IBDP化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)體系述評(píng)與啟示

曹璨

摘要： IBDP化學(xué)課程包含理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)兩部分內(nèi)容，其十分重視對(duì)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)，設(shè)置了多元化、系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系。通過對(duì)IBDP化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)體系的設(shè)立模式、評(píng)價(jià)方式和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的解讀，希望對(duì)我國(guó)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革提供借鑒與啟示。

關(guān)鍵詞： IBDP化學(xué)課程； 實(shí)驗(yàn)體系； 外部評(píng)價(jià)； 內(nèi)部評(píng)價(jià)； 實(shí)驗(yàn)探究

文章編號(hào)： 1005-6629（2023）02-0016-04? ??中圖分類號(hào)： G633.8? ??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

IBDP（International Baccalaureate Diploma Programme）課程是國(guó)際文憑組織（IBO）在綜合各國(guó)課程優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，為具有較強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的全世界高中學(xué)生設(shè)計(jì)的。它致力于培養(yǎng)具有終生學(xué)習(xí)能力的國(guó)際公民，具有和諧均衡的課程體系、嚴(yán)格的評(píng)估，是現(xiàn)今影響最大的國(guó)際化課程。IBDP化學(xué)課程是由兩年時(shí)間來完成，分為兩個(gè)教學(xué)模塊：理論部分（80%）與實(shí)驗(yàn)部分（20%）。理論部分：包括核心內(nèi)容、提高內(nèi)容和選修內(nèi)容三部分。本文對(duì)IBDP化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)部分內(nèi)容進(jìn)行研究，希望能對(duì)我國(guó)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革提供借鑒與啟示。

1? IBDP化學(xué)課程概述

化學(xué)課程屬于IBDP課程體系第四組“實(shí)驗(yàn)科學(xué)”，提供高水平（HL）、標(biāo)準(zhǔn)水平（SL）兩個(gè)不同層級(jí)供學(xué)生選擇，這兩個(gè)層級(jí)在學(xué)習(xí)的深度、廣度和課時(shí)安排上有明顯差異。以高水平（HL）為例，其課時(shí)安排，見圖1。其中核心內(nèi)容屬于兩個(gè)層級(jí)的必修內(nèi)容，包含化學(xué)計(jì)量、原子結(jié)構(gòu)、元素周期律、化學(xué)鍵、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)平衡、酸堿體系、氧化還原、有機(jī)化學(xué)、測(cè)量與數(shù)據(jù)處理11個(gè)主題。

提高內(nèi)容僅為高水平層級(jí)的必修內(nèi)容，在核心必修11個(gè)主題內(nèi)容基礎(chǔ)上，進(jìn)行更深入和更廣泛的進(jìn)階學(xué)習(xí)。

選修內(nèi)容包含材料、生物化學(xué)、能源和藥物化學(xué)四個(gè)主題，任選其中一個(gè)主題學(xué)習(xí)。選修部分對(duì)學(xué)生的綜合能力和化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)要求比較高。因此，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)水平層級(jí)學(xué)生，是在完成核心內(nèi)容學(xué)習(xí)后才能進(jìn)行選修學(xué)習(xí)。而對(duì)于高水平層級(jí)學(xué)生，則是完成核心內(nèi)容和提高內(nèi)容的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行選修學(xué)習(xí)［1］。

課程評(píng)價(jià)是由外部評(píng)價(jià)（External Assessment，簡(jiǎn)稱EA）和內(nèi)部評(píng)價(jià)（Internal Assessment，簡(jiǎn)稱IA）兩部分構(gòu)成。其中EA占80%，IA占20%，按權(quán)重計(jì)算總分，再參照標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為7分制（1～7分）。外部評(píng)價(jià)（EA）為紙筆測(cè)試，分為卷1（Paper 1）、卷2（Paper 2）和卷3（Paper 3），共3場(chǎng)測(cè)試（詳見表1）。每年IBO將組織兩次全球統(tǒng)考，分別在5月和11月。而我國(guó)考生將在學(xué)習(xí)IBDP化學(xué)課程的第二年參加5月份的全球統(tǒng)考，類似于國(guó)內(nèi)高考。內(nèi)部評(píng)價(jià)（IA）為獨(dú)立探究實(shí)驗(yàn)，每位學(xué)生無論高水平還是標(biāo)準(zhǔn)水平層級(jí)都需獨(dú)立完成“提出問題—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—獨(dú)立實(shí)驗(yàn)—采集數(shù)據(jù)—分析數(shù)據(jù)—得出結(jié)論—撰寫實(shí)驗(yàn)論文”這一完整的探究實(shí)驗(yàn)流程。學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)論文后，先由授課教師依據(jù)參考標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分并上傳分?jǐn)?shù)。IBO將依據(jù)學(xué)校的考生數(shù)目，抽取樣本，由IBO閱卷人員進(jìn)行二次評(píng)分，如果兩次評(píng)分存在差異，則全部考生分?jǐn)?shù)進(jìn)行調(diào)整，保證了全球考生內(nèi)部評(píng)價(jià)（IA）分?jǐn)?shù)的公平與公正。

