化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究作為一項(xiàng)至關(guān)重要的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)具有不可忽視的作用，是提升學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑之一?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》強(qiáng)調(diào)，教師應(yīng)緊密結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，依據(jù)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)的發(fā)展水平與學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，精心策劃并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，以加深學(xué)生對(duì)科學(xué)探究?jī)?nèi)涵的理解，并進(jìn)一步提高其科學(xué)探究能力。

文章將SOLO分類理論與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)結(jié)合，總結(jié)了高中化學(xué)課堂中實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)存在的主要問題，分析了探究實(shí)驗(yàn)中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)與SOLO層級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并以人教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)第六章中的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)“簡(jiǎn)易電池的設(shè)計(jì)與制作”為例，具體論述了SOLO分類理論如何用于指導(dǎo)化學(xué)探究活動(dòng)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)。

一、高中化學(xué)課堂中實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)存在的問題

人教版高中化學(xué)系列教材共精心設(shè)計(jì)了23個(gè)“探究”欄目，旨在將化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)、科學(xué)探究能力的培養(yǎng)及化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展有機(jī)結(jié)合，從而提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。然而，在實(shí)際教學(xué)過程中，受多種因素影響，許多教師并未深入理解和把握“探究”欄目的設(shè)計(jì)初衷及其教育價(jià)值，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的教學(xué)效果不理想。具體而言，當(dāng)前高中化學(xué)課堂中實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)存在以下四個(gè)方面的問題。

一是實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的教學(xué)目標(biāo)不夠明確。在教學(xué)過程中，部分教師過于注重通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)來加深學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解和記憶，忽視了對(duì)學(xué)生科學(xué)探究能力及學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，這不利于提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

二是實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)在水平層級(jí)設(shè)計(jì)方面存在明顯不足。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往過于模式化和形式化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程缺乏靈活性。在實(shí)際教學(xué)中，部分教師過于關(guān)注探究活動(dòng)的最終結(jié)論，忽視了對(duì)其各個(gè)環(huán)節(jié)水平層級(jí)的精心設(shè)計(jì)。

三是實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)缺乏深度。作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中常出現(xiàn)“無法重現(xiàn)教材所示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，各小組間實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在差異”等情況。這些情況的出現(xiàn)本是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的寶貴契機(jī)，然而部分教師未能充分把握，沒能引導(dǎo)學(xué)生將情境因素與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相聯(lián)系，缺少“發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—解決問題—抽象概括”的完整教學(xué)活動(dòng)流程。

四是缺少培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的教學(xué)活動(dòng)。在當(dāng)前的教學(xué)實(shí)踐中，部分教師未能根據(jù)實(shí)際教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)生動(dòng)具體的教學(xué)情境。這種情況下，學(xué)生難以從實(shí)際情境中發(fā)現(xiàn)問題，提出合理假設(shè)，構(gòu)建科學(xué)模型，設(shè)計(jì)有效實(shí)驗(yàn)，以及歸納準(zhǔn)確結(jié)論，從而制約了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的發(fā)展。

為了解決以上問題，提高實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的深度，筆者將SOLO分類理論與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平層級(jí)相對(duì)應(yīng)，利用分類理論指導(dǎo)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，使探究活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)具有明確的能力與素養(yǎng)層級(jí)目標(biāo)，讓學(xué)生的認(rèn)知水平由低層級(jí)逐步向高層級(jí)發(fā)展，從而有效提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、SOLO分類理論概述

SOLO分類理論最先是由澳大利亞教育心理學(xué)家Biggs及其團(tuán)隊(duì)提出的。SOLO全稱即Structure of the Observed Learning Outcome，意思為可觀察學(xué)習(xí)效果的層級(jí)結(jié)構(gòu)。該分類理論將學(xué)生在解決問題時(shí)的反應(yīng)水平分為了五個(gè)層次（圖1），逐層遞進(jìn)，螺旋上升，通過描述學(xué)生的表現(xiàn)去判斷他們處于何種水平。

三、實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)與SOLO層級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

筆者參照王后雄教授提出的SOLO分類理論對(duì)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的分類依據(jù)，結(jié)合《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》，分析了SOLO分類理論與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)實(shí)驗(yàn)部分對(duì)照關(guān)系（表1）。

四、SOLO分類理論對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的指導(dǎo)作用

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，教師與學(xué)生的角色定位各有側(cè)重。盡管學(xué)生是發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的主體，但教師仍需提前預(yù)測(cè)學(xué)生可能出現(xiàn)的問題，并據(jù)此準(zhǔn)備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)用品，以有效掌控課堂節(jié)奏。在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，教師應(yīng)依據(jù)SOLO分類理論、教材及課程標(biāo)準(zhǔn)，明晰教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)重難點(diǎn)，并結(jié)合探究實(shí)驗(yàn)的具體情境，列出核心的驅(qū)動(dòng)性問題。在實(shí)驗(yàn)過程中，預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)際現(xiàn)象可能存在差異，或出現(xiàn)教材中沒有提及的新現(xiàn)象。對(duì)此，教師應(yīng)事先充分準(zhǔn)備，預(yù)測(cè)學(xué)生可能出現(xiàn)的問題，并預(yù)備相應(yīng)的解決方案。同時(shí)，教師應(yīng)運(yùn)用SOLO分類理論，分析歸納出值得學(xué)生深入探究的問題，并在課堂上引導(dǎo)學(xué)生展開深入探究。此外，在設(shè)計(jì)教學(xué)流程時(shí)，教師還需關(guān)注如何在流程中和流程后對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，以促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力的提高及學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

