OBE理念指導下的中學化學實驗教學設計與研究

【摘 要】OBE理念指的是成果導向教育，其核心是根據預期的學習成果來反向設計教學過程和確定教學內容。OBE理念指導下的中學化學實驗教學，主要包括產出成果、精選教學內容、選擇教學方法、考核評價四個部分，其核心在于將教育的焦點放在學生通過教學活動能達到的預期學習成果上。文章以中學化學實驗“鐵及其化合物的性質”為例，對OBE理念指導下的中學化學實驗教學進行探索。

【關鍵詞】OBE理念 化學實驗 教學設計

【中圖分類號】G633.8" "【文獻標識碼】A" "【文章編號】1002-3275（2024）09-62-04

一、研究背景

化學實驗作為中學化學教學的重要組成部分，在學生化學核心素養的培養中扮演著不可或缺的角色。化學實驗及其教學不僅是對理論知識的實踐檢驗，而且是激發學生學習興趣、培養其科學探究精神和實踐能力的有效途徑。然而，傳統的中學化學實驗教學模式存在重知識傳授輕化學實驗，教學方法相對單一，實驗內容多以驗證性實驗為主，缺乏探究性和設計性實驗，忽略對學生實驗過程中的思維過程和策略運用的關注等問題，這導致一些學生對化學實驗的興趣和參與度不高，不利于培養學生的創新能力和實踐能力。

OBE（Outcome-Based Education）指的是成果導向教育，其核心是根據預期的學習成果來反向設計教學過程和確定教學內容。OBE理念旨在從根本上改變以教師為中心、以教學內容為導向的問題，強調以學生為中心，以學生能夠實際獲得的知識、技能、態度等成果為出發點和落腳點，使課程設計與培養學生的教學實踐更具方向性和目的性。OBE理念強調教學活動的設計必須要圍繞學生的學習成果展開，這就要求教師在進行中學化學實驗教學時，要思考如何基于學習成果來設計化學實驗活動，從而有效提升學生的綜合素質水平和科學素養。因此，將OBE理念引入中學化學實驗教學，并探索在此理論指導下的中學化學實驗教學設計與實踐，具有重要的理論價值和實踐意義。

二、中學化學實驗教學的現狀分析

（一）中學化學實驗教學的特點

中學化學實驗教學是一種以實踐為主導、幫助學生將化學理論與工業生產、日常生活相結合，從而加深化學知識理解的教學方式。在中學化學實驗過程中，學生不僅能夠直觀地觀察到實驗現象，而且能自己親自動手進行實驗操作，這種具有互動性和參與性的學習活動，對于激發學生對化學知識學習的興趣和探究欲望具有非常重要的作用。同時，化學實驗教學具有綜合性的特點，能夠培養學生的跨學科思維和解決實際問題的能力。化學實驗教學的特點決定了其教學過程的復雜性，涉及試劑和實驗儀器的選取、實驗方案的設計和篩選優化、實驗現象和結論的分析、異常實驗現象的分析與解釋，這就要求教師必須具備一定的專業知識和操作技能，同時還需要嚴格遵守實驗安全規范，以確保實驗的安全進行。此外，化學實驗往往需要仔細的觀察和精確的操作，這對學生的專注力和耐心提出了更高的要求。

（二）部分教師在中學化學實驗教學中存在的問題

一些教師在實際的化學實驗教學過程中，存在著一些不容忽視的問題。

一是重知識傳授，輕化學實驗。有的教師考慮到高中化學內容較多且化學課時緊張等原因，經常通過看實驗視頻、講實驗，甚至“黑板實驗”等形式來進行化學實驗教學，這或許并不會影響學生的化學實驗答題能力和考試分數，但是對于學生化學學科素養的培養十分不利，經歷實驗過程和學以致用的缺失，使得學生往往難以體會到化學知識的實用價值和實際意義。

二是教學方法相對單一，以開設驗證性實驗為主，缺乏探究性和設計性實驗。這種實驗教學模式忽視了學生在實驗過程中的主動探究，限制了學生創新思維能力和實驗設計能力的發展。化學實驗教學應當讓學生發揮主動性，挖掘自身潛能，發展化學學科核心素養。［1］

三是重實驗結果，忽略對學生實驗過程中的思維過程和策略運用的關注。中學化學實驗教學主要包括課前預習、課中教師演示實驗和學生進行實驗、課后學生完成實驗報告三個部分。然而一些教師在開展實驗教學時，并沒有收獲預期教學效果。原因在于這種忽略成果為導向的評價方式可能導致學生在實驗操作過程中只是走形式，而忽視實驗操作的規范性、嚴謹性、科學性，甚至抑制學生的批判性思維、創新精神、探究精神的發展。

