中學化學實驗教學內容認知水平研究

劉春鋒

（北京師范大學燕化附屬中學）

摘 要：研究教學內容的認知水平和了解學生的認知水平，并且把教學內容的認知水平和學生的認知發展結合起來，應用于教學中，讓教師更深入地研究教材，更深層次地了解學生，選擇更加合適的教學方法，從而提高教學質量，是教育教學中一個非常重要的問題。

關鍵詞：化學實驗；認知水平；布魯姆教育目標分類學；化學實驗教學

一、化學實驗教學內容認知水平的分類模型建構

依據布魯姆的新版教育目標分類學的體系，化學實驗的認知水平分為六個等級：記憶、理解、應用、分析、評價、創造（或設計）。

其中記憶的認知表現為能夠將化學實驗知識納入長時記憶系統，在問題解決活動中表現為能夠再認、回憶起相關的化學實驗知識。如化學實驗中物質的性質、貯存等。

理解的認知表現為從化學實驗的信息中建構意義。具體來說就是從一種表征形式（如化學實驗中的圖形）變成另一種（如文字）；能夠找到化學實驗的原理，判定化學實驗屬于哪一類實驗，如基本概念實驗、元素化合物實驗等；能夠概括出每一步實驗的結論；能從化學實驗呈現的現象中進行邏輯推斷；能發現化學實驗之間的一致性；能建構一個系統的因果模型，如解釋鹵素單質性質遞變的原因。

應用的認知表現為在給定的實驗情境中執行或者利用一種程序。具體來說就是能對熟悉的實驗進行實驗，如粗鹽提純的實驗中通過過濾除去不溶于水的雜質；能在一種合適的情景中對于不熟悉的實驗目的利用已知的實驗原理進行實驗，如粗鹽提純的實驗中利用離子檢驗的原理除去溶于水的雜質。

分析的認知表現為把實驗所給的信息分解成各個組成部分，確定各部分之間的相對關系以及與總體框架的關系。具體來說就是能在現有的信息中區分出無關和相關或重要和不重要的部分，如在所給的實驗儀器中找到本實驗所需的，或者更利于完成實驗的儀器；能確定結構中各要素是如何作用的，如構造實驗裝置中各部分的作用；能確定現有實驗的結論。

評價的認知表現為基于化學實驗的標準做出判斷。具體來說就是能發現實驗的某個步驟或者成果的矛盾或錯誤，確定實驗某個步驟或者成果是否具有內部的一致性，察覺實施實驗裝置的有效性等。

創造的認知表現為把實驗要素放在一起形成連貫的或者實用的整體，重新組織實驗要素成為一種新的模式或結構。具體來說就是能基于化學實驗的標準來產生可選擇的假設，如產生假設來說明觀察到的實驗現象；能依據產生的假設設計實驗的過程；能得出實驗的結論。

二、高中化學實驗認知水平的案例研究——以氯氣的制備及性質實驗為例

1.實驗儀器和試劑

本實驗是物質的制備和性質實驗，需根據反應原理選擇儀器和試劑來組裝裝置，屬于認知水平中的理解級別。

2.實驗步驟

（1）氯氣的制取

根據裝置圖能知道每部分裝置的作用，和整體的關系，需要具體分析，如使用分液漏斗可以控制反應速度，屬于認知水平中的分析級別；同時根據裝置的作用，基于化學實驗的標準能找到裝置的不足，如用排水法收集氯氣會造成損失，得不到干燥的氯氣，缺少尾氣處理裝置，屬于認知水平中的評價級別；根據找到的不足，提出實驗改進的方案，如利用排飽和氯化鈉溶液的方法收集氯氣，增加盛有濃硫酸的洗氣瓶和盛有氫氧化鈉溶液的尾氣處理裝置，屬于認知水平中的創造級別。

在檢查裝置氣密性中，掌握檢查裝置氣密性的原理屬于認知水平的理解級別；根據原理進行實際操作是認知水平中的應用級別。

（2）氯氣的性質

記錄實驗現象是認知水平中的記憶級別，根據實驗現象得出結論，如氯氣和氫氣點燃條件下能反應，是認知水平中的分析級別。物質的顏色等應納入長時記憶系統，是認知水平中的記憶級別。

3.設計實驗判斷氯氣是否具有漂白性

設計實驗方案實驗是認知水平中的創造級別。在進行方案設計時思考物質具有漂白性的原理，依據原理組裝實驗裝置，選擇試劑等屬于認知水平中的理解級別；考慮試劑添加的順序和用量需要確定各個試劑之間以及和實驗整體的關系屬于分析級別；設計完實驗后需要基于化學實驗的標準來進行判斷屬于評價級別。

三、高中化學實驗認知水平的分類

依據上述實驗的研究方法，結合筆者實際的教學經驗，對中學化學實驗認知水平進行了分類。

屬于記憶的有：物理性質、常用儀器的主要用途和使用方法、氣體的收集方法、準確記錄實驗現象。

屬于理解的有：信息處理、反應原理、化學性質、常見離子的檢驗、基本操作儀器和試劑的選擇。

屬于分析的有：裝置用途、實驗的結論。

屬于應用的有：獨立操作、裝配儀器或繪制裝置圖、條件的控制。

屬于評價的有：裝置的改進、方案的評價、改進。

屬于創造的有：設計實驗方案。

參考文獻：

[1]葉連祺，林淑萍.布魯姆認知領域教育目標分類修訂版之探討[J].教育學術新知，2003.

[2]李佳，錢揚義，肖長磊.高中化學課程標準中的探究實驗與設計實驗研究（下）[M].長春：東北師范大學出版社，2006.

[3]王磊.中學化學實驗及教學研究[M].北京師范大學出版社，2011.

編輯 趙飛飛endprint