高中化學優質課實驗觀察引導行為的特征研究

洪燕芬 符吉霞 賴小瑩

摘要： 實驗觀察是獲得實驗事實的一種重要方法，引導學生進行實驗觀察是化學教師必備的教學技能之一。研究設計了課堂實驗觀察引導行為量表，以高中化學優質課為研究對象，通過系統的課例分析探討化學優質課中教師實驗觀察引導行為的特征，為優化化學教師課堂實驗觀察引導的方式，發揮實驗教學對促進學生學科核心素養的培養作用提供參考建議。

關鍵詞： 實驗觀察引導行為;高中化學;化學優質課

文章編號： 1005-6629（2020）02-0018-06

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1? 研究背景

2017年版高中化學課程標準中將培養學生的科學探究能力作為學科核心素養培養的重要目標。實驗活動是化學探究學習的重要形式，更是幫助學生了解真實科學的基本途徑。在一個完整的實驗過程中，必然少不了實驗觀察，而只有當學生能夠正確地觀察實驗，才能夠有效地獲得實驗事實和行為操作的示范指導。因此，在化學實驗教學中，發展學生的實驗觀察能力成為化學探究能力培養的核心目標。

如何在化學課堂中有效開展實驗教學，促進學生實驗能力的發展，化學教師需要全面發展和提升自身的實驗教學能力。在實驗教學能力的基本構成中，實驗基本能力是核心，它包括實驗的操作能力、講授能力、教材教具發展能力，以及實驗教學設計能力和指導能力。其中，實驗指導能力具體表現為對學生理解實驗課題、實驗原理以及實驗過程，開展實驗觀察和數據收集、整理及形成結論等環節的引導和協助能力，是實驗教學活動得以有效實施的基本保障[1]。發展化學教師的實驗指導能力顯得尤為關鍵。

鑒于實驗觀察是化學實驗教學過程中的重要環節，根據相關研究和以往的教學經驗，學生在實驗觀察上普遍表現出不了解觀察目的，不善于捕捉實驗現象或事實，不擅長基于觀察產生問題等情況，這些很大程度上都與教師實驗觀察過程中的引導行為有密切聯系。為此，本研究聚焦于化學教師的實驗指導能力要素，特別關注教師對學生實驗觀察的指導能力，希望通過對教師微觀層面的實驗觀察引導行為的研究，為優化化學實驗教學的質量，促進教師的實驗教學能力發展提供參考。

2? 相關概念說明

2.1? 實驗觀察

2.1.1? 實驗觀察的定義

科學觀察是指人們有目的、有計劃地通過多種器官（如視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺等）或觀察儀器，對觀察對象進行感知，從而獲得感性認識的一種科學方法。實驗觀察屬于科學觀察中的一種，是指按照一定的實驗研究目的和計劃，通過學生眼看、耳聽、鼻嗅、手摸等，調動視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等感官，對實驗現象進行感知，從而得到相應的實驗事實的一種科學方法[2]。

2.1.2? 實驗觀察的內容

根據實驗觀察的定義，一般可以將化學實驗觀察的內容區分為以下三個方面：

（1） 觀察化學實驗儀器和裝置： 主要包括實驗儀器的形狀、大小、構造等，以及對裝置進行整體觀察。

（2） 觀察化學實驗操作： 主要包括對實驗儀器的持拿方法、使用方法、安裝方法以及實驗操作的步驟和方法的觀察。

（3） 觀察物質/物體性狀、現象及其變化： 通過多種器官或觀察儀器，觀察物質或物體的性狀或某種現象的特征及其變化。

2.2? 實驗觀察引導行為

2.2.1? 實驗觀察引導行為的定義

觀察是一種有目的、有計劃的認知活動。由于中學生的生理及心理特點，他們容易對新奇的、有強烈刺激感的現象產生注意而忘記了實驗的目的和任務，陷入觀而不察、察而不覺的境地。而有的學生則認為實驗觀察只需動動眼睛和鼻子，觀察時常常停留在大致的、籠統的印象，發生游離于思維之外的實驗觀察。為了提高實驗觀察的有效性和針對性，需要教師引導學生進行實驗觀察。我們將課堂實驗過程中，引導學生進行實驗觀察的行為稱為“課堂實驗觀察引導行為”。根據觀察內容的不同，可以進一步把實驗觀察引導行為分為三類： 引導觀察實驗儀器和裝置的行為，引導觀察實驗操作的行為，引導觀察物質/物體性狀、現象及變化的行為。