2? IBDP化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)部分及評(píng)價(jià)方式述評(píng)

2.1? 課內(nèi)實(shí)驗(yàn)

IBDP化學(xué)課程中包含了9個(gè)必修課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，要求時(shí)長(zhǎng)共40h。

由圖2可以看出，9個(gè)IBDP化學(xué)必修實(shí)驗(yàn)中有7個(gè)我國(guó)高中化學(xué)必修教材中也有涉及，但是國(guó)內(nèi)高中對(duì)于實(shí)驗(yàn)的開設(shè)情況差異很大，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)僅為課堂演示或理論分析，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)很少。而在IBDP化學(xué)課程中，學(xué)生必修需完成40h實(shí)驗(yàn)，并完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告以作業(yè)形式上傳，最后生成學(xué)生化學(xué)課程文件，并由授課教師遞交實(shí)驗(yàn)記錄清單（PSOW）上傳IBO，只有達(dá)到了課時(shí)要求，才能參加最后的全球EA統(tǒng)考。從實(shí)驗(yàn)類型分析，IBDP化學(xué)必修實(shí)驗(yàn)主要為原理探究，以探究實(shí)驗(yàn)突破知識(shí)障礙。而我國(guó)側(cè)重的許多性質(zhì)實(shí)驗(yàn)在IBDP化學(xué)課程中僅為高水平層級(jí)的必修實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以從眾多的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中選擇感興趣的來完成。

IBDP化學(xué)課程安排課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課時(shí)40h，完成9個(gè)必修實(shí)驗(yàn)后，剩余課時(shí)可安排課堂拓展實(shí)驗(yàn)，由授課教師設(shè)定研究?jī)?nèi)容或?qū)W生自主開發(fā)探究實(shí)驗(yàn)。每個(gè)學(xué)生最終的實(shí)驗(yàn)記錄清單（PSOW）都是極具個(gè)性化的，這同時(shí)也給予了學(xué)生很大的自主空間發(fā)展他們的獨(dú)立思考能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、觀察能力、數(shù)據(jù)處理能力等各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能，在高中時(shí)期就逐步習(xí)得與大學(xué)相適應(yīng)的能力水平。同時(shí)，這對(duì)于授課教師也提出了更高的要求，輔助學(xué)生開發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，每個(gè)學(xué)生或獨(dú)立或形成合作小組，授課教師進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)，這無疑需要不斷提升自我，終身學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)。例如，筆者開設(shè)了公園采集水樣分析溶解氧達(dá)標(biāo)情況的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生實(shí)地采集多處水樣，對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理，氧化還原滴定，數(shù)據(jù)處理，誤差分析，結(jié)合生物環(huán)境等跨學(xué)科知識(shí)，給出公園不同水樣溶解氧達(dá)標(biāo)情況的分析結(jié)論報(bào)告。又如，結(jié)合生活中的常見蔬菜水果，開發(fā)新的酸堿指示劑和電解質(zhì)，完成中和滴定實(shí)驗(yàn)、電解池探究實(shí)驗(yàn)等。讓學(xué)生自由發(fā)揮，在實(shí)踐中充分理解酸堿的概念、電解池的原理、電解池與原電池的異同等核心化學(xué)知識(shí)。真正實(shí)現(xiàn)做中學(xué)，提升學(xué)生化學(xué)思維、動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，這和我國(guó)教學(xué)改革的指導(dǎo)方針不謀而合。