三、OBE的理論基礎

（一）基礎原理

OBE理念是建立在三個基本前提上的：一是所有的學生都能學習并取得成功；二是成果孕育成功；三是學校控制著成果的條件。［2］1994年，斯派迪基于該理念，提出了成果導向的金字塔結構，即一個執行范例、兩個關鍵目標、三個關鍵前提、四個執行原則、五個實施要點。［3］

（二）理論淵源

OBE理念的理論淵源可從教育目標理論、能力本位教育、精熟教育談起。教育目標理論最早由斯賓塞提出，并在赫爾巴特和泰勒的研究中得到進一步深化發展，該理論提出并回答以下四個基本問題：①教育目標是什么；②怎么樣才能達到教育目標；③如何設計教學過程；④如何設計評價。能力本位教育是范德豪特和麥克唐納德提出，他們還提出了對應的六項基本能力：①成果產出及評價能力；②靈活運用時間的能力；③組織形式多樣教學活動的能力；④適當調整課程的能力；⑤對成果進行檢測的能力；⑥對成果進行驗證的能力。精熟教育則強調以評促教和以評促學，其教學歷程主要由兩個部分組成：①設計教學目標；②注重教學過程中的評價并不斷循環地進行補救性教學，從而促進教學目標的達成。［4］

四、OBE理念指導下的中學化學實驗教學設計探索

OBE理念指導下的中學化學實驗教學主要包括四個部分的內容，即產出成果—精選教學內容—選擇教學方法—考核評價，具體模型如圖1所示。其核心在于將教育的焦點放在學生通過教學活動能達到的預期學習成果上。在OBE理念指導下，中學化學實驗教學中的教學活動圍繞清晰定義的學習成果進行設計，這種模式下的教學對于激發學生的學習動機、增強學生學習的主動性和自主性，提高教學質量起到重要的促進作用。

（一）基于產出成果，明確教學目標

教學目標回答的是“要把學生帶到哪里”的問題，用來評估學生的外在表現和內隱變化。需要注意的是，教學目標并不是指具體的學習內容，如高中化學必修第一冊第三章實驗活動2“鐵及其化合物的性質”中“鐵單質的還原性”“鐵鹽的氧化性”“亞鐵鹽的氧化性和還原性”“鐵離子的檢驗”是實驗內容，它是學生達成教學目標的載體。教學目標應是透過學習內容本身所反映出來的學習結果，如何設計教學目標是值得教師思考的問題。那么教學目標是否可以直接取自課程標準的內容要求和學業要求？答案是否定的，因為學生個體是有差異的，不同學生的知識水平、能力水平不盡相同，因此教學目標可依據三圈模型（見圖2）并結合課程標準進行設計和確定，該模型分為三個部分，具體為與期望完成的實驗相關的成果、完成實驗所采用的方法相關的成果、與科學精神相關的成果。［5］

基于三圈模型，結合教學內容和課程標準，對實驗活動“鐵及其化合物的性質”的實驗目標進行制訂，如表1所示。

（二）精選教學內容，選擇教學方法

系統有序的教學過程是OBE理念真正落地的關鍵環節，基于OBE理念的中學化學實驗教學過程包括設計實驗方案、篩選實驗方案、實施實驗方案、總結匯報四個環節，具體模型如圖3所示。

在設計實驗方案階段，學生需要經歷明確目標、查閱資料、小組討論、制訂方案、修改方案、確定方案這六個環節。在篩選實驗方案階段，可結合實驗試劑、實驗現象等來開展，如Fe2＋的檢驗實驗方案篩選，可從元素價態的角度來分析，Fe2＋既有氧化性也有還原性，又因為Fe3＋與KSCN能發生特征反應，因此可以選擇“氯水和KSCN”、鋅塊作為其檢驗試劑。選擇“氯水和KSCN”作為檢驗試劑時的實驗實施方案有兩種，即先往待測液中滴加氯水再滴加KSCN和先往待測液中滴加KSCN再滴加氯水，因為Fe2＋易被氧化為Fe3＋，此時往往會影響實驗結果的判斷，所以在檢測溶液成分時，應先往待測液中滴加KSCN再滴加氯水，避免Fe3＋的干擾。在實施實驗方案階段，要注意實驗操作是否規范、儀器選擇是否合理、觀察實驗現象等。在總結匯報階段，主要采取現場匯報的形式，在匯報過程中，小組間互相評價，教師或其他同學可現場提問，最后教師點評。在設計教學過程前，教學內容的選擇是影響教學過程實施的關鍵環節，以實驗活動“鐵及其化合物的性質”為例，應選擇鐵單質的還原性、鐵鹽的氧化性、亞鐵鹽的氧化性及還原性、鐵離子的檢驗等內容，作為其目標實現的核心內容。要想更好地完成內容教學，教學過程中的問題設計起到尤為關鍵的作用。以Fe2＋還原性實驗教學內容為例，可設計以下具有進階性的問題鏈：①從氧化還原反應的角度出發，Fe2＋具有什么性質？②常見的強氧化性的物質有哪些，哪些可以用來檢驗Fe2＋的還原性，你的依據是什么？③請選擇實驗所需要的試劑并與同學討論并設計實驗方案。④實驗操作過程中的試劑添加順序如何，依據是什么？從而引導學生思考并設計實驗、實施實驗過程。

