“三新”背景下高中學生理科實驗操作能力評價研究

李文靜

實驗教學是理科（物理、化學、生物）課程的特點，也是理科教學的基本形式之一，是培養學生學科核心素養的重要支撐。本文基于目前高中實驗教學中存在的一些問題，分析“三新”（新課標、新教材、新高考）背景下高中理科實驗教學和評價研究的重要性，以及相關問題的解決策略。

高中理科實驗的重要性

理科（物理、化學、生物）是以實驗為基礎的科學，很多結論都是從實驗中得出的，也是在實驗中不斷發展與進步的。2020年教育部頒布《普通高中課程標準（2017年版2020年修訂）》，指出教師要重視實驗，合理地組織實驗。課程改革的突破口是教材改革。在新課標指導下，2019年人教版高中理科教材正式出版使用，更重視學生實驗操作能力的訓練。在“三新”背景下，2019年教育部發布了《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》（簡稱《意見》）明確指出，實驗教學是國家課程方案和課程標準規定的重要教學內容，是培養創新人才的重要途徑，通過實驗教學扭轉中小學忽視實驗教學的傾向，提升學生的觀察能力、動手實踐能力、創造性思維能力和團隊合作能力，培養學生的興趣愛好、創新精神、科學素養和意志品質。

高中理科實驗現狀

一是實驗教學方面?！叭隆北尘跋?，高中理科實驗具有相當的綜合性、開放性和應用性，但還存在很多問題。如現階段，由于高考考試以筆試為主，并未涉及實驗操作考試，加上高中課程量大，學時緊張，很多學校便不再組織學生進行理科實驗，而是由教師口頭講解實驗或者播放一些實驗視頻來代替學生動手操作實驗。久而久之，實驗室便長期不對師生開放，設備陳舊，用品不能及時更新。從教師方面來說，對實驗重視不夠，導致他們對“三新”背景下的實驗內容認識不深刻、理解不到位。而從學生方面來說，長時間未能參與實驗操作，導致他們動手操作能力較弱，對實驗中出現的問題也不能理性分析。

二是實驗評價方面。目前很多學校的評價過程只限于教師對學生的單方評價。評價范圍和內容不夠客觀和全面，也缺乏對學生完成整個實驗的各個環節的評價機制，進而弱化了實驗教學的效果，不能很好地提高學生的學科核心素養。

有效開展理科實驗的教學策略

一是根據教材制作科學的實驗試題卷，為學生實驗奠定良好的基礎。要想有效地開展實驗課程，教師必須認真備課，做好實驗課前的準備工作，只有課前準備充足，才能保證實驗操作課順利進行。教師可以先對本學科高中課程的必做實驗進行整理歸納，寫出每個實驗的實驗試題卷。試題卷應包括實驗目的、實驗原理、實驗儀器（用品）、實驗操作步驟、實驗現象（數據記錄及處理）、結論及整理實驗用品等項，必要時還需要進行誤差分析和注意事項的總結。教師通過認真整理每個實驗的試題卷，會對每個實驗有更加深刻的認識，同時對學生進行每個實驗操作的時間有比較科學準確的推測。

二是明確實驗目標，保證實驗操作可行性。學生只有在進行實驗操作之前，對實驗原理有深刻的認知，清晰地理解實驗操作流程，才能保證實驗的順利進行。如在人教版高中物理必修一《伽利略研究自由落體》一文中，伽利略當時不能直接對自由落體運動的規律進行研究，于是通過對問題的深入研究，結合數學推理，設計符合當時條件的實驗模型，采用沖淡重力的方法——研究斜面上物體的運動，最后進行合理的外推，得出結論。伽利略為后人留下了一套科學的研究問題的方法，從此之后科學界人才輩出，成果如云。

三是觀察實驗現象，做好記錄。在實驗操作過程中，學生不僅要具備操作實驗的能力，同時要對實驗現象進行觀察、記錄和分析。學生通過對實驗現象的觀察和分析，可以發現問題，同時將知識內化。如在人教版高中生物必修一中“比較過氧化氫在不同條件下的分解”這一實驗，學生通過觀察過氧化氫在四種不同條件下分解的實驗現象，會直觀地感受到過氧化氫在酶的作用下分解速度最快，從而理解與無機催化劑對比，酶具有高效性這一特點。但是有些實驗的操作過程比較復雜，實驗現象出現時間較短或者實驗現象不夠明顯，這樣就會造成一部分學生觀察不到實驗現象。此時，我們可以借助現代信息技術來記錄實驗過程。

