指向實證研究的高中化學實驗教學評價路徑與方法

李細妹

摘要：本研究旨在探討高中化學實驗教學的評價路徑與方法，重點指向實證研究.通過文獻綜述和實驗觀察，本文提出了一套系統化的評價框架，結合實驗教學的特點，旨在提高學生的實驗操作能力、科學思維水平和創新意識.研究結果表明，采用指向實證研究的評價方法，可以更好地促進學生的學科素養和實驗技能提升.

關鍵詞：高中化學；實驗教學；評價路徑；實證研究

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）12-0113-03

高中化學實驗教學在培養學生科學素養和實踐能力方面起著重要作用.然而，傳統的實驗教學評價方法存在單一性和主觀性的問題，無法全面反映學生的實驗操作能力和科學思維水平.因此，本研究旨在構建一種更為科學、全面、客觀的高中化學實驗教學評價路徑與方法，引導學生進行實證研究，提高實驗教學的效果.

1 高中化學實驗教學評價路徑的構建

1.1 文獻綜述與理論分析

通過對多篇權威期刊和學術著作的梳理和比較，我們發現傳統的高中化學實驗教學評價方法普遍存在著主觀性強、評價標準單一的問題［1］.這些問題嚴重制約了學生實驗技能和科學思維的全面發展，也影響了實驗教學的質量與效果［2］.為了解決這一問題，我們對實驗教學評價的基本原則和方法進行了深入研究，借鑒了國內外先進的實驗教學評價理念［3］.在文獻綜述的基礎上，我們認識到構建多維度、全面客觀的評價指標體系對于提高實驗教學質量至關重要［4］.

1.2 指向實證研究的評價指標體系

在文獻綜述的基礎上，我們精心制定了一個包含多個維度的高中化學實驗教學評價指標體系.具體而言，我們明確定義了三個關鍵維度，即實驗操作能力、數據分析能力和實驗報告撰寫能力，這三個方面被確定為評價的重點.

實驗操作能力是學生在實驗過程中熟練掌握實驗儀器、操作規程以及實驗技能的能力.我們將實驗操作能力的評價指標分為基礎操作、實驗儀器使用和實驗技能三個子維度.其中在基礎操作方面，我們關注學生是否熟練掌握基本的實驗操作步驟，包括試劑的配制、儀器的調試等.實驗儀器使用方面，我們評估學生對實驗儀器的正確使用和維護能力.

數據分析能力是學生在實驗后能夠準確、系統地分析實驗數據并得出科學結論的能力.我們將數據分析能力的評價指標劃分為數據采集、數據整理和數據分析三個子維度.其中數據采集方面，我們關注學生在實驗中是否能夠準確地采集實驗數據，確保數據的可靠性.數據整理方面，我們評估學生是否能夠將采集到的數據進行整理、分類，并編制成合適的數據表格.

實驗報告撰寫能力是學生在實驗后能夠清晰、準確地將實驗過程、結果和結論進行書面表達的能力.我們將實驗報告撰寫能力的評價指標分為實驗目的、實驗步驟、實驗數據、結果分析和結論等五個子維度.實驗目的方面，我們評估學生是否能夠明確、清晰地表達實驗的目的和意義；實驗步驟方面，我們關注學生是否能夠詳細描述實驗的操作步驟，確保他人能夠根據報告復現實驗.

2 高中化學實驗教學評價方法的設計

2.1 定量評價方法

為了明確定量評價方法的應用，我們選擇了一種常見的高中化學實驗——“酸堿中和滴定的定量分析”作為例子.學生們的任務是測量氫氧化鈉的濃度.

HCl（aq）+NaOH（aq）→NaCl（aq）+H2O（l）

在定量評價中，我們使用統計分析方法.假設學生A算出的NaOH溶液的物質的量濃度為0.025 mol/L，學生B的計算結果為0.024 mol/L，學生C的計算結果為0.026 mol/L.通過計算平均值，我們得到實驗數據的平均濃度為0.025 mol/L，標準差為0.001.這些數據可以用來比較學生之間的實驗水平差異，從而客觀地評價他們的實驗操作能力.

此外，我們還可以運用數據挖掘技術，如聚類分析.通過聚類分析，我們將學生分成不同的組別，根據他們的實驗數據特點，找出在實驗中常見的誤差類型和改進方法.這種數據挖掘分析為評價提供了更加深入和全面的依據，使得評價結果更為科學準確.

2.2 實證研究設計

這個實驗旨在讓學生了解滴定實驗的特點，培養其實驗操作技能和觀察能力.

2.2.1 實驗步驟

準備好0.025 mol/L鹽酸（HCl）溶液和未知濃度的氫氧化鈉（NaOH）溶液，同時準備好酸式、堿式滴定管和甲基橙溶液等實驗藥品和儀器.在對實驗儀器進行必要的洗滌、檢漏之后，使用酸式滴定管量取25.00 mL的鹽酸（HCl），將其放入干凈的錐形瓶中，并往燒杯中滴加1～2滴甲基橙溶液.再將未知濃度的氫氧化鈉（NaOH）溶液裝入堿式滴定管.將堿式滴定管固定在滴定管夾上之后，右手握住錐形瓶，左手控制滴液速度.滴加時要緩慢，確保每滴液體均勻地混合在一起.眼睛注意觀察錐形瓶中顏色的變化.當溶液的顏色從紅色變為黃色，且30 s不變色時，已經達到滴定終點.注意重復實驗2～3次.