2.2.2? 實驗觀察引導行為的教學功能

（1） 引起注意。注意是指心理活動或意識在某一時刻所處的狀態，表現為對一定對象的指向與集中[3]。實驗活動過程中，需要觀察的信息或是瞬時發生的，或是需要精細知覺加以區分的，這就要求學生注意力要高度集中，教師恰當的引導可以吸引學生注意，對學生起到提醒作用。

（2） 指明方向。實驗觀察活動具有明確的方向性與選擇性，教師適時的引導能夠幫助學生了解觀察目的，明確具體的觀察內容，從而進行迅速的、針對性的觀察。

（3） 啟發思考。有效的觀察離不開分析和判斷，學生只有在事實感知的基礎上，進行初步的信息加工，才可以達到“知其所以然”，進而對實驗活動進行反思或調整。因此教師的啟發引導能促使學生進行觀察思考，提高觀察的效應。

2.2.3? 實驗觀察引導行為的基本模式

教師對學生的學習引導是課堂教學中師生互動的基本方式之一，屬于教師與學生之間的信息交流范疇，因此該行為模式應具有心理學上人際溝通基本模式的特征。而人際溝通的基本要素包括： 信息源、信息、通道、目標靶、反饋、障礙和溝通背景，其基本模式如圖1所示[4]。

圖1? 人際溝通基本模式

根據人際溝通基本模式，實驗觀察引導的過程模式也應該包含以下基本要素： 引導者（教師）、觀察內容、引導觀察手段、被引導者（學生）、觀察障礙、被引導者的反饋以及實驗觀察引導的背景或情境。在特定的實驗活動（實驗情境）中，引導者針對不同的觀察內容，采取相應的觀察引導手段，帶領被引導者克服可能的干擾或影響進行實驗觀察，與此同時被引導者將觀察的體驗和收獲反饋給引導者，過程模式如圖2所示。

圖2? 實驗觀察引導行為過程模式

3? 化學優質課實驗觀察引導行為編碼量表設計

為了深入而系統地分析化學優質課上教師的實驗觀察引導行為的表現，本研究著眼于設計課堂實驗觀察引導行為編碼量表，具體包括編碼項目和編碼信息。

3.1? 編碼項目設計

根據實驗觀察引導行為過程模式中的基本要素，并結合上述相關概念分析，確定從引導頻次、引導觀察內容類型、引導目的、引導手段、引導程度、學生反饋等方面進行課堂觀察編碼。

3.1.1? 引導頻次

實驗觀察引導行為的頻次指的是一個完整的實驗活動過程中教師引導觀察的次數。實驗觀察引導行為出現的頻次，可以反映教師對觀察引導的重視程度。

3.1.2? 引導觀察內容類型

實驗觀察引導行為依據觀察內容的不同區分為三類。判斷教師實驗觀察引導的內容類型，可以了解教師實驗觀察引導的傾向性。針對實驗儀器和裝置，實驗操作，性狀、現象或變化的觀察引導分別編碼為A、 B、 C。

3.1.3? 引導目的

觀察引導行為應是具有明確目的性的。本研究根據實驗觀察引導的教學功能，將觀察引導行為的目的分為了引起注意、指明方向和啟發思考三個方面，并按照A、 B、 C依次編碼。通常在一個實驗活動過程中，某一觀察引導行為的目的是多元的，因此會出現多項編碼。

