摘 要： 介紹國際文憑課程化學(xué)學(xué)科實驗教學(xué)的基本情況，介紹其新大綱中實驗技能教學(xué)中實驗工具和探究思維兩個模塊的教學(xué)內(nèi)容，分析內(nèi)部評估與外部評估的變化和評分方式，探討這些變化如何促進(jìn)學(xué)生的實驗技能和科學(xué)探究能力的發(fā)展，并提出對我國高中化學(xué)實驗教學(xué)的啟示。

關(guān)鍵詞： IBDP化學(xué)； 大綱變化； 實驗教學(xué)； 實驗評估

文章編號： 10056629（2024）10009206

中圖分類號： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

國際文憑大學(xué)預(yù)科課程（International Baccalaureate Diploma Programme，簡稱IBDP）自1968年由國際文憑組織開發(fā)，是一項專為16至19歲學(xué)生設(shè)計的兩年制預(yù)科課程。該課程由三門核心課程和六門學(xué)科課程構(gòu)成，旨在全面培養(yǎng)學(xué)生的能力。核心課程包括認(rèn)識論（TOK）、拓展性論文（EE）以及“創(chuàng)新、行動與服務(wù)”（CAS）項目。六門學(xué)科課程則涵蓋語言文學(xué)、外語學(xué)習(xí)、社會科學(xué)、自然科學(xué)、數(shù)學(xué)和藝術(shù)領(lǐng)域?；瘜W(xué)作為自然科學(xué)領(lǐng)域的重要組成部分，提供高水平（240小時）和標(biāo)準(zhǔn)水平（150小時）兩種學(xué)習(xí)難度，以滿足學(xué)生的個性化需求［1］。

化學(xué)作為一門實驗科學(xué)，其IBDP課程設(shè)計強調(diào)理論與實踐結(jié)合，鼓勵學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實踐，并利用數(shù)學(xué)工具解決實際問題。基于化學(xué)學(xué)科特點及IBDP的教育理念，IBDP化學(xué)學(xué)科課程設(shè)計了相應(yīng)的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，即分別為60小時（高水平）和40小時（標(biāo)準(zhǔn)水平）的化學(xué)實驗技能培養(yǎng)課程。

隨著2023年9月IBDP化學(xué)新大綱的實施，實驗教學(xué)和評價迎來新的變化。新大綱更加注重概念理解、科學(xué)探究和科學(xué)知識的實際應(yīng)用，對實驗部分提出了更高的要求。本文將探討在新大綱下IBDP化學(xué)實驗教學(xué)的策略和評價方法，特別是內(nèi)部評估（IA）和外部評估（EA）如何全面考查學(xué)生的實驗技能和科學(xué)探究能力，以及該課程設(shè)計對我國高中化學(xué)實驗教學(xué)的啟發(fā)。

1 IBDP化學(xué)實驗教學(xué)

在IBDP化學(xué)課程中，實驗教學(xué)占據(jù)了整個教學(xué)課時的四分之一以上，這一比例凸顯了IBDP化學(xué)學(xué)科實驗教學(xué)的重要性。實驗教學(xué)不僅僅是對理論知識的實踐應(yīng)用，還是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、批判性思維和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。IBDP化學(xué)實驗教學(xué)主要分為三個部分3kTmimkcdnQWdMXECtRh3qygZz8Fd/gcDHYxUhzWDnE=：分別為40小時（高水平）和20小時（標(biāo)準(zhǔn)水平）的課內(nèi)實驗實踐、10小時的跨學(xué)科項目（Collaborative sciences project）以及10小時的獨立探究實驗（Individual Investigation）。

本輪調(diào)整后的大綱去除了之前規(guī)定的十個必做實驗［2］，增加了一個“實驗技能模塊”，該變化的目的是允許教師根據(jù)自己的教學(xué)計劃和學(xué)校的具體條件，設(shè)計一系列更加符合學(xué)生需求和學(xué)校資源的實驗活動，增加了實驗教學(xué)的適應(yīng)性和靈活性。同時，新引入的實驗技能模塊被劃分為“實驗工具”和“探究思維”兩大領(lǐng)域，旨在同時培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和科學(xué)探究能力。“實驗工具”技能服務(wù)于實驗構(gòu)建和開展，“探究思維”技能則作為思維工具服務(wù)于實驗的規(guī)劃和分析，具體架構(gòu)如圖1所示。實驗技能模塊的教學(xué)貫穿課程的整個教學(xué)過程，在相應(yīng)的知識主題中融入日常教學(xué)，而非作為獨立的課程來進(jìn)行。

1.1 實驗工具模塊（Tools）教學(xué)

