基于思維進階的探究型實驗校本課程開發與實施
——高二化學實驗選修“KI 與Cu（NO3）2溶液反應原理探究”為例

曾 虹 江合佩

（1.廈門外國語學校，福建 廈門 361005；2.廈門市教育科學研究院，福建 廈門 361005）

一、問題的提出

新一輪基礎教育課程改革，把提高學生的核心素養作為重點。核心素養主要是指學生的價值觀、必備品格和關鍵能力，而思維能力正是關鍵能力的核心。［1］高中生思維呈現從低階到高階的特點：思維結構上根據SOLO 可觀察的學習成果呈現：P（前結構層次）、U（單點結構層次）、M（多點結構層次）、R（關聯結構層次）、E（拓展抽象結構層次）的進階；［2］在思維方式上，由形象到抽象、由定性到定量、由線性到非線性的進階；在思維品質上，由片面到全面、由淺層到深刻、由無序到有序、由定勢到靈活性、批判性和獨創性進階。［3］針對這些特點，如何在化學教學中培養學生思維進階？

探究型實驗是化學教學的重要組成部分，是化學學科有別其他學科的特色。探究型實驗教學是培養學生科學思維，熟悉科學研究方法，掌握科學研究技能的重要途徑。在探究型實驗教學中培養學生思維進階，是化學教學的重要任務。但在實際教學中，由于課時有限、備課量大、準備工作繁雜、收效不明顯等原因，探究型實驗沒有得到應有的重視。當前一些探究型實驗仍以教師為主體，學生的思維沒有得到真正的進階。

如何讓探究型實驗教學真正發揮它的功能？如何讓學生成為探究的主體？如何引導學生在復雜真實情境中通過宏微結合的視角，運用變化觀念與平衡的思想分析解決問題？開設“探究型實驗校本課程”，讓學生親自參與實驗的整個過程；給學生充足的探究、思考、查閱資料的時間；組織學生充分的交流、探討、相互協作；引導學生實驗后全方位地總結反思……是發揮探究型實驗功能的有效途徑。

二、探究型實驗校本課程內容的選擇

開設探究型實驗校本課程，內容的選擇至關重要。該校本課程開發的目的是培養學生思維進階、提升學生核心素養，并作為教學的一個重要補充。基于此，提出課程內容選擇的三原則、三來源。

（一）探究型實驗校本課程內容選擇的三原則

1.以學生的發展為本的原則

維果斯基的“最近發展區理論”認為學生的發展要關注兩種水平：一是學生的現有水平；另一是學生可能的發展水平，這是通過教學所能獲得的潛力。兩者之間的差異就是最近發展區。［4］依據此理論，探究型實驗校本課程內容的選擇應著眼于學生的最近發展區，符合學生的認知特點，為學生提供帶有一定難度的實驗，調動學生的積極性，發揮其潛能，達到下一發展階段的水平。

2.以思維進階外顯化為原則

化學實驗因為反應環境的復雜性，一些看起來很簡單的實驗，實際操作起來卻不容易成功。如在鐵釘中加入鹽酸的實驗，若未考慮到其他因素影響，就可能因為觀察不到明顯的氣泡而得出與理論不相符的實驗結論。只有動手做實驗，才會發現有很多的問題需要探究。在這么多可供探究的實驗中，如何選擇實驗探究的內容呢？開發探究性實驗校本課程的目的是促進學生思維進階。因此探究實驗內容需要側重于選擇具有探究價值，承載著典型的思維進階，并能將思維進階外顯化的實驗。

3.以產生積極心理暗示為原則

興趣是最好的老師，只有激發學生探究的興趣和熱情，使學生成為學習的主體，學生才能真正持之以恒，持久而深入地探究問題，才能真正實現思維進階。選擇的探究實驗內容應盡量的與學生學習、生活經驗緊密聯系，可以讓學生自己提出探究內容，讓學生感受解決身邊問題而獲得成功的體驗，明顯感受自身解決問題能力的提升，不斷在成功快樂的體驗中向前行進。

（二）探究型實驗校本課程內容選擇的三來源

1.源于教材而高于教材

教材中的“微項目”“化學與技術”“知識支持”等都是探究型實驗內容選擇的依據。如“微項目”，它以真實問題情境為背景，以章節內容為主線，用一個章節學習的核心知識，來解決生產生活中的問題，并在解決問題過程中引導學生將知識和認識思路結構化。“微項目”改變教學和學習方式，以素養教學為導向，能培養學生核心素養，是有趣又有意義的教學內容。但由于課時的限制，課堂教學往往點到為止，無法深入探究，教師要靠精心設計和引導才能在有限時間完成教學任務。“探究型化學實驗校本課程”恰好可彌補這一不足：有充足的時間、充足的藥品、充足的設備；教師有充足的時間精力保障全面的指導；學生能沉下心來進行深度學習，將源于教材的實驗挖得更深，做得更多，想得更遠。

