曹璨
摘要: IBDP化學(xué)課程包含理論知識和實(shí)驗(yàn)兩部分內(nèi)容,其十分重視對學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng),設(shè)置了多元化、系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)評價體系。通過對IBDP化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)體系的設(shè)立模式、評價方式和評價標(biāo)準(zhǔn)的解讀,希望對我國高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革提供借鑒與啟示。
關(guān)鍵詞: IBDP化學(xué)課程; 實(shí)驗(yàn)體系; 外部評價; 內(nèi)部評價; 實(shí)驗(yàn)探究
文章編號: 1005-6629(2023)02-0016-04? ??中圖分類號: G633.8? ??文獻(xiàn)標(biāo)識碼: B
IBDP(International Baccalaureate Diploma Programme)課程是國際文憑組織(IBO)在綜合各國課程優(yōu)勢的基礎(chǔ)上,為具有較強(qiáng)學(xué)習(xí)動機(jī)的全世界高中學(xué)生設(shè)計的。它致力于培養(yǎng)具有終生學(xué)習(xí)能力的國際公民,具有和諧均衡的課程體系、嚴(yán)格的評估,是現(xiàn)今影響最大的國際化課程。IBDP化學(xué)課程是由兩年時間來完成,分為兩個教學(xué)模塊:理論部分(80%)與實(shí)驗(yàn)部分(20%)。理論部分:包括核心內(nèi)容、提高內(nèi)容和選修內(nèi)容三部分。本文對IBDP化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)部分內(nèi)容進(jìn)行研究,希望能對我國高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革提供借鑒與啟示。
1? IBDP化學(xué)課程概述
化學(xué)課程屬于IBDP課程體系第四組“實(shí)驗(yàn)科學(xué)”,提供高水平(HL)、標(biāo)準(zhǔn)水平(SL)兩個不同層級供學(xué)生選擇,這兩個層級在學(xué)習(xí)的深度、廣度和課時安排上有明顯差異。以高水平(HL)為例,其課時安排,見圖1。其中核心內(nèi)容屬于兩個層級的必修內(nèi)容,包含化學(xué)計量、原子結(jié)構(gòu)、元素周期律、化學(xué)鍵、化學(xué)動力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)平衡、酸堿體系、氧化還原、有機(jī)化學(xué)、測量與數(shù)據(jù)處理11個主題。
提高內(nèi)容僅為高水平層級的必修內(nèi)容,在核心必修11個主題內(nèi)容基礎(chǔ)上,進(jìn)行更深入和更廣泛的進(jìn)階學(xué)習(xí)。
選修內(nèi)容包含材料、生物化學(xué)、能源和藥物化學(xué)四個主題,任選其中一個主題學(xué)習(xí)。選修部分對學(xué)生的綜合能力和化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)要求比較高。因此,對于標(biāo)準(zhǔn)水平層級學(xué)生,是在完成核心內(nèi)容學(xué)習(xí)后才能進(jìn)行選修學(xué)習(xí)。而對于高水平層級學(xué)生,則是完成核心內(nèi)容和提高內(nèi)容的基礎(chǔ)上,再進(jìn)行選修學(xué)習(xí)[1]。
課程評價是由外部評價(External Assessment,簡稱EA)和內(nèi)部評價(Internal Assessment,簡稱IA)兩部分構(gòu)成。其中EA占80%,IA占20%,按權(quán)重計算總分,再參照標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為7分制(1~7分)。外部評價(EA)為紙筆測試,分為卷1(Paper 1)、卷2(Paper 2)和卷3(Paper 3),共3場測試(詳見表1)。每年IBO將組織兩次全球統(tǒng)考,分別在5月和11月。而我國考生將在學(xué)習(xí)IBDP化學(xué)課程的第二年參加5月份的全球統(tǒng)考,類似于國內(nèi)高考。內(nèi)部評價(IA)為獨(dú)立探究實(shí)驗(yàn),每位學(xué)生無論高水平還是標(biāo)準(zhǔn)水平層級都需獨(dú)立完成“提出問題—設(shè)計實(shí)驗(yàn)—獨(dú)立實(shí)驗(yàn)—采集數(shù)據(jù)—分析數(shù)據(jù)—得出結(jié)論—撰寫實(shí)驗(yàn)論文”這一完整的探究實(shí)驗(yàn)流程。學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)論文后,先由授課教師依據(jù)參考標(biāo)準(zhǔn)評分并上傳分?jǐn)?shù)。IBO將依據(jù)學(xué)校的考生數(shù)目,抽取樣本,由IBO閱卷人員進(jìn)行二次評分,如果兩次評分存在差異,則全部考生分?jǐn)?shù)進(jìn)行調(diào)整,保證了全球考生內(nèi)部評價(IA)分?jǐn)?shù)的公平與公正。