實驗工具模塊由三個方面構(gòu)成：實驗技術(shù)、科技工具和數(shù)學(xué)工具。這些工具的引入，為學(xué)生提供一個全面的實驗技能框架，使他們能夠在化學(xué)實驗中進(jìn)行更深入的探究和更準(zhǔn)確的分析。在IB網(wǎng)站提供的教學(xué)輔助材料中，詳細(xì)列出了每個模塊的教學(xué)建議和建議的教學(xué)內(nèi)容［3］，因為版面問題，表1僅列出實驗技術(shù)模塊涉及的具體實驗內(nèi)容。

實驗技術(shù)（Experimental techniques）的主要內(nèi)容是關(guān)于學(xué)生如何安全地進(jìn)行實驗操作，包括正確使用各種實驗儀器、處理化學(xué)廢棄物以及采取適當(dāng)?shù)陌踩A(yù)防措施。學(xué)生將學(xué)會如何準(zhǔn)確測量質(zhì)量、體積、時間和溫度等變量，如何進(jìn)行十余種不同的實驗操作，這些技能對于獲取可靠的實驗數(shù)據(jù)至關(guān)重要，也是實驗教學(xué)的基礎(chǔ)。

科技工具（Technology）的主要內(nèi)容是關(guān)于學(xué)習(xí)如何使用傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機軟件來收集和分析數(shù)據(jù)。學(xué)生還將掌握如何從數(shù)據(jù)庫中提取信息，以及如何運用實驗?zāi)M和數(shù)字模型搭建來生成數(shù)據(jù)和預(yù)測實驗結(jié)果。

數(shù)學(xué)工具（Mathematics）作為化學(xué)實驗中不可或缺的工具，用以幫助學(xué)生進(jìn)行精確的計算和數(shù)據(jù)分析。學(xué)生將學(xué)習(xí)如何運用基本的數(shù)學(xué)運算和統(tǒng)計學(xué)方法來處理實驗數(shù)據(jù)，包括使用科學(xué)記數(shù)法、進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換、繪制圖表和線性回歸分析等。

這些實驗工具不僅在化學(xué)實驗中有直接的應(yīng)用，它們還是學(xué)生未來理科學(xué)習(xí)和研究課題的必要基礎(chǔ)。通過這些工具的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，學(xué)生能夠在實驗中提高解決問題的能力，發(fā)展創(chuàng)新思維。

1.2 探究思維模塊（Inquiry process）教學(xué)

探究思維模塊著重于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和批判性思維，覆蓋探究過程的三個階段：探索和設(shè)計、收集和處理數(shù)據(jù)、總結(jié)和評估。每個階段都涉及了一系列的技能，通過這些技能的培養(yǎng)，學(xué)生將能夠在化學(xué)研究中獨立思考提出研究問題、設(shè)計實驗、收集和分析數(shù)據(jù)，并得出科學(xué)合理的結(jié)論，具體涉及的思維技能和課堂實例見表2。這種探究式學(xué)習(xí)不僅有助于學(xué)生深入理解化學(xué)概念，而且能夠培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和解決問題的能力，為未來的學(xué)術(shù)研究和職業(yè)生涯奠定堅實的基礎(chǔ)。

在探索和設(shè)計（Exploring and Designing）階段，學(xué)生將學(xué)習(xí)如何獨立思考并提出研究問題，通過查閱資料確定探究方向，嘗試提出假說，確定自變量、因變量和控制變量，設(shè)計實驗步驟。

在收集和處理數(shù)據(jù)（Collecting and Processing Data）階段，學(xué)生將學(xué)習(xí)如何收集整理定性和定量數(shù)據(jù)，如何操作和使用各種測量工具和技術(shù)。結(jié)合具體實驗實例，學(xué)習(xí)如何系統(tǒng)有條理地記錄數(shù)據(jù)，處理和分析收集到的數(shù)據(jù)，使用圖表和圖形來展示數(shù)據(jù)以及運用數(shù)學(xué)分析來闡釋數(shù)據(jù)。

在總結(jié)和評估（Concluding and Evaluating）階段，學(xué)生將學(xué)習(xí)如何從數(shù)據(jù)分析中得出結(jié)論，并將其與科學(xué)文獻(xiàn)進(jìn)行比較。他們將評估自己的假說，識別可能的誤差來源，并討論這些誤差對實驗結(jié)果的影響。此外，學(xué)生還將學(xué)會如何評價實驗方法的有效性，并提出改進(jìn)實驗的方案。

教師在教學(xué)過程中應(yīng)鼓勵學(xué)生積極參與探究活動，并提供反饋和指導(dǎo)意見，幫助學(xué)生發(fā)展這些關(guān)鍵技能。通過動手實踐，學(xué)生將能夠更好地理解化學(xué)知識的實際應(yīng)用，并能獨立開展科學(xué)探究。