2.源于習題而高于習題

探究型實驗把傳統課堂實驗的純理論化、環境的單一化、現象的簡單化、結論的標準化引向真實情境中，呈現化學反應的真實化、環境的復雜化、現象的多樣化、結論的科學化，有助于打破課堂教學中反復鞏固基礎知識帶來的或多或少的思維僵化。它符合新課程理念，有助于培養學生的創新意識和科學探究方法、變化觀念與平衡思想等核心素養。高考探究型實驗題目背景都是經過精心設計并實踐的實驗，是“探究型實驗校本課程開發”的寶庫。通過實驗探究，學生不僅深入理解習題、更能深入理解化學反應的復雜性，讓思維更加全面深刻。

3.源于教學而高于教學

教師應樹立終身學習的意識。正所謂“學無止境”，教師經常會在教學中有新的想法，被學生問到新的問題，做到新的題目，遇到新的難點等等。只要正視這些問題，通過思考、查閱資料、做實驗解決這些問題，教師就能在學習中不斷地進步。這些問題也可以成為“探究型實驗校本課程開發”的資源，更是教師保持學習動力、保有教學熱情的法寶。

三、探究型實驗校本課程實施的路徑

在校本實驗實施之前，作者設計了問卷調查表，主要了解學生知識基礎、思維特征、興趣點等信息。根據調查結果，再結合高二年段學生現有情況：已經完成高中化學必修一、二和選擇性必修1—化學反應原理的學習，具備元素化學、氧化還原、化學反應原理等基礎知識，了解了研究物質的基本程序、方法，形成了一定的微粒觀、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知的意識，有一定的科學探究和創新意識。但由于課時限制，學生缺乏對問題深入而細致的探討，缺少對實驗受多因素影響的實踐經驗，思維偏單一、偏純理論，一旦遇到與原有認知不符的實驗現象時就會手足無措。針對這種情況，探究型實驗校本課程內容選擇的主要方向是——復雜環境體系中離子反應的探究實驗，并在實踐中不斷修訂，最終形成教案、論文等，編訂成冊。

探究型實驗校本課程實施路徑，見圖1。

圖1 探究型實驗校本課程實施路徑

四、探究型實驗校本課程教學案例

下面以高二化學實驗選修“KI 與Cu（NO3）2溶液反應原理探究”為例，探討具體的課時安排、思維進階及教學一般過程。

（一）課時安排及思維進階（見表1）：

表1 課時安排及思維進階［2］

（二）教學一般過程

教學過程中應以學生為主體，充分體現學生自主思考和創新，自主查閱資料。在學生需要幫助時，老師給予適當的指導和提示，基本遵循以下流程，見圖2。

圖2 探究型實驗校本課程教學一般過程

（三）側重學生思維進階的教學實錄（見表2）

表2 側重學生思維進階的教學實錄［2］

五、反思與總結

開發這門校本選修課程的初衷是培養學生思維進階，提升實驗探究能力，讓學生真正地做實驗、研究實驗，而不是照單抓藥，更不是應付實驗。在實施這門課程的過程中，筆者收獲以下經驗、教訓。

（一）注重課堂生成，動態調整教學進度

傳統教學中，一些教師完全按照教學設計實施課堂教學，忽視課堂生成性問題，學生難以自由發表意見，與課堂方向不一致的想法常因課時的限制而被扼殺，學生的思維無法獲得最大的發展。基于思維進階的探究型實驗校本課程要求教師關注學生個體化發展，尊重學生個性化差異，重視學生課堂上提出的問題，動態調整教學進度。教師可以預測學生可能提出的有代表性問題，精心準備實驗器材、藥品，通過實驗探究及時幫助學生解決課堂生成性問題，讓學生真正成為課堂的主人。

（二）留有一定的時間，讓學生充分自主參與

不扼殺學生的靈感、創意，要給足給夠學生思維的時空。在課時設置上，一般安排四個課時，教師覺得課時不夠，或者還需要延伸，可以根據實際情況增加課時。由于課時充足，目的明確，在授課過程中老師更有耐心，學生的活躍度和參與度也不同于一般課堂。學生可以自由地發表自己的意見，提出自己的見解、想法。學生在遇到難點時主動積極查閱資料、文獻以及向老師請教，教師的真正作用在于學習過程中適時給予引導和幫助，學生真正地成為學習的主體，思維能力明顯得到提升。

（三）思維外顯化，讓學生感受思維進階過程

高中生思維有明顯特征，但因沒有開設思維課，學生對自己的思維特點、思維進階只有模糊的認識。可能一道難題有人想出來了，自己想不出來就覺得自己思維不行。通過開設這門課程能讓學生明確自己的思維特點，能在探究的過程中感受到思維進階的過程，并不斷修正自己的認知模型，得到明顯的進步。

（四）用文字記錄實驗，讓學生剖析自己的思維進階

探究實驗課程雖然會給學生留下較為深刻的印象，但若不加以鞏固，很快會忘記。為了讓實驗探究作用最大化，校本課程專門設置了寫小論文的課時，并設計了小論文模板，讓學生用文字記錄實驗過程，記錄自己思維的進階過程，記錄反思與總結。