2.2? 跨學(xué)科合作課題研究

IBDP課程體系的第四小組為“實(shí)驗(yàn)科學(xué)”組，包括化學(xué)、物理、生物學(xué)、環(huán)境系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、設(shè)計(jì)等。IBDP課程要求選修這組課程的每位學(xué)生都應(yīng)完成一個(gè)跨學(xué)科合作項(xiàng)目。學(xué)生自由組合，形成4～6人的合作小組，在同一個(gè)戶外地點(diǎn)，針對(duì)感興趣的內(nèi)容共同設(shè)計(jì)一個(gè)研究課題，這個(gè)課題會(huì)涉及學(xué)生選修學(xué)科的內(nèi)容，并提出和學(xué)科相關(guān)的問題，開展探究活動(dòng)，總時(shí)長(zhǎng)為10h，包括課題設(shè)計(jì)2h，課題實(shí)施6h，成果展示和課題評(píng)價(jià)2h。例如：筆者所在學(xué)校，開展了以“游樂園環(huán)境與安全”為主題的探究項(xiàng)目，學(xué)生5～6人組成一個(gè)隊(duì)伍，含三個(gè)學(xué)科的成員。組隊(duì)后，每個(gè)隊(duì)伍自定選題，如“游樂園中的設(shè)備研究”。學(xué)化學(xué)的學(xué)生研究“設(shè)備老化后物質(zhì)成分”、學(xué)生物的學(xué)生研究“設(shè)備表面的細(xì)菌滋生”，學(xué)物理的學(xué)生研究“設(shè)備運(yùn)行加速度”。同組學(xué)生針對(duì)研究?jī)?nèi)容現(xiàn)場(chǎng)采集樣本，在校內(nèi)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，跨學(xué)科分析、研討實(shí)驗(yàn)結(jié)果，共同探尋設(shè)備老化的起因、設(shè)備老化后物質(zhì)成分的變化、涉及反應(yīng)與原理、設(shè)備表面的細(xì)菌滋生情況、設(shè)備成分與細(xì)菌滋生間的關(guān)系及影響、設(shè)備運(yùn)行加速度情況、設(shè)備老化后是否出現(xiàn)裂紋，其結(jié)構(gòu)、零部件形狀及大小是否發(fā)生相對(duì)變化而誘發(fā)疲勞載荷，對(duì)運(yùn)行造成的影響等，并共同撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，完成成果匯報(bào)展示。項(xiàng)目的宗旨是強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科間的聯(lián)系，有利于學(xué)生產(chǎn)生知識(shí)碰撞，構(gòu)建跨學(xué)科的學(xué)習(xí)視野，讓學(xué)生關(guān)注科學(xué)探究的過程而非結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、探究實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。項(xiàng)目實(shí)施后，學(xué)生需要每組提交一份報(bào)告、一篇項(xiàng)目反思記錄在個(gè)人成長(zhǎng)檔案中，并在展示課上分享交流。團(tuán)隊(duì)成員從問題生成到科學(xué)實(shí)驗(yàn)、從數(shù)據(jù)分析到結(jié)論分享。每一個(gè)環(huán)節(jié)緊密相扣，協(xié)作交流，攻克困難，共同成長(zhǎng)。在探尋科學(xué)真理的過程中，不斷提升個(gè)人與團(tuán)隊(duì)素養(yǎng)，收獲共享學(xué)習(xí)的快樂與成就。

2.3? 內(nèi)部評(píng)價(jià)（IA）

IA占IBDP化學(xué)課程總成績(jī)的20%，要求學(xué)生依據(jù)興趣愛好設(shè)計(jì)一個(gè)完整的探究實(shí)驗(yàn)，“提出問題-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)-獨(dú)立實(shí)驗(yàn)-采集數(shù)據(jù)-分析數(shù)據(jù)-得出結(jié)論”，并撰寫一份6～12頁(yè)的實(shí)驗(yàn)論文。這對(duì)學(xué)生的綜合能力提出了很高的要求，是極具挑戰(zhàn)的評(píng)價(jià)考核。學(xué)生自行選題，可以源于課本又高于課本，可以從生活中獲得科學(xué)問題的靈感，提出含自變量與因變量的問題，開展正式的實(shí)驗(yàn)探究，圍繞問題設(shè)計(jì)多組平行實(shí)驗(yàn)，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析、信度與效度分析，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳盡的分析解讀，從不同角度演繹實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，尋求與探究問題間的關(guān)系，該結(jié)論未必是一個(gè)確定的結(jié)果，但一定是具體的、清晰的、與數(shù)據(jù)緊密關(guān)聯(lián)的。旨在培養(yǎng)學(xué)生鉆研科學(xué)的精神、多維度的科學(xué)思維素養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)探究能力和數(shù)據(jù)分析能力。IBDP課程對(duì)IA論文評(píng)分有具體的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，見表2?？偡譃?4分，由五個(gè)評(píng)分維度構(gòu)成。由表可知，高質(zhì)量的IA論文并不在于選題內(nèi)容的高深，而是在于研究問題的創(chuàng)新性、可探究性，研究方法的匹配性、對(duì)數(shù)據(jù)科學(xué)準(zhǔn)確的處理與解讀、與數(shù)據(jù)緊密關(guān)聯(lián)的結(jié)論等方面。關(guān)于創(chuàng)新性要求，學(xué)生的選題不能與課內(nèi)實(shí)驗(yàn)相同，應(yīng)探索研究未知，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)，教師指導(dǎo)幫助，結(jié)論可以是不確定的、發(fā)散的。在此過程中，授課教師的角色主要是給予學(xué)生一定程度的選題指導(dǎo)，然而并不直接肯定或否定。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中給予一定操作上的技術(shù)支持，并對(duì)學(xué)生提交的論文初稿給予評(píng)價(jià)，而且只能為學(xué)生的初稿給予指導(dǎo)，后期如再進(jìn)行過度的指導(dǎo)和評(píng)價(jià)都是不符合IB規(guī)則的［2］。