2 IBDP化學(xué)實驗教學(xué)的評價方法

在IBDP化學(xué)課程中，評估作為教學(xué)中一個不可分割的部分，不僅衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也是教師開展日常教學(xué)和選擇教學(xué)方法的重要依據(jù)。為了全面考查學(xué)生對化學(xué)概念的理解、實驗技能的掌握以及科學(xué)探究能力的發(fā)展，評價框架由外部評估（EA）和內(nèi)部評估（IA）兩部分組成，各有其側(cè)重點和實施方式。

2.1 外部評估中的化學(xué)實驗部分

外部評估是全球統(tǒng)考的標(biāo)準(zhǔn)化考試，題型包括選擇題、數(shù)據(jù)分析題和簡答題，占學(xué)生總成績的80%，考查學(xué)生對化學(xué)概念的理解和實驗技能的掌握。在此次新大綱的改革后，考卷形式有較大調(diào)整，具體調(diào)整見表3。以高水平考卷為例，在舊版大綱中，實驗考察主要分布在卷三的A部分，以數(shù)據(jù)分析題和實驗簡答題為主，分值為15分；而在新大綱中，實驗考察部分移至卷一的B部分，以數(shù)據(jù)分析題為主，分值變?yōu)?5分，題目設(shè)計更加注重學(xué)生的實驗設(shè)計能力、數(shù)據(jù)解讀能力和科學(xué)推理能力。這一變化不僅提高了實驗技能在總成績中的比重，也體現(xiàn)出IBDP化學(xué)課程對學(xué)生實驗素養(yǎng)的更高要求。

在調(diào)整大綱后，IB官網(wǎng)同時給出了一套樣卷來展示這一變化，下面以高水平卷一的B部分第三大題為例來分析新版試題考察的側(cè)重點［4］。

一位同學(xué)設(shè)計了一個探究壓力對碳酸飲料釋放二氧化碳體積影響的實驗。通過改變放置在注射器上砝碼的質(zhì)量，可以改變碳酸飲料上方的壓力，實驗裝置如圖2所示，實驗結(jié)果如圖3所示。

（a） 通過圖像分析，計算在實驗1中二氧化碳釋放的起始速率，單位為cm3/s。（1分）

（b） 預(yù)測當(dāng)使用600克的砝碼時，活塞開始移動的時間。（1分）

（c） 為什么增加砝碼的質(zhì)量會導(dǎo)致二氧化碳釋放體積變小，寫出兩個原因。（2分）

（d） 對比實驗1和實驗3在100秒時的結(jié)果，計算每多放置100克砝碼，二氧化碳體積減少的百分比。（1分）

（e） 繪制實驗1中裝置的總質(zhì)量隨時間變化的圖表，并解釋。（2分）

從這道例題可以看出，化學(xué)實驗部分試題的考察緊緊圍繞了實驗技能模塊中實驗工具和探究思維兩個方面。例題雖然涉及了課內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率等知識，但是并非直接考查化學(xué)知識的記憶或復(fù)述，而是把其作為背景知識考察學(xué)生如何進(jìn)行實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和科學(xué)探究，具體技能包括圖形分析（a問）、科學(xué)推理能力（b問）、現(xiàn)象解釋（c問）、實驗數(shù)據(jù)處理與計算（d問）和推理預(yù)測（e問）等。

2.2 內(nèi)部評估論文

IBDP化學(xué)課程要求學(xué)生利用10小時的時間，選擇一個與課程難度水平相符的課題進(jìn)行自主研究，完成一篇不超過3000字的論文。論文研究的選題方向不僅包括學(xué)生動手操作的實驗，還包括利用數(shù)字軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)建模和分析、從數(shù)據(jù)庫中提取分析數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化展示、設(shè)計具有交互性的模擬實驗等。

由于論文是由學(xué)生的任課教師進(jìn)行內(nèi)部評估打分，故稱作內(nèi)部評估論文，但其評分結(jié)果由IB考官外部審核，以保證其分?jǐn)?shù)的客觀性，該論文占學(xué)生最終化學(xué)總成績的20%。雖然學(xué)生的內(nèi)部評估論文是學(xué)生獨立完成的工作，但在學(xué)生進(jìn)行實驗設(shè)計和實驗操作過程中教師應(yīng)給予一定的指導(dǎo)，并確保學(xué)生遵守學(xué)術(shù)規(guī)范，例如動物實驗的倫理規(guī)范和學(xué)術(shù)誠信等相關(guān)政策。

新大綱允許學(xué)生以小組合作研究的形式完成內(nèi)部評估論文，以培養(yǎng)他們的團(tuán)隊協(xié)作能力，但小組成員不能多于三人。學(xué)生可以在選題初期共同討論實驗課題和方案，并在實驗中相互幫助，但必須獨立提出自己的研究問題，自主進(jìn)行實驗操作撰寫論文，圖4提供了一個內(nèi)部評估論文小組合作的形式。教師在這個過程中必須及時提供必要的指導(dǎo)，確保所有學(xué)生都能積極參與到合作活動中。在小組合作中，學(xué)生需要通過選擇不同的自變量、不同的因變量，或從共同采集的大數(shù)據(jù)庫中選擇不同范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀，來確保自己研究的獨立性，自主規(guī)劃完成實驗并收集數(shù)據(jù)，最終提交一份展示個人研究成果的報告。