五、SOLO分類理論指導(dǎo)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的教學(xué)示例

筆者以人教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)第六章中的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)“簡(jiǎn)易電池的設(shè)計(jì)與制作”為例，利用SOLO分類理論對(duì)教材提供的探究實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)。

（一）教材分析

關(guān)于“簡(jiǎn)易電池的設(shè)計(jì)與制作”探究實(shí)驗(yàn)，教材詳細(xì)列出了三個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟：首先是自選水果及相關(guān)用品，制作水果電池；其次，試驗(yàn)和比較不同材料作電極的效果；最后，利用發(fā)光二極管、電子音樂卡或小電動(dòng)機(jī)等，設(shè)計(jì)一個(gè)演示原電池的趣味實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了原電池的構(gòu)成要素，對(duì)簡(jiǎn)易電池有一定的理論認(rèn)識(shí)。然而，他們難以理解教材中“這種把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池”的概念。因此，該探究實(shí)驗(yàn)旨在通過與生活中的簡(jiǎn)易電池相聯(lián)系，加深學(xué)生對(duì)原電池組成及工作原理的理解。

根據(jù)表1中的素養(yǎng)水平對(duì)照關(guān)系，學(xué)生在按照教材內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，能夠達(dá)到素養(yǎng)1、素養(yǎng)2、素養(yǎng)5的R層級(jí)，而素養(yǎng)3和素養(yǎng)4則能夠達(dá)到M層級(jí)。然而，這僅僅意味著學(xué)生完成了基本的模仿實(shí)驗(yàn)，他們并未進(jìn)行深入的思考與探索。為此，教師需要對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，以促進(jìn)學(xué)生更深入地理解和掌握相關(guān)知識(shí)。

（二）教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

一是引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際角度了解原電池的構(gòu)成要素及工作原理，體會(huì)化學(xué)學(xué)科的獨(dú)特價(jià)值；二是引導(dǎo)學(xué)生通過自主選擇材料設(shè)計(jì)三組簡(jiǎn)易原電池，鞏固原電池的基礎(chǔ)模型，提高實(shí)驗(yàn)探究能力；三是引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出沖突問題，深層思考現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；四是引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案，使其掌握控制變量的科學(xué)探究方法。

（三）教學(xué)重難點(diǎn)

在該探究實(shí)驗(yàn)中，教學(xué)重點(diǎn)是讓學(xué)生了解原電池的構(gòu)成要素，教學(xué)難點(diǎn)是讓學(xué)生利用生活中的材料設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)易電池。

（四）教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

一是梳理實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)。教師首先向?qū)W生提出問題：“原電池的構(gòu)成要素有哪些？工作原理是什么？”引導(dǎo)學(xué)生回憶原電池模型及應(yīng)用條件，使學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)之前對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解水平達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。二是自制簡(jiǎn)易水果電池。教師引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)三組簡(jiǎn)易原電池，并讓小燈泡亮起來，以激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。三是提出理論與實(shí)際沖突問題。教師可以提出問題：“為什么小燈泡會(huì)越來越暗？”讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考與討論。四是作出多種合理假設(shè)。教師可以將學(xué)生分成不同小組，讓他們討論影響燈泡亮度的因素有哪些。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)沖突存在的多種原因，并讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)探究方案，介紹控制變量法在探究實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。五是設(shè)計(jì)方案并驗(yàn)證假設(shè)。教師需總結(jié)可能的影響因素，并讓學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)照探究實(shí)驗(yàn)，考慮控制變量法的要求，驗(yàn)證自己的猜想，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。六是將理論與實(shí)際生活相聯(lián)系。教師可以提出問題：“為什么電池連接一段時(shí)間后電流會(huì)變小、燈泡會(huì)熄滅？有何改進(jìn)方法？為什么手機(jī)電池可以充電？水果電池可以充電嗎？”讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并討論改進(jìn)方案，進(jìn)一步總結(jié)原電池模型。同時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生從另一角度觀察簡(jiǎn)易電池的使用體驗(yàn)，與生活中的電池相聯(lián)系，體會(huì)化學(xué)學(xué)科的重要價(jià)值。

結(jié)語

筆者認(rèn)為，通過探究實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的各項(xiàng)素養(yǎng)，并依據(jù)SOLO分類理論進(jìn)行精準(zhǔn)定位，是一種極具成效的教學(xué)方法。SOLO分類理論與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)存在顯著的契合性，教師可以借助SOLO分類理論，更加精準(zhǔn)地設(shè)計(jì)、實(shí)施和評(píng)價(jià)化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，對(duì)既有的探究實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，進(jìn)而提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。然而，要想提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，教師必須具備扎實(shí)的理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并做好周全準(zhǔn)備。在這一過程中，教師需要預(yù)測(cè)學(xué)生可能遇到的難題，提供及時(shí)的指導(dǎo)，并給予學(xué)生獨(dú)立思考與探究的空間。

（作者單位：湖北大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院）