3? 對(duì)我國(guó)高考改革和化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置的啟示

IB對(duì)學(xué)習(xí)者提出了十項(xiàng)必備的素養(yǎng)——“積極探究、學(xué)識(shí)淵博、善于思考、善于交流、要講原則、頭腦開明、關(guān)心他人、勇于挑戰(zhàn)、身心平衡和善于反思”。顯示出其重視培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展和具備科學(xué)素養(yǎng)的教育理念。IB化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下三個(gè)方面：

3.1? 注重化學(xué)原理的理解

IBDP化學(xué)課程設(shè)置的9個(gè)必修實(shí)驗(yàn)中更多為化學(xué)原理的探究實(shí)驗(yàn)，原理部分恰好也是化學(xué)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，學(xué)生往往存在迷思概念，難以突破。以做代講，從實(shí)驗(yàn)中去領(lǐng)悟抽象的概念和原理，不失為一個(gè)妙計(jì)。EA統(tǒng)考時(shí)，會(huì)給學(xué)生發(fā)一本小冊(cè)子，列出需要用到的化學(xué)公式等，供答題和計(jì)算時(shí)查閱?？梢钥闯?，IBDP化學(xué)教學(xué)更注重化學(xué)原理的理解而不是記憶。從課內(nèi)實(shí)驗(yàn)40h時(shí)長(zhǎng)設(shè)置來看，教學(xué)中十分注重實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，要求學(xué)生具有辯證思維、獨(dú)立思考及動(dòng)手實(shí)踐的能力，而這正是學(xué)習(xí)化學(xué)的根本。

3.2? 培養(yǎng)學(xué)生科研能力和論文寫作能力，為進(jìn)入大學(xué)打好基礎(chǔ)

從IBDP化學(xué)課程的評(píng)價(jià)體系中，IA占20%，可以看出IB組織十分注重綜合實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)，在此過程中，學(xué)生要獨(dú)立設(shè)計(jì)完整的探究實(shí)驗(yàn)，設(shè)置自變量和因變量，完成實(shí)驗(yàn)探究，采集數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)處理分析。這里不得不說，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，有一個(gè)主題為“測(cè)量和數(shù)據(jù)處理”，討論了系統(tǒng)性誤差、隨機(jī)誤差、精確度和準(zhǔn)確度，結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生同時(shí)在理論和實(shí)踐的層面理解誤差產(chǎn)生的原因以及如何正確地處理誤差，能夠合理地使用有效數(shù)字，確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性，做好信度和效度分析。深層次地培養(yǎng)了學(xué)生的科研基本功，提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和論文寫作能力，為進(jìn)入大學(xué)做好了充足的能力儲(chǔ)備，這也是IBDP能成為最具國(guó)際影響力的課程，且深受世界一流大學(xué)歡迎的原因。

3.3? 培養(yǎng)跨學(xué)科的科學(xué)視野和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

IB組織要求所有學(xué)習(xí)第四小組“實(shí)驗(yàn)科學(xué)”的學(xué)生都要參加合作課題研究，選題可以與科學(xué)技術(shù)、社會(huì)倫理、環(huán)境保護(hù)等相關(guān)，并結(jié)合學(xué)生的學(xué)科背景，將問題拆解成各學(xué)科的子問題，進(jìn)行深度挖掘與實(shí)驗(yàn)探究。匯總各子問題所得的初成果，組員進(jìn)行跨學(xué)科思維碰撞，逐步理解科學(xué)規(guī)則與科學(xué)方法間的關(guān)系，嘗試從多學(xué)科角度對(duì)初成果進(jìn)行綜合分析，得到研究結(jié)論。最后小組共同完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告與成果展示。IB課程強(qiáng)調(diào)了跨學(xué)科間的協(xié)作，幫助學(xué)生構(gòu)建學(xué)科間的聯(lián)系，鼓勵(lì)學(xué)生積極溝通配合，增強(qiáng)對(duì)科技和環(huán)境、倫理和道德等方面的認(rèn)識(shí)，從個(gè)人思考延伸至團(tuán)隊(duì)鉆研，單一學(xué)科上升至跨學(xué)科視野，團(tuán)隊(duì)合作給予了學(xué)生全方位提升自我的機(jī)遇，讓一切未知化身可能，指引了對(duì)未來教育的探索。

參考文獻(xiàn)：

［1］International Baccalaureate Organization： Diploma Program Chemistry guideFirst assessment 2016. Cardiff， Wales， 2014. ［EB/OL］. http：//www.ibo.org.

［2］唐盛昌， 李英主編. 高中國(guó)際課程的實(shí)踐與研究總論卷［M］. 上海： 上海教育出版社， 2011.