3.1.4? 引導手段

引導手段是保障引導有效性的重要條件，對于不同的觀察內容，教師可以采取不同的手段或方式加以引導。常見的實驗觀察引導手段或方式包括問題式、討論式、文本記錄式三種[5， 6]，分別編碼為A、 B、 C。其中，問題式引導是指在實驗觀察過程中，教師通過提出與觀察內容和目的有關的問題進行引導;討論式引導即在實驗觀察過程中，教師針對某個實驗觀察內容，組織學生進行討論并加以引導;文本記錄式引導則是在實驗觀察前，通過發放紙質導學案或實驗記錄提示單等引導學生觀察實驗。在特定的觀察引導環節中可能采用多種引導手段或方式，如問題式和討論式的結合，因此該項目也會出現多項編碼的情況。

3.1.5? 引導程度

實驗觀察引導是為了通過“引導”而“發現”，避免直接告知，使學生未經發現而影響實驗教學功能的發揮。這就涉及到“引導”的開放程度的問題，是提示線索豐富、接近告知的引導;還是線索有限的、隱晦的引導。應該說，不同程度的引導都具有其適用范圍、條件和作用，本研究將引導的開放程度作為編碼項目，對應上述兩種情況分別稱名為直接引導和間接引導，并依次編碼為A、 B。

3.1.6? 學生反饋

教師實驗觀察的引導是否有效主要通過學生的反饋來把握。由于引導的目的在于引起注意、指明方向、啟發思考，因此本研究主要從學生注意力集中度、學生發問或課堂討論參與度來了解學生的反饋，這兩個方面均按照“高、中、低”三水平加以區分和編碼。“學生注意力集中度”的水平主要通過觀察學生的表情和眼神以及對教師提問的反應來判斷;而“學生發問或課堂討論參與度”的水平主要參考學生主動向同伴或教師提問以及在觀察討論環節中發言的積極性。

3.2? 編碼量表的合成

綜合以上6個編碼項目的設置和分析，形成如表1所示的“化學優質課實驗觀察引導行為編碼量表”。

4? 化學優質課課堂實驗觀察引導行為特征分析

為了探討化學優質課課堂實驗觀察引導行為的特征，為提升化學教師實驗教學技能水平提供現實依據，本研究選擇了2019江蘇省化學優質課的27節實錄課堂為研究對象，其中“金屬的腐蝕與防護”“物質在水中的分散”“碳及其化合物”分別有9節課例。所選取的課例內容關注教學主題的典型性和代表性以及是否包含實驗活動等。為了提高課堂編碼的有效性，組織了由3名化學學科課程與教學論專業碩士組成的課例觀摩編碼小組，采用單獨編碼和協商統一的方式獲取每節研究課例的編碼信息。

4.1? 結果與分析

對27節課例的編碼信息進行匯總，同一課例各項目編碼結果發生分歧的則以小組協商統一后進行匯總。匯總方式主要針對課例中出現的“實驗儀器與裝置”“實驗操作”“物質/物體性狀、現象及變化”三類觀察內容中的觀察引導行為，它們在各項目上的表現加以匯總。匯總結果見表2，其中A類引導行為共計81次，B類引導行為共計69次，C類引導行為共計202次。

4.1.1? 引導頻次

根據研究課例的編碼信息可知，27節研究課例共出現了135個課堂實驗活動352次的實驗觀察引導行為，平均13.04次/課。其中引導觀察實驗儀器與裝置的行為81次，平均3次/課，頻次較低。引導觀察實驗操作的行為有69次，平均2.56次/課。而引導觀察物質/物體性狀、現象及變化的行為則達到202次，平均7.48次/課，較其他兩類明顯偏多。

4.1.2? 引導目的

按照3類引導目的對實驗觀察引導行為進行統計分析發現，每一次的引導行為均具有“引起注意”的目的;“指明方向”的引導行為為162次，占46.0%;而以“啟發思考”為目的的引導行為為260次，所占比例為73.7%。其中，在引導觀察“物質/物體性狀、現象及變化”中“啟發思考”占該類引導行為的“70.8%”。整體而言，實驗觀察引導行為以“引起注意”和“啟發思考”目的為主，“指明方向”相對較少。但在“引導觀察實驗操作”時，引導目的除了“引起注意”，也較為注重“指明方向”，明確引導學生關注具體的實驗操作。化學優質課堂中教師的實驗觀察引導行為注重引發學生對實驗現象的注意，進而啟發學生對相關問題的思考與解決，發揮實驗的探究功能。