此次大綱更新也改變了其評分細(xì)則，由原來的個人參與、課題探索、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論評估和文章表達(dá)五個方面［5］，變?yōu)閷ρ芯吭O(shè)計、數(shù)據(jù)分析、實驗結(jié)論和實驗評估四個方面進(jìn)行評分，每個方面滿分均為6分，總分仍為24分。對于這四個方面，評分采用的是最佳擬合法，即教師將根據(jù)學(xué)生的內(nèi)部評估論文與評分標(biāo)準(zhǔn)中的分段描述進(jìn)行比較，選擇最符合學(xué)生實際表現(xiàn)的分?jǐn)?shù)。以“實驗評估”的6分為例，得分描述詳見表4。

3 對我國高中化學(xué)實驗教學(xué)的啟發(fā)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生必備的科學(xué)素養(yǎng)，是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)”，基本理念中“重視開展素養(yǎng)為本的教學(xué)，倡導(dǎo)真實問題情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實驗為主的多種研究活動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力”［6］。這些理念和IB化學(xué)實驗教學(xué)與評價方式高度契合。根據(jù)IB化學(xué)的教9iP66H+1WBUxkIyKzytL4w==學(xué)經(jīng)驗，總結(jié)以下幾點化學(xué)實驗教學(xué)及評價的建議。

第一，將培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的需求融入每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)中，教師可以設(shè)計一些既涵蓋化學(xué)知識的理解，又包括科學(xué)探究、創(chuàng)新思維和問題解決能力培養(yǎng)的學(xué)習(xí)活動。這種教學(xué)設(shè)計鼓勵學(xué)生在解決實際問題的過程中，9iP66H+1WBUxkIyKzytL4w==主動探索和學(xué)習(xí)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動機和興趣。

第二，在創(chuàng)設(shè)真實的學(xué)習(xí)情境方面，教師可以通過將化學(xué)實驗與現(xiàn)實生活中的問題相結(jié)合，讓學(xué)生在真實的環(huán)境中學(xué)習(xí)和體驗化學(xué)。不僅增強了學(xué)習(xí)的實踐性和應(yīng)用性，而且促進(jìn)了學(xué)生從被動接受知識向主動探究知識的轉(zhuǎn)變。教師可以讓學(xué)生尋找生活中的化學(xué)情境，借鑒IBDP化學(xué)中內(nèi)部評估的要求，啟發(fā)學(xué)生獨立設(shè)計探究實驗。

第三，在校內(nèi)可以組織學(xué)生進(jìn)行實驗探究課題，要引導(dǎo)學(xué)生以小組合作、團(tuán)隊協(xié)作的形式開展實驗探究，完成課題。此時教師的角色不應(yīng)單純是知識傳遞者，更應(yīng)成為學(xué)習(xí)活動的組織者、引導(dǎo)者和合作伙伴。教師需要引導(dǎo)他們進(jìn)行科學(xué)探究，并與學(xué)生共同參與實驗設(shè)計和問題解決。此外，教師還需要利用信息技術(shù)和現(xiàn)代教育技術(shù)，如傳感器在實驗中的創(chuàng)新應(yīng)用、在線模擬實驗和虛擬實驗室等，來豐富教學(xué)內(nèi)容和提高教學(xué)效率。

我國高中化學(xué)的實驗教學(xué)可以積極借鑒IBDP化學(xué)實驗教學(xué)的經(jīng)驗，尤其是在實驗教學(xué)和評價方面，結(jié)合我國的具體實踐，培育出具有創(chuàng)新思維和實踐能力的化學(xué)人才，為學(xué)生的全面發(fā)展和未來學(xué)術(shù)探索打下更為堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］International Baccalaureate. Chemistry guide First assessment 2025［M］. International Baccalaureate Organization， 2023： 24～25.

［2］周琦峰. IBDP化學(xué)實驗課程引介［J］. 教育研究與評論（中學(xué)教育教學(xué)版）， 2022， （6）： 45～49.

［3］International Baccalaureate. Chemistry teacher support material 2025［M］. International Baccalaureate Organization， 2023： 1～4.

［4］International Baccalaureate. Chemistry specimen papers and markschemes （first exams 2025）［M］. International Baccalaureate Organization， 2023：28～29.

［5］陳曉輝， 趙愛慧. 新大綱下的IBDP物理實驗教學(xué)與評價研究［J］. 中學(xué)物理， 2023， 41（15）： 17～19.

［6］中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2020.