（三）設計教學評價，檢驗多方面成果

首先，OBE理念強調以學生為中心，培養學生的實際能力和核心素養，這要求教師在化學實驗教學過程中和教學結束后需要注重學生的實際動手能力、實驗設計能力、實驗數據分析和解釋能力的評價。其次，OBE理念注重學生的學習成果和實際應用能力，因此在教學評價設計中還需要著重考查學生對化學知識的理解和運用能力，以及實驗成果的創新性和實際應用能力情況。教學評價可以從知識水平、實驗設計能力、實際操作能力、實驗成果的創新和應用能力四個評價指標進行設計。知識水平主要評價學生對實驗原理、反應機理、實驗條件等方面的理解；實驗設計能力主要評價學生實驗步驟設計、實驗條件選擇、實驗數據采集等方面的能力；實際操作能力主要評價學生的操作是否規范和熟練；實驗成果的創新和應用能力注重評價學生創新思維和遷移能力。

五、OBE理念指導下的中學化學實驗教學原則

（一）多樣性原則

多樣性原則強調教學方法手段和教學評價的多樣化。在實際的化學實驗教學中，教師應當根據教學內容和學生特點，靈活運用多種教學方法，如演示實驗、小組探究、小組展示分享、小組自評和互評、案例分析等，以滿足不同學生的學習需求，充分調動學生的學習積極性，促使學生從多角度、多層次進行學習和思考，從而使學生多方面的能力得到發展。多樣性原則還包括學習成果的多樣性，即教學評價應避免只進行紙筆測試或只看實驗結果，可以包括實驗報告評價、實驗操作評價、實驗創新性評價、實驗成績評價等多個方面，以確保評價結果的客觀性和準確性。

（二）全面性原則

全面性原則要求教師在教學評價時應全面衡量學生的學習成果，即不僅要考慮學生的知識掌握情況，而且要評價學生的實驗技能、批判性思維、創新能力、團隊協作能力等多個方面，確保教學評價的全面性。這種全面性評價可以更加準確地反映學生的綜合素質，也更有助于學生對自身學習情況的客觀認識，促進其全面發展。

（三）延伸性原則

延伸性原則要求化學實驗教學不應只局限于課堂，化學知識來源于生活生產實際，并且最終應用于生活生產實際。同時，化學實驗應貫徹落實綠色化學和健康化學等化學理念，注重在此過程中培養學生的社會意識和責任，樹立應用化學知識造福人類社會的偉大理想。因此，在化學實驗教學過程中，應將化學實驗適當延伸到社會生產實際中去，使學生感受到化學實驗的實際價值。

六、總結

在中學化學實驗教學中融入OBE理念，需從兩個中心出發，即以學生為中心和以成果導向為中心。OBE理念指導下的中學化學實驗教學，要基于學生需要達到的目標進行逆向教學設計。本文基于OBE理念的中學化學實驗教學設計模型，以“鐵及其化合物的性質”內容為例進行實踐研究。在實驗教學過程中，主要采用任務驅動法和情境教學法等，以充分激發學生的興趣和內驅力，使學生的學習由被動學習變為主動學習，同時促使學生在掌握知識的同時，發展批判性思維、探究精神，提升團隊協作能力和創新能力。

【參考文獻】

［1］陳禮權．“素養為本”的高中化學探究性實驗教學策略例談：以“鐵及其化合物性質”為例［J］．中學理科園地，2021，17（6）：78-79．

［2］SPADY W G，MARSHALL K J． Beyond Traditional Outcome-based Education［J］．Educational Leader-ship，1991（2）：67-72．

［3］申天恩，斯蒂文·洛克．論成果導向的教育理念［J］．高校教育管理，2016，10（5）：47-51．

［4］同［3］．

［5］HARDEN R M，CROSBY J R，DAVIS M H．AMEE Guide No．14：Outcome-based education：Part l-An introduc-tion to outcome-based education［J］．Medical Tea-cher，1999，21（1）：7-14．