摘要   實驗室中學化學課堂中必不可少的一部分,也是學生感興趣的一部分,本文就在實驗課堂中完成三維一體的教學目標,培養學生的數據處理,反思能力,形成合理的評價標準等幾個問題進行探討.
關鍵詞   中學化學實驗  三維一體教學目標  IB評價準則  反思

一．背景
 化學是一門以實驗為基礎的自然科學,多年的教學實踐證明: 化學實驗不僅是使學生獲取化學知識、認識化學規律、形成化學概念、提高各種能力的重要途徑，因此中學化學實驗教學是中學科學教育的重要組成部分，也是各個學校化學教學改革的一個突破口。
 在國際文憑組織（之后用IB來代替）的科學大綱中對科學學科進行了這樣的介紹，學習中學項目科學課程是主動學習的過程，是"動腦"與"動手"體驗合一的過程。學生必須積極參與科學調查，運用于確切的科學解釋有關的技能。要求學生把學習觀察當作親身體驗的活動，描述他們所做的，而不是別人做后告訴他們的。①
 上述這段文字中，提到了動腦與動手的有機結合，強調了在學習過程中，學生的主動參與和親身體驗，不難發現，在Ib科學學科教學中，實驗教學是當重要的一部分。
 因此，在日常的教學中，我積極的推動實驗教學，在實驗教學中，實現IB科學學科的目標以及二期課改中提出的三維一體的課堂目標。在實驗教學中，不僅教會學生知識，同時重視學生多項能力技能的養成，培養學生具備一個科學家應該具備的基本素養，以下就是我在國際部化學實驗教學實踐中的一些經驗與反思。
二．目前本地中學化學實驗教學現狀與思考
 在高考以及課堂教學時間有限的壓力下，廣大教師們積極致力于課堂演示實驗的改革，著力于微量實驗等方面的研究，這些努力關注的是實驗結論或結果，實驗教學的目的也是讓學生更好的記住實驗現象和實驗現象背后的化學知識，換言之，教師的課堂演示實驗，是為學生更好的掌握化學知識服務的，當然這無可厚非，并且實踐證明，也取得了一定的成果。然而，更多教師卻忽視了教學過程中學生能力的培養，對于教學實驗過程的探索，反而不太引起注意，至于素質教育中提倡的科學思想、科學品質，科學態度等素質的培養在實驗中則很少涉及到，在知識經濟爆炸的時代，教會學生利用網絡，拓展課堂知識，更是隨口一提，如何在實驗中實現知識、能力、情感三維一體的教學目標，這個問題值得我們討論與深思，教師應該為學生選擇哪種類型的實驗？除了做實驗本身，學生還需要在課堂外的時間思考什么？如何通過實驗達到三維一體的教學目標？學生通過完成這些實驗，可以獲得哪些能力？教師將用什么準則去評價學生？筆者就以上幾個問題，談談個人的經驗。
三．化學實驗能力內涵的重新定位
1、制定三維一體的實驗目標。實現二期課改的課堂目標。
 一位諾貝爾獎獲得者曾經這樣說過，中國國內不乏尖端人才，如果在科研過程中具備與科研相匹配的儀器裝備，加強邏輯推演，諾貝爾獎不久將光臨中國。
設想，如果能在高中階段的學習中，尤其是理科學習的過程中，培養學生發現問題，探究問題，解決問題能力，能夠激起學生對科學的好奇心、興趣和快樂感，能夠形成堅忍不拔的科學探究精神，必然能夠對將來從事的科學研究工作有所幫助。
 二期課改的新課標中，提出了知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三從目標，IB課標中，也從這三面方面，定下了11條教學目標，在實驗教學實踐中，我將它們具體細化如下：
知識與技能
1．掌握實驗原理、實驗步驟、實驗儀器、操作方法及要點
2．學會分析處理實驗中的誤差
過程與方法
將信息技術應用于科學課的學習，上網查找資料、設計實驗
能夠交流各種科學信息，用文字、圖表和化學語言處理實驗數據，初步學會運用比較、分類、歸納、概括等方法對獲取的信息進行加工
能主動與他人進行交流和討論，清楚地表達自己的觀點，逐步形成良好的學習習慣和學習方法
學會反思，在反思中尋找新的問題
情感態度與價值觀
學術誠實，誠實的記錄數據，誠實的引用資料
形成科學是一項人際之間的合作活動的意識
形成一個關心健康狀況及增強體質的意識