例如，在“觀察植物細胞的吸水和失水”這一實驗中，實驗現象的觀察需要借助顯微鏡。學生借助顯微鏡觀察的同時也要進行實驗操作，在觀察質壁分離前要從蓋玻片的一側滴加蔗糖溶液，在蓋玻片的另一側用吸水紙引流，這一過程要重復幾次，才能在顯微鏡下看到質壁分離現象。后面學生還要從蓋玻片的一側滴加清水，在蓋玻片的另一側用吸水紙引流，這一過程也要重復幾次，才能在顯微鏡下看到質壁分離復原現象。因此，學生在操作的過程中就容易手忙腳亂，加上有時候實驗現象不明顯，所以實驗效果并不好。此時，如果教師用手機將顯微鏡下發生的質壁分離現象和質壁分離復原現象錄下來，后期學生便可以在手機上看到整個動態過程。

四是必要的誤差分析和注意事項的總結。誤差有偶然誤差和系統誤差之分，誤差分析不僅能幫助我們分析實驗現象和結果與邏輯結論的差異性，進而做出修正或者合理的外推，還可以讓我們總結注意事項，來減小誤差。如在人教版高中物理必修三“測量金屬絲的電阻率”實驗中，用伏安法測電阻時，若電表的內阻沒有確定值，無論是采用電流表內接法還是外接法，電阻的測量都有系統誤差。這時候就需要根據電流表內、外接的誤差分析，來選擇合適的電路連接，才能比較準確地測出電阻值。

五是撰寫實驗報告。實驗后要仔細分析數據，從中得出結論，認真撰寫實驗報告。同時，撰寫者要發表自己的成果和見解，與他人交流成果，聽取別人的批評和質疑。

實驗教學評價

評價是驅動課程發展和變化的關鍵因素。只有建立關于實驗教學的有效評價體系，才能讓教育者在落實評價過程中逐漸領會培養實驗技能對于學生發展高階思維技能與學科核心素養的重要性。因此，教師要以理科（物理、化學、生物）實驗課堂開展情況為立足點，引導學生通過自評、互評和師評等，多角度、多方位開展有效的量化評價，以評價促進教師提高教學技能，以評價推進學生提高核心素養。教師如何確定實驗的評價標準？一是需要根據實驗的任務，明確實驗的目標。二是除了重視知識與技能、過程與方法，還必須把核心素養有機滲透到實驗過程中，關注學生實驗過程，強調實驗態度和合作精神、創新意識等素養，將其與實驗活動方案有機結合，并設計出具體的實驗評價表。

在進行評價時，教師需要關注學生的個體差異，如學習能力、態度、創新精神、合作與溝通能力，以及正確的世界觀、人生觀、價值觀等。實驗評價量表的制定需要在實踐中不斷地總結歸納。但是探究類實驗、驗證性實驗及操作類實驗既有相同的地方，又各有特點?？疾閷W生的實驗能力不完全一樣，側重點也有所區別，因此實驗評價量表的制定也需要有所不同。學生和教師所處的角度不同，對實驗評價的認知和深度有差異，因此在此問題上教師應該全面權衡分析，與學生溝通交流，而不是一錘定音。

總之，實驗推動了理科（物理、化學、生物）的發展，在促進學生學科核心素養的形成方面具有重要的作用。從理科課程的視角看，學生通過實驗學習了概念和規律，建立了理科知識和實踐情境的聯系，促進了學科觀念的培養。學生在實驗中，分析實驗數據之間的數量關系和因果關系，提升了科學思維能力。學校和教師應該積極創造條件，盡量開足實驗課，幫助學生培養科學思維，掌握學習技能，完成學習目標。

（本文系2023年度河南省基礎教育教學研究項目“‘三新背景下高中學生理科實驗操作能力評價研究”的成果。立項編號：JCJYC23071400017）