促進學生思維發展的方法技能課的設計與實施
——以“食用小蘇打中NaHCO3 含量的測定”為例

◎ 劉振華 王雪艷

一、問題的提出

《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱《2020 修訂版課標》）指出：落實“科學方法、技能與科學教育”目標，促進學生學習方式的轉變，培養創新精神，提高化學核心素養勢在必行。但在新教材實施過程中，在如何培養學生的實驗技能和學科方法等方面還存在著一些問題。例如，教學內容增加但課時較少，為了趕進度，有些教師把探究性實驗變成“黑板”實驗，缺乏對學生心智、思維的培養；有些實驗與實際生活聯系不緊密，學生在學習之后認為毫無用處等，這些都不利于學生的思維發展。為進一步貫徹《國務院辦公廳關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》《教育部關于做好普通高中新課程新教材實施工作的指導意見》等精神，深化推進“雙新”實施，上海市市級課題“高中化學典型課型研究”提出了問題解決課、變化規律課、化學概念課、物質性質課、方法技能課這五種課型。筆者針對其中的方法技能課這一課型進行研究，旨在促進學生思維的發展。

二、方法技能課的內涵闡釋

如果把學科體系三要素（學科知識、學科能力、學科思想）看作“王”字的三橫，方法、技能就是王字的主筆一豎。目前關于方法技能課的定義還不夠明確，因此打個比喻來解釋：方法技能課就是讓一個既不會開車，又不會認路的學生，在學會開車技能的同時，又學會問路的方法，順利到達目標。

化學學科方法的培養具有過程性。例如，滬科版高中化學教材必修1 中“氯氣與水的反應”側重研究物質性質的一般方法。而選擇性必修1“化學反應的方向、限度和速率”一章中可以引導的學科方法有矛盾分析方法、比較、等效法等。高中化學學科方法的分類見表1。

表1 高中化學學科方法的分類［1］

化學學科技能的培養，也需要通過探究性過程來實施?；瘜W學科技能一般可以分為化學實驗技能、化學用語（符號）技能、化學計算技能等。本文著重以化學實驗技能為重點展開研究。在高中化學新教材的實驗部分中，必修包括23 個實驗，選擇性必修包括18 個實驗，這些實驗也可以按照技能類型分類［2］（見表2）。在《2020 修訂版課標》中對應的水平為初步掌握、獨立完成、順利完成、運用。

表2 高中化學實驗技能的分類

技能和方法不能完全切割，就像學車一樣，駕車的方法、尋路的方法與某一起步、剎車操作技能并不是割裂的。如必修1 中配溶液主要側重操作技能，但還可引出設計更準確測定體積儀器的方法；選擇性必修3 中阿司匹林中官能團的檢驗主要側重操作方法，但學生不具備檢驗酯基的技能，這就可通過方法來拓展。所以技能可以提升方法，方法又能促進技能，方法和技能像雙螺旋一樣，在實踐中發展學生的思維也是螺旋式上升的。方法技能課型理論上包括很多組合，如實驗探究法、推理法和化學實驗技能組合，定性與定量分析法與化學實驗技能、化學用語（符號）技能、化學計算技能組合等。

三、方法技能課的特征

基于班杜拉的觀察學習理論，在培養學生的實驗技能和科學方法時，要嚴格按照觀察學習的基本過程進行。充分挖掘教材中與生活實踐相結合的內容，從生活情境入手，從想法轉入實驗，會操作。以化學實驗事實為證據，強調宏觀辨識與微觀探析，會判斷，發展證據推理能力。然后在實驗探究中會試錯，通過分析、綜合、聯想等多種思維活動完善實驗方案，再發現，在體驗中試法益智。因此，方法技能課應具有“會操作、會試錯、會判斷”的特征（見圖1）。教師應引導學生從書本走向生活實際，從化學的視角看待社會問題，更好地體現化學的學科價值，提升科學態度與社會責任感。

圖1 方法技能課特征的四個維度

四、方法技能課目標的設計方法和課型結構

（一）目標的設計方法

教師和學生同樣都需要目標。教學目標是教師教學過程中的關鍵性決策點，學習目標對應學生學的過程。課程標準是強制執行的課程框架，無法在課堂中直接實施，需要有針對性地重新設計目標。目標的設計既要基于課標又要適合學生，基于最近發展區理論：深入了解學生現有的發展水平，探索學生的“最近發展區”。逆向教學設計法以結果為導向，思考教和學，采用了KUD 模式［3］：學生將會知道（know）什么、理解（understand）什么，能夠做（do）什么。首先從學生角度出發，解構課程標準；其次將課程標準再構，轉換成學習目標，學生有機會承擔自己的責任，并向著設定的目標前進；最后重構課程標準，安排顯性活動，讓每一位學生都有機會運用方法與技能開展實踐。