認識到科學方法的實用性和有限性，重視他在日常生活中的應用性
筆者認為，只有以下這一類實驗才是真正意義上的體現三維一體的教學目標。請看如下實例：
 學生實驗---維生素C含量的測定
 設計作業背景
 近兩年來，泡騰片一直風靡，然而還有一種說法，過量的補充維生素，會導致維生素在身體內沉淀，引起人體的不良反應。我們學校的食堂，每天中午會提供不同的品牌的橙汁飲料，而化學課中，也正好講到中和滴定這一章節，因此，結合這個章節的教學內容，設計測定不同品牌橙汁中維c含量這一實驗，通過完成這份作業，學生了解了維c的作用機理、中和滴定實驗的操作、及數據處理。
 指導性問題
 維生素c對人體的作用？
 如何測定食物中的維生素c的含量？
 作業要求
 本次作業必須包含四個部分1）介紹Vc作用機理；2）調查部分 3）實驗部分4）反思。
 實驗調查部分需設計10個左右的問題，盡最大的可能就你自己的問題進行民意調查，整理調查結果，并且根據調查結果得出結論，并且設立實驗目的和假設。
 必須上網尋找恰當的實驗原理，如果沒有合適的，需要與教師或小組討論將其加以改進。
 必須自己設計實驗時記錄數據的表格。（同一個滴定實驗，必須達到平行實驗三次以上，在設計記錄數據的表格的時候，應該考慮到這個因素）
 將調查部分、實驗部分的數據用EXCEL生成更能表達信息的圖表。根據實驗數據及調查結論得到進一步的信息，得出進一步的結論。
 全文必須用科學的語言描述，不允許出現口語化的詞匯。
 所有資料出處必須在全文的最后羅列出來。

實例分析：
我們來看一下，在具體的實施過程中，學生如何實現預先設定的三維一體的目標。知識與技能方面：
 這個實驗是建立在教師已經講述了中和滴定的原理和方法，學生能夠比較熟練操作中和滴定的基礎上的，并且也要求學生在實驗報告中，加以體現。
 在設計實驗記錄表時，學生已經注意到了每個實驗都達到平行三次，以減少誤差，因此，可以認為學生已經理解了實驗中的誤差處理方法。
過程與方法方面：
 學生在了解了中和滴定的實驗原理和實驗方法的基礎上，自己上網以及在《上海市中學生實驗手冊》中查找并且設計實驗方案，分組討論，得到一個有效可行的方案。這一個過程學生學會了充分的利用互聯網以及書本尋找信息，其中最關鍵的是學生通過在網絡尋找信息的過程中，學會了對信息進行刪選；在和同學們進行信息交流的過程中，學生學會了用科學語言表達科學的信息，最終，在確定方案的時候，學生們學會了客觀的來看待事物，用事實說話，而非主觀的一定要堅持自己的看法。與此同時，教師不失時機地向學生們灌輸學術誠實的重要性，在書寫實驗報告的時候，必須要將資料的來源注明清楚。
 實驗過程中，讓學生理解了操作過程必須準確、嚴謹，必須用求實的科學態度對待實驗問題和實驗結果；在目前的實驗設備下，達到相對準確，盡量減少誤差，對實驗操作引起的誤差或失敗的原因作出客觀的判斷與合理的解釋；能夠將以上定量實驗的過程與方法，適當遷移運用到某些類似的定量實驗中去，解決一些原理和操作較簡單的定量問題。在實驗操作的過程中，學生親身體驗了這個實驗中可能產生的誤差。例如：有的是一開始未能很好的找到標準液的濃度，經過幾次嘗試才得出結論。有的是稱取得碘未能完全溶解，或者是放置一段時間后，碘單質析出，導致標準液濃度偏低。有的是在滴定的時候，無法很好的掌握滴定終點，滴定過程中，滴定管出現漏液現象等等。學生沒有氣餒，一次次作出新的嘗試，經歷過很多次的失敗后，學生品嘗到了成功的喜悅。在這個過程中，學生親身體會到科學探究的過程與不易，學生也學會了在科學研究過程中，不斷反思總結不足，提出問題、解決問題的科學方法。
 本次實驗報告與傳統的實驗報告一個很大的區別在于除了要求學生詳實的記錄實驗數據外,還要求學生對于實驗數據進行比對思考,我們可以看到經歷了這一過程,學生的思維有了質量,在學生的實驗報告中,提出了很多問題:
 維生素C對人體有什么作用？人一天到底應該補充多少維生素C？
人們在日常生活中是否有過多或者過少的攝入維生素C?