2? IBDP化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)部分及評價方式述評
2.1? 課內(nèi)實(shí)驗(yàn)
IBDP化學(xué)課程中包含了9個必修課內(nèi)實(shí)驗(yàn),要求時長共40h。
由圖2可以看出,9個IBDP化學(xué)必修實(shí)驗(yàn)中有7個我國高中化學(xué)必修教材中也有涉及,但是國內(nèi)高中對于實(shí)驗(yàn)的開設(shè)情況差異很大,大多數(shù)實(shí)驗(yàn)僅為課堂演示或理論分析,學(xué)生動手機(jī)會很少。而在IBDP化學(xué)課程中,學(xué)生必修需完成40h實(shí)驗(yàn),并完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)報告以作業(yè)形式上傳,最后生成學(xué)生化學(xué)課程文件,并由授課教師遞交實(shí)驗(yàn)記錄清單(PSOW)上傳IBO,只有達(dá)到了課時要求,才能參加最后的全球EA統(tǒng)考。從實(shí)驗(yàn)類型分析,IBDP化學(xué)必修實(shí)驗(yàn)主要為原理探究,以探究實(shí)驗(yàn)突破知識障礙。而我國側(cè)重的許多性質(zhì)實(shí)驗(yàn)在IBDP化學(xué)課程中僅為高水平層級的必修實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以從眾多的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中選擇感興趣的來完成。
IBDP化學(xué)課程安排課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課時40h,完成9個必修實(shí)驗(yàn)后,剩余課時可安排課堂拓展實(shí)驗(yàn),由授課教師設(shè)定研究內(nèi)容或?qū)W生自主開發(fā)探究實(shí)驗(yàn)。每個學(xué)生最終的實(shí)驗(yàn)記錄清單(PSOW)都是極具個性化的,這同時也給予了學(xué)生很大的自主空間發(fā)展他們的獨(dú)立思考能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、觀察能力、數(shù)據(jù)處理能力等各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能,在高中時期就逐步習(xí)得與大學(xué)相適應(yīng)的能力水平。同時,這對于授課教師也提出了更高的要求,輔助學(xué)生開發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,每個學(xué)生或獨(dú)立或形成合作小組,授課教師進(jìn)行針對性指導(dǎo),這無疑需要不斷提升自我,終身學(xué)習(xí)與成長。例如,筆者開設(shè)了公園采集水樣分析溶解氧達(dá)標(biāo)情況的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生實(shí)地采集多處水樣,對水樣進(jìn)行預(yù)處理,氧化還原滴定,數(shù)據(jù)處理,誤差分析,結(jié)合生物環(huán)境等跨學(xué)科知識,給出公園不同水樣溶解氧達(dá)標(biāo)情況的分析結(jié)論報告。又如,結(jié)合生活中的常見蔬菜水果,開發(fā)新的酸堿指示劑和電解質(zhì),完成中和滴定實(shí)驗(yàn)、電解池探究實(shí)驗(yàn)等。讓學(xué)生自由發(fā)揮,在實(shí)踐中充分理解酸堿的概念、電解池的原理、電解池與原電池的異同等核心化學(xué)知識。真正實(shí)現(xiàn)做中學(xué),提升學(xué)生化學(xué)思維、動手實(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,這和我國教學(xué)改革的指導(dǎo)方針不謀而合。
2.2? 跨學(xué)科合作課題研究