（二）課型結構

筆者收集了上海各區的案例，提煉出“三生”結構（見圖2）。一是情境生活化?；谌吮局髁x學習理論，要盡可能地使教學內容同學生的要求、興趣相適應，從身邊生活實例入手，加深動手、動腦、交流、合作等。二是探究生本化，實驗探究活動是以學生發展為本，如動手實驗要具體化，有具體方案、步驟，逐步提高實驗技能和科學方法。實驗方案的設計、實施，強調學生自主學習、自主探究，通過實驗探究活動證實或證偽發現問題的真相。三是體驗生態化，從想法轉入行動、試錯，再發現，展開原生態體驗，發現和解決問題。因此，“三生”結構中的情境生活化，要解決的是實例；探究生本化，發現的是真相；體驗生態化，享受的是過程。

圖2 方法技能課的課型結構

五、方法技能課的設計路徑

（一）設計原則

在教材必修1 中，對于第1 章第3 節化學中常用的實驗方法和項目學習活動“如何測定氣體摩爾體積”、第3 章項目學習活動“如何測定硫酸銅晶體中結晶水的含量”，學生分別學習了定性實驗物質的檢驗、體積法、重量法等定量實驗；在教材必修2 第5 章第2 節“重要的金屬化合物”中學習了蘇打和小蘇打的性質（制備）；在教材選擇性必修1 第3 章第3節“酸堿中和與鹽類水解”中學習了滴定法。這些內容分布在不同學段的不同章節中，涉及課標中的各種技能和方法，如儀器取用技能、試劑取用技能、基本操作技能、觀察記錄技能、實驗設計技能、結果處理技能、化學用語（符號）技能、化學計算技能等技能以及實驗法、模型法、公式法、定性與定量分析法等方法。基于建構主義學習理論：利用學過的知識為知識背景，可使學生利用自身經驗去同化和順應，達到對新知識的建構。筆者不斷對新課標、新教材進行解構，重構了“廚房中的小蘇打”這一真實情境的“教練車”，以碳酸氫鈉的含量測定為訓練項目，學生在完成項目的活動中既練就了“各種開車技能”，同時也掌握了“上路的方法”。最后以“食用小蘇打中NaHCO3含量的測定”這一項目化學習活動為例進行具體闡述。

（二）目標設計

按照逆向教學設計法，采用了KUD 模式，“食用小蘇打中NaHCO3含量的測定”再構的學習目標如下。

（1）你將知道：Cl-、CO32-的檢驗原理、操作技能；滴定法的原理和操作技能；定量實驗方案的設計步驟。

（2）你將理解：重量法的原理和操作技能；體積法的原理和操作技能；通過對實驗方案和過程的評價，選擇和優化實驗方案及探究方法。

（3）你將能夠：通過體驗設計和完善實驗的過程，初步掌握滴定法、體積法、重量法實驗設計的一般思路和方法；訓練發散思維能力。并利用學過的實驗技能和方法解決諸如“食用小蘇打中NaHCO3含量的測定”之類的生活問題。

（三）活動設計模型

“食用小蘇打中NaHCO3含量的測定”設計了3 課時，每一課時的活動均可按照建模的方法設計。以第一課時為例，通過歸納法得出滴定法的一般流程和選擇原則，建構模型。再通過對設計方案的交流與點評來診斷并發展實驗方案設計的心智技能。通過完成實驗并計算結果來診斷并發展滴定法的實驗操作技能、計算技能，這一環節屬于應用模型。之后發展和創新應用DIS 快速滴定技術和Excel 表格自動計算完成定量測定的方法，診斷并發展學生解決實際問題的能力水平以及思維發展水平，這一環節屬于評價模型，具體如圖3 所示。

圖3 方法技能課的學習活動建構模型

（四）教學流程

通過 “創設情境—明確任務—實驗方案設計—動手實驗—得出結論—交流評價”環節，開展科學探究活動（見圖4）。學生進行簡單的定性實驗、滴定法實驗、重量法實驗、體積法實驗、數字化創新實驗等，不僅理解知識和技能的來龍去脈，還掌握了設計實驗解決問題的方法，激發學生主動學習，達到會操作、會試錯、會判斷，從而提高學生的思維深度，形成學以致用、理論聯系實際的思想。

圖4 探究活動流程

如果說學科知識是指向人類的經典智慧，側重的是傳承，那么方法和技能就是指向學生的未來智慧，側重的是發展。但由于探索尚起步，僅對方法技能課做了有限的研究，后續還會繼續研究和實踐。