其他飲料例如西柚汁、葡萄汁均標有含有一定量的維生素C，是否也可以用這樣的方法來測定呢？
都說新鮮水果中的維C含量較高，是真的嗎？
等等，而且有了之前的理論基礎和實驗基礎，當學生提出這些問題后，并不直接來找老師，而是自己著手通過網絡，調查報告或者重回實驗室一一著手解決。
 無論是實驗初期,實驗的過程中,還是在處理實驗報告的時候,學生都有思考的空間,有能力培養的重點,在整個實驗的過程中，學生已經不僅僅停留在按照老師的要求,一步一步的完成實驗,落實知識目標,而是自主設計實驗,不斷改進實驗,通過實驗的手段解決問題。
情感態度與價值觀方面：
 首先,這個題目的選題來自于生活,根據指導性問題以及作業布置要求，學生在做實驗之前，會上網查找維生素C的作用機理，會設計調查問卷，了解一般人的攝入維生素C的習慣。通過這兩部分工作，學生會發現很多人通過喝橙汁來攝取維生素C，進一步想到，能不能通過實驗的手段，判定一下，“喝橙汁攝取維生素C”這一方法是否科學。進而，自發的設計一個實驗。這一個過程，相信學生充分體會到了科學的實用性，以及他在實際生活中的應用，激發學生學習科學知識的興趣和激情。
 這是一個定量實驗,實驗中有很多原因會導致誤差,通過這個實驗,學生養成了誠實記錄數據客觀的面對錯誤的科學態度,形成實事求是客觀的看待事物的科學觀.
 新課標中已明確把培養學生的實踐能力作為中學教學的主要目標之一，指出化學教學的目的不僅僅是獲得知識，還要了解化學與社會科學以及科學技術的關系，化學實驗不僅是感性活動，還是一種理解的、邏輯思維活動過程。在上述實驗中，學生不僅可以達到熟練掌握中和滴定的操作原理和操作過程的知識目標，同時也具備了信息處理能力，知識遷移能力，提出問題、解決問題的能力，并且，學生還學會了辯證的看待問題，開始關注學術誠實。這些都是一個科學家或者完成一項科學研究都必須具備的基本素養，然而這些素養恰恰是我們在傳統的課堂實驗或者學生實驗容易疏忽的.
2．充分落實有關技能的培養，重視數據的處理。
 在國際文憑組織中學項目（IBMYP）科學學科的評價準則中，專門有一項就是評價數據處理的。
 科學探究的過程應該是提出問題→討論問題→設計實驗→解決問題→提出新的問題，而新的問題往往產生于數據處理的過程中。如果在一個實驗結束后，學生僅僅得到一組數據，或者僅僅按照老師的要求利用數據畫一張圖，或利用excel完成一個表格，這些都不能算作數據處理，這個實驗對這些學生而言，意義也不大，所謂的數據處理其實包含了三個層次，最低層次就是學生將數據資料組織和轉化成數字與圖表形式，并采用了適當的交流方式，有邏輯性和清晰地加以展示。第二層次指學生解釋了數據資料中的趨勢、模式或關系，評論了數據資料的可靠性。最高層次則是學生需要根據對數據資料的正確解讀得出明確的結論，并運用科學推理對結論做出解釋。只有完成這三個層次，才能稱得上數據處理。②
 在維C含量測定這一實驗中，數據處理方面，我們要求學生將兩種不同橙汁中維C含量進行比對，學生在利用excel表格比對數據的過程中，就想到了上述羅列的一些問題，并且在后續實驗中，用同樣的方法對數據進行處理，得出了飲料中的維C是后來添加的，因為它遠遠大于新鮮水果中的維C含量。在社會調查環節，學生也想到了數據處理，經過一系列的數據分析，學生認為大部分人不能夠合理的選擇飲料以補充每天身體必須的維C，因此，他們給出了一個合理選擇飲料和水果的建議書。
 這個案例證明了，學生在處理數據的時候，會自主思考，化被動學習為主動學習，學生在完成實驗任務的基礎上，能對實驗做出進一步探索，對知識進行遷移，探討實驗的內涵和外延。讓學生長期處于一種主動探索知識的狀態，對他們智力的發展、能力的提高和科學方法的形成必然有很大的促進。
3．培養學生科學探究的精神，重視實驗反思
 化學作為自然科學的重要組成部分，是在發現問題、解決問題的過程中逐漸發展起來的。在當前人類面臨的能源危機、環境危機、糧食危機、資源危機等一系列重大危機的挑戰中，化學家需要更多的勇氣，解決更復雜的問題；隨著化學應用領域的不斷拓寬，化學走進了千家萬戶，人們衣食住行的各個方面離不開化學，運用化學知識認識周圍的自然現象，解決與化學有關的生活問題，成為生存和發展的基本條件之一。因此，無論是為體現化學學科的價值，還是公民科學素養的要求，幫助學生養成反思的習慣，培養學生反思的能力是很有必要的。③