IBDP課程體系的第四小組為“實(shí)驗(yàn)科學(xué)”組,包括化學(xué)、物理、生物學(xué)、環(huán)境系統(tǒng)、計算機(jī)、設(shè)計等。IBDP課程要求選修這組課程的每位學(xué)生都應(yīng)完成一個跨學(xué)科合作項(xiàng)目。學(xué)生自由組合,形成4~6人的合作小組,在同一個戶外地點(diǎn),針對感興趣的內(nèi)容共同設(shè)計一個研究課題,這個課題會涉及學(xué)生選修學(xué)科的內(nèi)容,并提出和學(xué)科相關(guān)的問題,開展探究活動,總時長為10h,包括課題設(shè)計2h,課題實(shí)施6h,成果展示和課題評價2h。例如:筆者所在學(xué)校,開展了以“游樂園環(huán)境與安全”為主題的探究項(xiàng)目,學(xué)生5~6人組成一個隊(duì)伍,含三個學(xué)科的成員。組隊(duì)后,每個隊(duì)伍自定選題,如“游樂園中的設(shè)備研究”。學(xué)化學(xué)的學(xué)生研究“設(shè)備老化后物質(zhì)成分”、學(xué)生物的學(xué)生研究“設(shè)備表面的細(xì)菌滋生”,學(xué)物理的學(xué)生研究“設(shè)備運(yùn)行加速度”。同組學(xué)生針對研究內(nèi)容現(xiàn)場采集樣本,在校內(nèi)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn),跨學(xué)科分析、研討實(shí)驗(yàn)結(jié)果,共同探尋設(shè)備老化的起因、設(shè)備老化后物質(zhì)成分的變化、涉及反應(yīng)與原理、設(shè)備表面的細(xì)菌滋生情況、設(shè)備成分與細(xì)菌滋生間的關(guān)系及影響、設(shè)備運(yùn)行加速度情況、設(shè)備老化后是否出現(xiàn)裂紋,其結(jié)構(gòu)、零部件形狀及大小是否發(fā)生相對變化而誘發(fā)疲勞載荷,對運(yùn)行造成的影響等,并共同撰寫實(shí)驗(yàn)報告,完成成果匯報展示。項(xiàng)目的宗旨是強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科間的聯(lián)系,有利于學(xué)生產(chǎn)生知識碰撞,構(gòu)建跨學(xué)科的學(xué)習(xí)視野,讓學(xué)生關(guān)注科學(xué)探究的過程而非結(jié)果,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、探究實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。項(xiàng)目實(shí)施后,學(xué)生需要每組提交一份報告、一篇項(xiàng)目反思記錄在個人成長檔案中,并在展示課上分享交流。團(tuán)隊(duì)成員從問題生成到科學(xué)實(shí)驗(yàn)、從數(shù)據(jù)分析到結(jié)論分享。每一個環(huán)節(jié)緊密相扣,協(xié)作交流,攻克困難,共同成長。在探尋科學(xué)真理的過程中,不斷提升個人與團(tuán)隊(duì)素養(yǎng),收獲共享學(xué)習(xí)的快樂與成就。
2.3? 內(nèi)部評價(IA)
IA占IBDP化學(xué)課程總成績的20%,要求學(xué)生依據(jù)興趣愛好設(shè)計一個完整的探究實(shí)驗(yàn),“提出問題-設(shè)計實(shí)驗(yàn)-獨(dú)立實(shí)驗(yàn)-采集數(shù)據(jù)-分析數(shù)據(jù)-得出結(jié)論”,并撰寫一份6~12頁的實(shí)驗(yàn)論文。這對學(xué)生的綜合能力提出了很高的要求,是極具挑戰(zhàn)的評價考核。學(xué)生自行選題,可以源于課本又高于課本,可以從生活中獲得科學(xué)問題的靈感,提出含自變量與因變量的問題,開展正式的實(shí)驗(yàn)探究,圍繞問題設(shè)計多組平行實(shí)驗(yàn),獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析、信度與效度分析,再對數(shù)據(jù)進(jìn)行詳盡的分析解讀,從不同角度演繹實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),尋求與探究問題間的關(guān)系,該結(jié)論未必是一個確定的結(jié)果,但一定是具體的、清晰的、與數(shù)據(jù)緊密關(guān)聯(lián)的。旨在培養(yǎng)學(xué)生鉆研科學(xué)的精神、多維度的科學(xué)思維素養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)探究能力和數(shù)據(jù)分析能力。IBDP課程對IA論文評分有具體的評價標(biāo)準(zhǔn),見表2??偡譃?4分,由五個評分維度構(gòu)成。由表可知,高質(zhì)量的IA論文并不在于選題內(nèi)容的高深,而是在于研究問題的創(chuàng)新性、可探究性,研究方法的匹配性、對數(shù)據(jù)科學(xué)準(zhǔn)確的處理與解讀、與數(shù)據(jù)緊密關(guān)聯(lián)的結(jié)論等方面。關(guān)于創(chuàng)新性要求,學(xué)生的選題不能與課內(nèi)實(shí)驗(yàn)相同,應(yīng)探索研究未知,由學(xué)生自己設(shè)計,教師指導(dǎo)幫助,結(jié)論可以是不確定的、發(fā)散的。在此過程中,授課教師的角色主要是給予學(xué)生一定程度的選題指導(dǎo),然而并不直接肯定或否定。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中給予一定操作上的技術(shù)支持,并對學(xué)生提交的論文初稿給予評價,而且只能為學(xué)生的初稿給予指導(dǎo),后期如再進(jìn)行過度的指導(dǎo)和評價都是不符合IB規(guī)則的[2]。