4.1.3? 引導手段

基于“引導手段”這一項目的編碼結果，可以看到“問題式引導”頻次最高，達303次，占86.1%，“討論式引導”達177次，占50.3%，而“文本式引導”出現較少，為49次，占13.9%。顯然，化學優質課課堂中更傾向于以課堂提問的方式引導學生進行實驗觀察，其中問題式的引導手段往往伴隨一定的討論式手段，尤其是在“引導觀察物質/物體性狀、現象及變化”觀察過程中問題式和討論式的引導手段往往一同出現，教師針對實驗現象提出相關的開放性思考問題，鼓勵和引發學生討論。

4.1.4? 引導程度

根據“引導程度”項目的編碼統計結果可知，222次觀察引導為“直接引導”，達63.1%，“間接引導”為130次。化學優質課堂中教師主要傾向于采用直接告知或提供更多線索的觀察引導方式，但教師也較為注重通過間接引導的方式，給予學生對實驗觀察的開放性線索提示，鼓勵學生進行問題探究。

4.1.5? 學生反饋

“學生反饋”主要通過學生注意力的集中程度和課堂發問或參與討論情況來反映。由編碼結果可知，學生的注意力集中程度達到較高水平，占62.2%，中等水平的占32.7%，而處于低水平的僅占5.1%。其中，“引導觀察實驗操作”過程中，學生的注意力最為集中，占該引導行為的76.8%。就“課堂發問或討論參與情況”而言，僅13.9%的引導行為能引發學生提問或積極參與討論，46.3%的引導行為能夠適當引發一定的討論參與，但有39.8%的觀察引導過程中學生鮮有發問或參與討論的情況。其中，學生提問或參與討論最為熱烈的在“物質/物體性狀、現象及變化”的觀察引導類別中。

4.2? 研究結論

根據以上的數據統計與分析，我們可以得到以下幾點結論：

4.2.1? 關注實驗觀察引導，且側重于引導觀察“物質/物體性狀、現象及變化”

在27節研究課例的135個課堂實驗活動中，共計出現了352頻次的實驗觀察引導行為，每一次實驗開展過程中，化學教師進行觀察引導的頻次接近了2.6次，整體表明化學優質課中是較為關注對學生進行課堂實驗的觀察引導的。而在352頻次的實驗觀察引導行為中，引導“物質/物體性狀、現象及變化”觀察的行為占了57.4%，毋庸置疑，在化學優質課中教師更側重于在“物質/物體性狀、現象及變化”的觀察環節中予以引導，而針對實驗儀器和操作的觀察引導相對弱化。

4.2.2? 實驗觀察引導傾向于“引發注意”和“啟發思考”

實驗觀察引導以“引發注意”“指明方向”和“啟發思考”為目的，本研究的編碼結果表明化學優質課課堂的實驗觀察引導有明顯的目的傾向性，以“引發注意”和“啟發思考”為主，“指明方向”所占比例較小，且主要發生在“物質/物體性狀、現象及變化”的觀察環節中。化學優質課的實驗觀察引導過程中重視啟發思考，鼓勵學生通過自主觀察發現一定的問題，反思實驗現象，給予了學生一定的思考和自主探究空間。

4.2.3? 實驗觀察注重問題式和討論式引導的結合，引導方式以直接引導為主

由于問題式引導相對易于設計和實施，化學優質課中86.1%的實驗觀察引導行為采用問題式引導。教師對課堂實驗活動的引導方式除了運用問題式引導，往往還結合運用一定的討論式引導方式，注重運用問題引發學生的討論思考，而文本引導式較少。從引導的開放程度看，63.1%的引導行為為直接引導，化學優質課中主要以直接告知“觀察什么、如何觀察”的方式引導學生觀察實驗。但此外，化學優質課堂中也較為注重間接引導的方式，特別是“引導觀察物質/物體性狀、現象及變化”中，通過“在觀察什么、為什么要這樣觀察、觀察結果形成的原因可能是什么”引導學生通過實驗觀察進行一定的自主探究，促進學生的反思與討論。