學生可以在以下幾個方面進行反思：
反思實驗失敗的教訓。
 實驗失敗的原因有很多種，實驗藥品、實驗儀器的選用，實驗操作的生疏等等都有可能引起實驗失敗或者不夠精確，雖然學生在實驗的過程中將這些問題均一一解決，但是，如果在實驗報告反思部分，可以再次評論、總結，甚至提出進一步改進意見，于以后參考這份實驗報告的人而言，是一種經驗教訓，對學生本身而言，是將知識的一次再落實。
（2）反思實驗的成功之處
 問題解決的價值不在于答案本身，而在于“如何想到解決問題的方法?”、“什么原因促使你這樣想?”，從中我們能學到新的東西，特別是策略化的知識和靈活思維的方法，這才是問題解決過程最重要而最有教益的方面。“如果不重新探索或重新考慮已完成的解答，則可能失去某些最好的效果。”學生必須回顧問題解決的過程，反省問題的關鍵和難點，以及如何作出努力和跨越障礙，思考這種解法為什么行得通，不成功的解法癥結又在哪里，以及獲得什么有益的啟示等。對問題解決的方法、策略、步驟、程序也需進行評價，以提高對解答過程的理解水平。概括出同一類型問題的一般解法規則，并把這個法則遷移到同一類型問題的其他變式上。實踐證明，在解決化學問題時，有意識地進行自我反思，能促使學生在解題過程中更好地監視、評價、調節和修正自己的認知活動，大大提高解決問題的能力，使知識結構更趨合理。
經過反思，提出進一步深入開展探究的建議。
 一位學生在完成化學反應速率影響因素實驗報告反思部分這樣寫道：“我認為除了濃度、溫度、反應物接觸面積以外，催化劑也應該是影響反應速率的因素之一，但是，由于實驗室條件有限，這個實驗只能等到以后去研究了。”從這段反思報告中，我們可以看到，學生通過反思，能夠更加完整的思考問題，提出了進一步實驗探究的方向。說明反思幫助學生有意識的、主動的完成一個完整的科學探究的過程，學生有能力獨立的完成一個完整的科學探究，只是實驗室條件有限，學生可以在今后的大學生涯中將之補充完整。
4．建立完整的實驗評價體系
 目前我們實驗的評價體系無非就是高考中的實驗題，可以負責任的說，如果這個學生從來沒有進入過實驗室，沒有獨立思考完成過實驗，只要他做了足夠多的練習，也可以將高考中的實驗題答個八、九不離十。
 從這個角度來說，我們目前的評價體系是不完善、不完整的。評價無非就是過程評價和結果評價，個人認為，結果評價只是一種知識的評價，而過程評價則是一種能力，一種學習態度的評價，更能夠完整的評價一個實驗。
 一個完整的評價體系應該和三維一體的教學目標相吻合，從知識、能力、態度這三個層面來進行。
 就知識角度而言，我們可以評價學生是否掌握了這個實驗的原理，是否能夠熟練的操作這個實驗。
 從能力角度而言，我們可以評價學生是否具備設計一個實驗的能力，學生是否擁有發現問題解決問題的能力，學生是否具有數據處理的能力，學生是否具有反思的能力以及學生是否具有交流科學信息的能力。
 學生能力有高低，本身的知識結構也各不一樣，因此，態度評價顯得非常重要，通過態度評價，讓能力中等的同學也可以得到比較理想的分數，最大程度的肯定學生努力的過程，態度評價還應該包含團隊合作以及尊重他人這兩個方面的評價，有助于學生形成正確的價值觀。
 當然，所有的評價標準，必須在開始實驗之前就給學生講清楚，讓學生有據可依。
四．結論
 在實踐的過程中，我們發現定量實驗比定性實驗更能夠體現三維一體的教學目標，更能夠培養學生的能力，開放式的實驗課題，更能激發學生的興趣。特別需要指出一點：我以上介紹的案例是我遵循IB理念設計的一種嘗試，從實驗方案設計一直到實驗結果的評價，無不滲透著IB理念，我覺得這次嘗試的結果是值得肯定的，我甚至覺得，如果能將IB的理念滲透到我們的教改中去，必能推動教改前進一大步。
 化學是一門以實驗為基礎的自然科學,多年的教學實踐證明: 化學實驗不僅是使學生獲取化學知識、認識化學規律、形成化學概念、提高各種能力的重要途徑，相信廣大的中學教師和我有相同的感受。
 
 參考文獻
①國際文憑組織IB科學學科簡介
②國際文憑組織科學手冊
③高中化學新課程課堂教學的若干思考  蔣學勤