學(xué)時(shí)間。在教學(xué)實(shí)踐建議方面，日后需要完善物質(zhì)鑒別主題教學(xué)活動(dòng)的具體安排，可以考慮先強(qiáng)化學(xué)生的酸堿鹽和復(fù)分解反應(yīng)知識(shí)，并且在使用實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)表和組織學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生更深入地理解實(shí)驗(yàn)方案各構(gòu)成部分的內(nèi)涵和關(guān)系，著重提高學(xué)生在問(wèn)題思考和文字表述的全面性與嚴(yán)密性。此外，可以考慮再安排學(xué)生完成一定量物質(zhì)鑒別實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作任務(wù)，讓學(xué)生在不斷獲得有效反饋的寫(xiě)作過(guò)程中，理解實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作和論證的實(shí)質(zhì)要求。

在研究方向建議方面，本研究以內(nèi)高班預(yù)科學(xué)生為例，所得研究結(jié)果可為其他的內(nèi)高班辦班學(xué)校預(yù)科化學(xué)教師參考。日后可以繼續(xù)探索內(nèi)高班預(yù)科學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案寫(xiě)作能力和論證能力在不同教學(xué)干預(yù)下的發(fā)展情況，也可以了解本地不同初中化學(xué)學(xué)業(yè)水平學(xué)生在該教學(xué)活動(dòng)中相關(guān)能力的變化情況，以便增進(jìn)中學(xué)化學(xué)教師對(duì)該研究問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，選擇和安排更合適和更有效的教學(xué)活動(dòng)。