4.2.4? 實驗觀察引導的學生反饋中“注意力”效果較好，但發問或參與討論度不足

本研究從學生注意力集中情況和發問及參與討論情況兩方面了解課堂觀察引導的效應。研究結果表明，學生在注意力集中方面的表現較好，但課堂主動提問或參與討論發言的不多。當教師課堂觀察引導中較為注重運用“啟發思考”并結合一定的“間接引導”方式鼓勵學生參與課堂討論，學生能夠在一定程度上提升課堂發問或討論參與的程度，但在實驗觀察中強調“指明方向”和“直接引導”的方式則使得學生多數專注于獲取教師要求或告知需觀察的實驗事實，而較少發生對實驗儀器、操作過程以及現象的分析、解釋和推理等思維活動，自然很難相應地產生疑問和觀點。

5? 研究啟示

綜合上述研究過程及結果，我們了解到化學優質課中教師的課堂實驗觀察引導行為的主要特征。基于此，對化學優質課中教師的課堂實驗觀察引導行為進行一定的總結討論，為教師在教學實踐中提出相應的建議。

5.1? 重視運用實驗觀察引導學生的啟發思考

研究結果表明，化學優質課當中教師的實驗觀察引導目的除了在于引起學生注意，更重要的在于引發學生思考。教師要在實驗觀察引導中讓學生認識到實驗觀察不僅僅是動動眼睛，停留于表面的現象，而要注重實驗觀察背后的意義與作用。此外，在具體的教學中教師應該加強對實驗觀察引導的內涵、意義、分類以及方式的認識，而不僅僅局限基于已有認識的經驗性教學行為。教師對實驗觀察引導行為也需要結合一定的理論導向，并進一步補充和細化各實驗教學能力的實驗教學理論知識，補充或引導學生拓展學習諸如實驗觀察引導目的和意義、主要類型與基本過程、設計原則、評價方法等內容。當教師意識到課堂實驗觀察實驗引導行為對培養學生科學探究等學科核心素養能力的重要作用，教師才會在教學中重視課堂實驗觀察引導行為的提升。

5.2? 運用問題式與討論式相結合的引導手段，并注重結合間接引導的方式促進學生的實驗參與

本研究發現多數化學優質課中，教師對實驗觀察的引導手段是多樣化的，對實驗觀察的引導手段除了提問，還可以借助一定的討論式手段，充分尊重學生的教學主體性，提升學生的實驗參與。此外，教師要認識到課堂實驗觀察的引導需要直接引導幫助學生認識相關實驗問題，但也要注重給予學生一定的間接引導，鼓勵學生參與反思探究實驗現象的原因。一般的化學課堂中教師較為注重利用直接引導的方式，明確教學目的與任務，但弱化了學生的反思探究的機會。優質的化學課堂實驗觀察引導中教師應結合直接引導與間接引導方式，引導學生實驗觀察，并給予學生一定的自主性，鼓勵學生參與實驗并討論相關的實驗情況。化學課堂實驗教學要避免按部就班，教師叫做什么，學生就做什么的情況產生。

總之，教師在課堂實驗觀察引導行為中應注意給予學生一定的自我思考空間，運用恰當的實驗引導方式激發學生對課堂實驗活動的興趣，鼓勵學生參與實驗探究進行問題的解決。此外，教師要注意高中生的心理發展以及認知特點，注意引導學生關注實驗的目的與任務，避免學生對新奇的實驗現象的注意而忽略相應的實驗觀察目的。教師只有不斷反思自我進行實驗觀察引導的行為，樹立正確的引導目的，運用多樣化的引導手段和恰當的引導程度，才能夠促進化學實驗發揮學科育人作用。

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