2.2.2 實驗評價方法

在本研究中，我們采用了詳細記錄實驗操作和實驗報告的方法，以深入評價實驗組學生的實驗教學效果.以下是具體的實驗評價方法：

（1）實驗操作的記錄：

在實驗操作的記錄中，我們將對實驗組學生的操作步驟、滴加速度、滴加量等進行詳細記錄，以確保評價的準確性和客觀性.記錄學生進行實驗前的準備工作，包括清洗實驗器具、準備試劑、調配溶液等.詳細記錄實驗操作的步驟，包括試劑的使用方法、操作順序等操作細節.特別關注學生是否按照安全操作規程進行操作，確保實驗操作的安全性.對學生進行滴加氫氧化鈉（NaOH）溶液的實驗步驟進行記錄，包括滴加的速度和滴加的量.滴加速度的記錄可以幫助我們了解學生的操作技能，快速而準確的滴加速度通常反映了學生的操作熟練度.滴加量的記錄則可以幫助我們評估學生的實驗操作的精準度，是否符合實驗要求.

（2）實驗報告的記錄：

為了全面評價實驗組學生的實驗教學效果，我們將詳細記錄實驗報告的內容，包括但不限于這幾個方面：

我們要求學生明確陳述他們進行實驗的目的和預期結果.這有助于了解學生是否能夠設定清晰的實驗目標，以及他們是否具備科學預測的能力.學生在實驗目的部分可能表述：“本實驗的目的是通過酸堿滴定實驗，學會測量未知溶液濃度的實驗方法.”學生需要提供詳盡的實驗步驟，包括試劑的使用、操作順序以及任何特殊的操作注意事項.這有助于評估學生的實驗操作技能和實驗指導的準確性.例如，學生可能描述：“首先，取一個錐形瓶，倒入25.00 mL的鹽酸溶液.然后，使用堿式滴定管將氫氧化鈉溶液緩慢滴加到鹽酸溶液中，直至指示劑從紅色變成黃色，且30 s內不變色.”學生需要記錄實驗過程中觀察到的現象，包括任何顏色變化、氣體釋放或其他相關觀察.這有助于評估學生是否能夠仔細觀察實驗現象并記錄重要細節.如，學生可能寫道：“在滴加氫氧化鈉的過程中，我們觀察到溶液的酸性逐漸減弱，伴隨著指示劑的顏色變化，可以知道反應趨近完全.”

最后，學生需要根據實驗結果得出結論，包括酸堿中和反應是否徹底以及產物的性質.這部分反映了學生的實驗思維和推理能力.例如，學生可能總結：根據實驗結果，我們可以得出結論，通過滴定實驗，可以準確測定未知溶液的濃度.

3 實證高中化學研究的實施與結果分析

3.1 實施過程與數據收集

在實證研究中，我們選取了兩個高中化學班級，分別作為實驗組和對照組.實驗組學生接受了采用新評價路徑的實驗教學，而對照組學生則按照傳統評價方法進行實驗教學.實驗組和對照組各包括30名同年級學生，且認知程度相似.

實施過程中，每位學生在實驗中要記錄具體操作步驟、使用的實驗儀器、操作時間等詳細信息和實驗中測量到的數據，如溶液體積等.教師要對每位學生的實驗報告質量，包括結構、邏輯、科學性等方面進行評價.學生對實驗教學評價路徑的意見和建議，以了解他們的學習體驗和感受.

在實驗過程中，我們通過攝像和錄音設備對學生的實驗操作過程進行記錄，以確保數據的準確性和可追溯性.同時，實驗后，我們對實驗數據進行了整理和分析.

3.2 實證研究結果分析

通過對實驗組和對照組的數據進行比較分析，我們得出了以下結論：

首先，在實驗操作能力方面，實驗組學生的實驗數據平均值相對穩定，標準差較小，表明他們的實驗操作具有較高的準確性和一致性.實驗組的NaOH溶液平均濃度為0.023 mol/L，標準差為0.001.而對照組學生的實驗數據波動較大，標準差為0.003，表明他們的實驗操作存在較大的誤差.

其次，在數據分析能力方面，實驗組學生能夠準確地對實驗數據進行統計分析，并得出合理的結論.對照組學生在數據分析中常常出現錯誤，無法準確把握實驗結果.這表明新的評價路徑能夠有效提高學生的數據分析能力，使他們能夠更好地理解和運用實驗數據.

最后，在實驗報告的撰寫能力方面，實驗組學生的實驗報告結構更為清晰，邏輯性較強，科學性和嚴密性得到提高.實驗報告的評分平均分為85分.而對照組學生的實驗報告常常存在邏輯不清晰、表述含糊等問題，評分平均分為75分.這說明新的評價路徑不僅能夠促進學生的實驗操作能力和數據分析能力的提高，也能夠培養學生的實驗報告撰寫能力，使其具備更好的科學表達能力.

4 結束語

通過本研究，我們構建了一套指向實證研究的高中化學實驗教學評價路徑與方法.該評價路徑充分考慮了學生的實驗操作能力、科學思維和創新意識，具有很好的可操作性和實用性.實證研究結果表明，采用這種評價方法，可以更好地引導學生進行實驗教學，提高學生的學科素養，培養學生的實驗技能，為高中化學實驗教學提供了科學依據.

參考文獻：

[1] 劉亞軍.表現性評價在高中化學實驗教學中的應用[J].中外交流，2018（24）：117.

[2] 趙益歡.高中化學實驗前中后質量管控策略探究[J].考試周刊，2023（12）：138-141.

[3] 周艷沖.基于支架式教學模式的高中化學實驗設計與實踐[D].鄭州：河南大學，2019.

[4] 張小明.試析如何提高高中化學實驗教學質量[J].學周刊，2016（2）：161.

［責任編輯：季春陽］