3? 對我國高考改革和化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置的啟示
IB對學(xué)習(xí)者提出了十項(xiàng)必備的素養(yǎng)——“積極探究、學(xué)識淵博、善于思考、善于交流、要講原則、頭腦開明、關(guān)心他人、勇于挑戰(zhàn)、身心平衡和善于反思”。顯示出其重視培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展和具備科學(xué)素養(yǎng)的教育理念。IB化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下三個方面:
3.1? 注重化學(xué)原理的理解
IBDP化學(xué)課程設(shè)置的9個必修實(shí)驗(yàn)中更多為化學(xué)原理的探究實(shí)驗(yàn),原理部分恰好也是化學(xué)學(xué)習(xí)的難點(diǎn),學(xué)生往往存在迷思概念,難以突破。以做代講,從實(shí)驗(yàn)中去領(lǐng)悟抽象的概念和原理,不失為一個妙計。EA統(tǒng)考時,會給學(xué)生發(fā)一本小冊子,列出需要用到的化學(xué)公式等,供答題和計算時查閱??梢钥闯?,IBDP化學(xué)教學(xué)更注重化學(xué)原理的理解而不是記憶。從課內(nèi)實(shí)驗(yàn)40h時長設(shè)置來看,教學(xué)中十分注重實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng),要求學(xué)生具有辯證思維、獨(dú)立思考及動手實(shí)踐的能力,而這正是學(xué)習(xí)化學(xué)的根本。
3.2? 培養(yǎng)學(xué)生科研能力和論文寫作能力,為進(jìn)入大學(xué)打好基礎(chǔ)
從IBDP化學(xué)課程的評價體系中,IA占20%,可以看出IB組織十分注重綜合實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng),在此過程中,學(xué)生要獨(dú)立設(shè)計完整的探究實(shí)驗(yàn),設(shè)置自變量和因變量,完成實(shí)驗(yàn)探究,采集數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)處理分析。這里不得不說,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中,有一個主題為“測量和數(shù)據(jù)處理”,討論了系統(tǒng)性誤差、隨機(jī)誤差、精確度和準(zhǔn)確度,結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)探究,使學(xué)生同時在理論和實(shí)踐的層面理解誤差產(chǎn)生的原因以及如何正確地處理誤差,能夠合理地使用有效數(shù)字,確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性,做好信度和效度分析。深層次地培養(yǎng)了學(xué)生的科研基本功,提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和論文寫作能力,為進(jìn)入大學(xué)做好了充足的能力儲備,這也是IBDP能成為最具國際影響力的課程,且深受世界一流大學(xué)歡迎的原因。
3.3? 培養(yǎng)跨學(xué)科的科學(xué)視野和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力
IB組織要求所有學(xué)習(xí)第四小組“實(shí)驗(yàn)科學(xué)”的學(xué)生都要參加合作課題研究,選題可以與科學(xué)技術(shù)、社會倫理、環(huán)境保護(hù)等相關(guān),并結(jié)合學(xué)生的學(xué)科背景,將問題拆解成各學(xué)科的子問題,進(jìn)行深度挖掘與實(shí)驗(yàn)探究。匯總各子問題所得的初成果,組員進(jìn)行跨學(xué)科思維碰撞,逐步理解科學(xué)規(guī)則與科學(xué)方法間的關(guān)系,嘗試從多學(xué)科角度對初成果進(jìn)行綜合分析,得到研究結(jié)論。最后小組共同完成一份實(shí)驗(yàn)報告與成果展示。IB課程強(qiáng)調(diào)了跨學(xué)科間的協(xié)作,幫助學(xué)生構(gòu)建學(xué)科間的聯(lián)系,鼓勵學(xué)生積極溝通配合,增強(qiáng)對科技和環(huán)境、倫理和道德等方面的認(rèn)識,從個人思考延伸至團(tuán)隊(duì)鉆研,單一學(xué)科上升至跨學(xué)科視野,團(tuán)隊(duì)合作給予了學(xué)生全方位提升自我的機(jī)遇,讓一切未知化身可能,指引了對未來教育的探索。
參考文獻(xiàn):
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